1. アプリケーション例
1）接続基板
1960年代、トヨタ自動車は初めてテーラー溶接ブランク技術を採用しました。これは、2枚以上の板を溶接で接合し、プレス加工する技術です。これらの板は、厚さ、材質、特性が異なる場合があります。自動車の性能や機能に対する要求が、省エネ、環境保護、運転安全性などますます高まるにつれて、テーラー溶接技術はますます注目を集めています。板の溶接には、スポット溶接、フラッシュバット溶接、レーザー溶接水素アーク溶接など。現在、レーザー溶接主に海外におけるテーラード溶接ブランクの研究開発および製造に使用されます。
試験結果と計算結果を比較すると、結果はよく一致しており、熱源モデルの正しさが検証されました。異なるプロセスパラメータでの溶接シームの幅を計算し、徐々に最適化しました。最終的に、ビームエネルギー比を2:1とし、2本のビームを平行に配置し、エネルギーの大きいビームを溶接シームの中心に、エネルギーの小さいビームを厚板に配置しました。これにより、溶接幅を効果的に縮小できます。2本のビームが互いに45度の角度で配置されている場合、ビームはそれぞれ厚板と薄板に作用します。有効加熱ビーム径が小さくなるため、溶接幅も小さくなります。
2）アルミニウム鋼異種金属
本研究では、以下の結論が得られました。(1) ビームエネルギー比が増加すると、溶接部/アルミニウム合金界面の同じ位置領域における金属間化合物の厚さが徐々に減少し、分布がより規則的になります。RS=2 の場合、界面 IMC 層の厚さは 5～10 ミクロンです。自由な「針状」 IMC の最大長さは 23 ミクロンです。RS=0.67 の場合、界面 IMC 層の厚さは 5 ミクロン未満で、自由な「針状」 IMC の最大長さは 5.6 ミクロンです。金属間化合物の厚さが大幅に減少します。
（２）平行二連ビームレーザーを溶接に使用すると、溶接部/アルミニウム合金界面のIMCはより不規則になります。鋼/アルミニウム合金接合界面付近の溶接部/アルミニウム合金界面のIMC層の厚さは厚くなり、最大厚さは23.7ミクロンになります。ビームエネルギー比が増加すると、RS=1.50のとき、溶接部/アルミニウム合金界面のIMC層の厚さは、直列二連ビームの同じ領域の金属間化合物の厚さよりも依然として大きくなります。
3. アルミニウム・リチウム合金製T字型ジョイント
2A97アルミニウム合金のレーザー溶接継手の機械的特性に関して、研究者らは微小硬度、引張特性、疲労特性を研究した。試験結果によると、2A97-T3/T4アルミニウム合金のレーザー溶接継手の溶接部は著しく軟化している。係数は約0.6であり、これは主に強化相の溶解とその後の析出困難に関連している。IPGYLR-6000ファイバーレーザーで溶接された2A97-T4アルミニウム合金継手の強度係数は0.8に達するが、塑性は低い。一方、IPGYLS-4000ファイバーレーザーではレーザー溶接レーザー溶接された2A97-T3アルミニウム合金接合部の強度係数は約0.6であり、2A97-T3アルミニウム合金レーザー溶接接合部における疲労亀裂の原因は気孔欠陥である。
同期モードでは、結晶形態の違いにより、FZは主に柱状結晶と等軸結晶から構成されます。柱状結晶はエピタキシャルEQZ成長方向を持ち、その成長方向は溶融線に垂直です。これは、EQZ結晶粒の表面が核生成粒子として機能し、この方向への放熱が最も速いためです。したがって、垂直溶融線の主要な結晶軸が優先的に成長し、側面は制限されます。柱状結晶が溶接部の中心に向かって成長するにつれて、構造形態が変化し、柱状デンドライトが形成されます。溶接部の中心では、溶融池の温度が高く、放熱速度が全方向で同じであるため、結晶粒は全方向に等軸成長し、等軸デンドライトが形成されます。等軸樹枝状結晶の主結晶軸が試料面に正確に接する場合、金属組織相に明らかな花状の結晶粒が観察される。さらに、溶接ゾーンの局所成分の過冷却の影響を受け、同期モードT字継手の溶接シーム領域に等軸微細粒バンドが通常現れ、等軸微細粒バンドの結晶粒形態はEQZの結晶粒形態とは異なる。同じ外観。異種モードTSTB-LWの加熱プロセスは同期モードTSTB-LWとは異なるため、巨視的形態と微細構造形態に明らかな違いがある。異種モードTSTB-LW T字継手は2回の熱サイクルを経験しており、二重溶融池特性を示している。溶接部内部に明らかな二次溶融線があり、熱伝導溶接によって形成された溶融池は小さい。異種モードTSTB-LWプロセスでは、深溶け込み溶接は熱伝導溶接の加熱プロセスによって影響を受ける。二次溶融線に近い柱状デンドライトと等軸デンドライトは亜粒界が少なく、柱状または細胞状の結晶に変化しており、熱伝導溶接の加熱プロセスが深溶け込み溶接に熱処理効果をもたらすことを示している。また、熱伝導溶接の中心のデンドライトの粒径は2～5ミクロンであり、深溶け込み溶接の中心のデンドライトの粒径（5～10ミクロン）よりもはるかに小さい。これは主に両側の溶接の最大加熱に関係している。温度はその後の冷却速度に関係する。
3) 二重ビームレーザー粉末肉盛溶接の原理
4)高いはんだ接合強度
ダブルビームレーザー粉末堆積溶接実験では、2つのレーザービームがブリッジワイヤの両側に並んで配置されるため、レーザーと基板の到達範囲はシングルビームレーザー粉末堆積溶接よりも広くなり、結果として得られるはんだ接合部はブリッジワイヤに対して垂直になります。ワイヤの方向は比較的長くなります。図3.6は、シングルビームおよびダブルビームレーザー粉末堆積溶接によって得られたはんだ接合部を示しています。溶接プロセス中、ダブルビームであるかどうかレーザー溶接方法または単一ビームレーザー溶接この方法では、熱伝導によって母材上に一定の溶融池が形成されます。このようにして、溶融池内の溶融母材金属は、溶融自己融解合金粉末と冶金的に結合し、溶接を実現します。二光束レーザー溶接の場合、レーザービームと母材との相互作用は、2つのレーザービームの作用領域間の相互作用、すなわち、材料上にレーザーによって形成された2つの溶融池間の相互作用となります。このようにして、得られる新たな融合領域は、単一光束の場合よりも大きくなります。レーザー溶接二重ビームで得られたはんだ接合部レーザー溶接単一ビームよりも強いレーザー溶接.
2. 高いはんだ付け性と再現性
シングルビームレーザー溶接実験では、レーザーの集光スポットの中心がマイクロブリッジワイヤに直接作用するため、ブリッジワイヤには非常に高い要求があります。レーザー溶接レーザーエネルギー密度分布の不均一性や合金粉末の厚さの不均一性など、プロセスパラメータが不均一な場合、溶接プロセス中にワイヤが断線したり、ブリッジワイヤが直接蒸発したりする可能性があります。ダブルビームレーザー溶接法では、2つのレーザービームの集束スポット中心がマイクロブリッジワイヤに直接作用しないため、ブリッジワイヤのレーザー溶接プロセスパラメータに対する厳しい要求が緩和され、溶接性および再現性が大幅に向上します。
投稿日時：2023年10月17日
