Laserkeevitustehnoloogia rakendamine erinevate metallide keevitamisel

Paljud tööstusharud nõuavad erinevate metallmaterjalide ühendamist struktuursetel, rakenduslikel või majanduslikel põhjustel. Erinevate metallide kombineerimine võimaldab paremini ära kasutada iga metalli parimaid omadusi. Seetõttu peab keevitaja enne mistahes keevitusoperatsiooni alustamist kindlaks määrama iga materjali omadused, sh metalli sulamistemperatuuri, soojuspaisumise jms, ning seejärel valima materjali omadustest lähtuvalt talle sobiva keevitusprotsessi.

Erinev metallikeevitus viitab kahe või enama erineva materjali (erineva keemilise koostise, metallograafilise struktuuri või omadustega) keevitamise protsessile teatud protsessitingimustes. Erinevate metallide keevitamise hulgas on kõige levinum erineva terase keevitamine, millele järgneb erinevate värviliste metallide keevitamine. Erinevate metallide keevitamisel tekib mitteväärismetallist erinevate omadustega üleminekukiht. Kuna erinevatel metallidel on elemendiomadustes, füüsikalistes omadustes, keemilistes omadustes jne olulisi erinevusi, on erinevate materjalide keevitamise tehnoloogia palju keerulisem kui sama materjali keevitamine.

Laserkeevitusmasinad suudavad need takistused ületada ja saavutada erinevate metallide täiuslik keevitus.

1. Vase ja terase laserkeevitus

Vask-terase keevitamine on tüüpiline erinevate materjalide keevitamine. Vase ja terase sulamistemperatuurides, soojusjuhtivustegurites, joonpaisumistegurites ja mehaanilistes omadustes on suured erinevused, mis ei soodusta vase ja terase otsest keevitamist. Tuginedes laserkeevituse eelistele, nagu kõrge soojusenergia tihedus, vähem sulametalli, kitsas kuumusest mõjutatud tsoon, vuukide kõrge kvaliteet ja kõrge tootmistõhusus, on vase ja terase laserkeevitus muutunud praeguseks arengutrendiks. Kuid enamikus tööstuslikes rakendustes on vase laseri neeldumiskiirus suhteliselt madal ja vasel on keevitusprotsessi ajal kalduvus defektidele, nagu oksüdatsioon, poorid ja praod. Mitmemoodilistel laseritel põhinev vase ja terase erinevate metallide laserkeevitusprotsess vajab edasiarendamist.

2. Alumiiniumi ja terase laserkeevitus

Alumiiniumi ja terase sulamistemperatuurid on väga erinevad ning erinevate materjalide metalliühendeid on lihtne moodustada. Lisaks on alumiiniumi ja terase sulamitel kõrge peegeldusvõime ja kõrge soojusjuhtivus, mistõttu on keevitamise ajal raske moodustada võtmeauke ning keevitamisel on vaja suurt energiatihedust. Katsetes on leitud, et laserenergiat ja materjali toimeaega reguleerides saab vähendada liidese reaktsioonikihi paksust ja tõhusalt kontrollida vahefaasi teket.

3. Magneesiumalumiiniumi ja magneesiumialumiiniumisulamite laserkeevitus

Alumiiniumi ja selle sulamite eelisteks on hea korrosioonikindlus, kõrge eritugevus ning hea elektri- ja soojusjuhtivus. Magneesium on värviline metall, mis on alumiiniumist kergem, suurema eritugevuse ja jäikusega ning hea löögikindlusega. Magneesium-alumiinium keevitamise põhiprobleemiks on see, et mitteväärismetall ise on kergesti oksüdeeruv, suure soojusjuhtivusega ja tekitab kergesti keevitusdefekte, nagu praod ja poorid. Samuti toodab see kergesti intermetallilisi ühendeid, mis vähendab oluliselt jooteühenduste mehaanilisi omadusi.

Ülaltoodud on laserkeevitusmasina keevitusrakendus erinevatest metallmaterjalidest. Erinevate metallmaterjalide laserkeevitus on laienenud erinevast terasest värviliste metallide ja nende sulamite, eriti magneesiumi-alumiiniumi ja titaani-alumiiniumi sulamiteni. Laserkeevitus on edenenud ning on saadud kindla läbitungimissügavuse ja tugevusega keevisliiteid.