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小忽視將釀成大損失!激光焊接后的必須做的焊后處理(第一講)

發布:2022-03-31 12:01作者:www.yattendonparish.com點擊:761次

小忽視將釀成大損失!激光焊接后的必須做的焊后處理:激光沖擊噴丸Light Impact Scrub (LSP) 是一種現代且高效的熱機械方法,用于創建和修改材料的表面和基材特性,是噴丸研究人員的最愛。與傳統的后處理方法相比,激光焊接和激光沖擊硬化的結合是提高焊接質量的另一種方法。在此背景下,討論了過去幾十年的焊接和磨損率。討論了激光袋裝焊對各種焊縫的力學性能和顯微組織的顯著影響以及激光袋裝焊的分類和重要參數。我們得出結論,LSP 實際上可以用作工業制造過程的有效后處理工具 (PWT)。
一、簡介
激光沖擊表面 (LSP) 是一種表面熔化和成型工藝,它使用高能激光束在金屬零件表面及其附近產生有用的殘余壓應力。 LSP引起的深度(mm范圍)和高殘余壓應力(數百MPa)增加了材料對疲勞和摩擦疲勞等表面缺陷的抵抗力,延遲了裂紋的發生和傳播時間。以下部分討論了地表變化過程歷史上最重要的事件,特別是那些使 LSP 成為主導過程的事件。
縱觀不同古代人的文明,我們看到他們在日常生活中不斷提高材料質量的努力。從彈藥到彈藥再到工具和車輛的一切都必須不斷更新,以提高耐用性并加以利用。已經開發了各種方法來修改相關性能(機械、冶金和微觀結構),例如鍛造、軋制、拋光和熨燙。在一些出版物中,這些方法也稱為偏置材料方法,因為它們會產生材料的應力狀態,從而導致殘余應力。殘余應力有兩種類型:應力和壓縮。拉伸應力是有害的(因為它會加速失效機制,例如“凈”機械應力和腐蝕應力),而殘余壓應力是有益的(因為它會減緩失效機制)。
看法
剩余焊接電壓: a) 環境溫度; (b) 井的集中供暖; (c) 恢復到室溫,中心軸未鎖定; (d) 回到室溫,連接中心軸。
當焊縫的殘余壓應力超過工件的臨界抗拉強度時,就會發生裂紋變形。焊接過程中的殘余應力一般由三棒法產生。黑暗是溫暖的,光明是寒冷的。符號 S 表示它們的標記狀態。中心帶對應于焊接區域并且被認為具有比對應于其余部分的側條更小的直徑。焊接前,所有電極均處于室溫和無電壓狀態。當中心條加熱時,它會膨脹并承載條的邊緣。內側肌腱被壓縮,外側肌腱被拉伸。在高溫下,例如在焊接 B. 期間,材料的屈服強度會降低,并且中間棒由于塑性而發生不可逆的變形。當中央條恢復到室溫時,它會收縮。當零件不相互連接時,由于塑性變形,它們在室溫下比邊梁短。但是,一旦連接,側邊欄就會縮小。中間的欄桿現在很緊。因此,焊接后,計劃加載焊接區域并壓縮基板。
在使用噴嘴之前,主要的表面處理是鍛造、拋光和軋制。在 1920 年代,為了尋找合適的清理鋼材的方法,引入了拋丸(最初是噴丸)的概念。當時,研究人員發現了爆炸性的氣門彈簧、連桿、控制桿和連接器、軸、齒輪和變速箱,以增加耐力和抗疲勞性,并將它們用于汽車行業。
二戰期間,步槍牽引被用于國防和航空工業,以提高用于制造武器和飛機的機械部件的強度和耐用性。在 1960 年代,射擊被認為是公認的冶金工藝之一,也出現在相關的物理文獻中。 60多年來,爆破一直是在金屬零件表面及其附近產生殘余壓應力(CRS)的主要方式,其優缺點明顯。隨著與噴丸相關的研究和專利不斷涌現,研究將繼續增長。隨著 1960 年代脈沖激光技術的發明,研究領域也擴大到發現其在提高材料強度方面的應用。
1960 年代后期發生了重大突破,當時位于新墨西哥州阿爾伯克基的桑迪亞實驗室的安德霍爾姆發現,通過限制等離子體在目標上的膨脹(使用激光材料)可以實現更高的等離子體壓力。 ? Anderholm 和 Boad 然后通過將透明熔融石英帽連接到激光束上來密封等離子體,該帽牢固地粘附在目標表面上。他們的等離子體捕獲方法顯著增加了產生的壓力并上升到 1 到 8 GPa 的壓力,這大約高于自由等離子體壓力。
1970 年代,來自 BCL(Battlele Columbus 實驗室,美國)的研究人員研究了激光產生的應力波在材料處理中的實際應用及其對材料力學和微觀結構的影響。同樣,法國 LALP 的 Fabbro 等人、Devaux、Berthe 和 Peyre 等人研究了具有廣泛定義的幾何形狀和不同工藝參數的激光質粒的特性,并幫助了解 LSP 工藝的基本物理特性。 ?因此,LSP工藝已成為現代冶金應用研究的一個新領域。
過去成功引爆了多種材料,例如鐵、鋁、銅、鎂、高溫合金和各種非晶合金,一些研究人員討論了它們的有益效果。大多數研究人員獨立比較地研究了 LSP 工藝與其他常規爆破方法,如 B. 清洗 (SP)、超聲波噴射 (UIP)、油洗 (OJP) 和水洗 (WJP)。結果表明,與傳統的半徑去除方法相比,LSP顯著提高了CRS誘導層的深度、表面粗糙度和精度。爆炸中最重要的因素是殘余應力。斷裂試樣的其他機械和微觀結構特性高度依賴于殘余應力。這一事實有助于理解 LSP 工藝可以更好地減少金屬零件在高破壞性殘余應力下的表面損傷。據我們所知,這通常發生在焊縫內部和周圍,因為在加熱和冷卻過程中焊縫會在有限的范圍內膨脹和收縮。焊縫樣品由幾位研究人員吹制,它們對焊縫的影響被描述為顯著改善。
觀察 LSP 過程的研究趨勢,只有學術研究占主導地位,其產業化仍然是一個挑戰。因此,該領域最重要的一步是開始快速工業化,這預示著“對焊和爆破”的想法。說到焊接,即使是一個車對空總成也至少有1000到2000個焊縫,大部分焊縫都處于非常重要的位置,發揮著非常重要的作用。為了更長時間和有希望的使用,如果點焊表面在使用前可以用激光處理會更好。同時,關于激光焊接驗證的文獻非常有限,沒有單獨的關于激光焊接的文章。 Welding and Blowing] 已經被幾位研究人員評估過,涵蓋了大多數焊接和吹氣概念。因此,我們在這項工作中的努力將主要集中在通過綜合分析填補激光輻射激發范圍內的空白,包括焊接和 LSP 的各個方面。
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