การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ในการเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน

อุตสาหกรรมจำนวนมากต้องการการเชื่อมวัสดุโลหะที่แตกต่างกันด้วยเหตุผลด้านโครงสร้าง การใช้งาน หรือทางเศรษฐกิจ การรวมโลหะชนิดต่างๆ เข้าด้วยกันสามารถใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติที่ดีที่สุดของโลหะแต่ละชนิดได้ดีขึ้น ดังนั้นก่อนเริ่มดำเนินการเชื่อมใดๆ ช่างเชื่อมจะต้องกำหนดคุณสมบัติของวัสดุแต่ละชนิด รวมถึงจุดหลอมเหลวของโลหะ การขยายตัวทางความร้อน ฯลฯ จากนั้นเลือกกระบวนการเชื่อมที่เหมาะกับเขาโดยพิจารณาจากคุณลักษณะของวัสดุ

การเชื่อมโลหะที่แตกต่างกันหมายถึงกระบวนการเชื่อมวัสดุที่แตกต่างกันสองชนิดขึ้นไป (ที่มีองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างหรือคุณสมบัติทางโลหะวิทยาที่แตกต่างกัน) ภายใต้เงื่อนไขบางประการของกระบวนการ ในบรรดาการเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน การเชื่อมที่พบบ่อยที่สุดคือการเชื่อมเหล็กที่ไม่เหมือนกัน ตามด้วยการเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่ไม่เหมือนกัน เมื่อเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกันจะเกิดชั้นทรานซิชันที่มีคุณสมบัติแตกต่างจากโลหะฐาน เนื่องจากโลหะที่แตกต่างกันมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในคุณสมบัติของธาตุ คุณสมบัติทางกายภาพ คุณสมบัติทางเคมี ฯลฯ เทคโนโลยีการเชื่อมของวัสดุที่ไม่เหมือนกันจึงมีความซับซ้อนมากกว่าการเชื่อมด้วยวัสดุชนิดเดียวกัน

เครื่องเชื่อมเลเซอร์สามารถเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้และบรรลุการเชื่อมโลหะที่ต่างกันได้อย่างสมบูรณ์แบบ

1. การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของทองแดงและเหล็ก

การเชื่อมทองแดง-เหล็กเป็นการเชื่อมโดยทั่วไปของวัสดุที่ไม่เหมือนกัน จุดหลอมเหลว ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น และคุณสมบัติทางกลของทองแดงและเหล็กกล้ามีความแตกต่างกันอย่างมาก ซึ่งไม่เอื้อต่อการเชื่อมทองแดงและเหล็กกล้าโดยตรง จากข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เช่น ความหนาแน่นของพลังงานความร้อนสูง โลหะหลอมเหลวน้อย โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนแคบ คุณภาพของข้อต่อสูง และประสิทธิภาพการผลิตสูง การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของทองแดงและเหล็กกล้าได้กลายเป็นแนวโน้มการพัฒนาในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ อัตราการดูดซึมเลเซอร์ของทองแดงค่อนข้างต่ำ และทองแดงมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่อง เช่น ออกซิเดชัน รูพรุน และรอยแตกร้าวในระหว่างกระบวนการเชื่อม กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของโลหะทองแดงและเหล็กกล้าที่ใช้เลเซอร์หลายโหมดจำเป็นต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติม

2. การเชื่อมด้วยเลเซอร์อลูมิเนียมและเหล็ก

จุดหลอมเหลวของอลูมิเนียมและเหล็กกล้าแตกต่างกันมาก และมันง่ายที่จะเกิดสารประกอบโลหะจากวัสดุที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ อลูมิเนียมและโลหะผสมเหล็กยังมีคุณลักษณะของการสะท้อนแสงสูงและการนำความร้อนสูง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะสร้างรูกุญแจระหว่างการเชื่อม และต้องใช้ความหนาแน่นของพลังงานสูงระหว่างการเชื่อม การทดลองพบว่าด้วยการควบคุมพลังงานเลเซอร์และเวลาการกระทำของวัสดุ ความหนาของชั้นปฏิกิริยาอินเทอร์เฟซจะลดลง และสามารถควบคุมการก่อตัวของเฟสกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของแมกนีเซียมอลูมิเนียมและโลหะผสมแมกนีเซียมอลูมิเนียม

อลูมิเนียมและโลหะผสมมีข้อดีคือ ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี มีความแข็งแรงจำเพาะสูง และมีการนำไฟฟ้าและความร้อนได้ดี แมกนีเซียมเป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็กซึ่งเบากว่าอะลูมิเนียม มีความแข็งแรงจำเพาะและความแข็งจำเพาะสูงกว่า และทนต่อแรงกระแทกได้ดี ปัญหาหลักของการเชื่อมแมกนีเซียม-อลูมิเนียมก็คือตัวโลหะฐานนั้นจะถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย มีค่าการนำความร้อนสูง และทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเชื่อม เช่น รอยแตกและรูพรุนได้ง่าย นอกจากนี้ยังสร้างสารประกอบระหว่างโลหะได้ง่าย ซึ่งช่วยลดคุณสมบัติทางกลของข้อต่อบัดกรีได้อย่างมาก

ข้างต้นคือการประยุกต์ใช้การเชื่อมของเครื่องเชื่อมเลเซอร์ในวัสดุโลหะที่ไม่เหมือนกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของวัสดุโลหะที่แตกต่างกันได้ขยายจากเหล็กที่แตกต่างกันไปเป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะผสมของพวกมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งโลหะผสมแมกนีเซียม-อลูมิเนียม และโลหะผสมไทเทเนียม-อลูมิเนียม การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีความก้าวหน้าและได้รับรอยเชื่อมที่มีความลึกและความแข็งแรงในการเจาะที่แน่นอน