Salīdzinot ar tradicionālo metināšanas tehnoloģiju,lāzera metināšanair nepārspējamas priekšrocības metināšanas precizitātes, efektivitātes, uzticamības, automatizācijas un citos aspektos. Pēdējos gados tā ir strauji attīstījusies automobiļu, enerģētikas, elektronikas un citās jomās un tiek uzskatīta par vienu no perspektīvākajām ražošanas tehnoloģijām 21. gadsimtā.
1. Dubultās sijas pārskatslāzera metināšana
Dubultā sijalāzera metināšanair izmantot optiskās metodes, lai atdalītu vienu un to pašu lāzeru divos atsevišķos gaismas staros metināšanai, vai izmantot divu dažādu veidu lāzerus, piemēram, CO2 lāzeru, Nd: YAG lāzeru un lieljaudas pusvadītāju lāzeru. Visus var apvienot. Tas tika ierosināts galvenokārt, lai atrisinātu lāzera metināšanas pielāgojamību montāžas precizitātei, uzlabotu metināšanas procesa stabilitāti un uzlabotu metinājuma kvalitāti. Dubultā sijalāzera metināšanavar ērti un elastīgi pielāgot metināšanas temperatūras lauku, mainot staru enerģijas attiecību, staru atstatumu un pat divu lāzera staru enerģijas sadalījuma modeli, mainot atslēgas cauruma esamības modeli un šķidrā metāla plūsmas modeli izkausētajā baseinā. Nodrošina plašāku metināšanas procesu izvēli. Tam ir ne tikai lielas priekšrocībaslāzera metināšanaiespiešanās spēja, ātrs ātrums un augsta precizitāte, bet ir piemērots arī materiāliem un savienojumiem, kurus ir grūti metināt ar parastajiemlāzera metināšana.
Dubultajām sijāmlāzera metināšana, mēs vispirms apspriežam dubultstaru lāzera ieviešanas metodes. Visaptverošā literatūra liecina, ka ir divi galvenie veidi, kā panākt dubultstaru metināšanu: transmisijas fokusēšana un atstarošanas fokusēšana. Konkrēti, viens tiek panākts, regulējot divu lāzeru leņķi un atstatumu, izmantojot fokusēšanas spoguļus un kolimēšanas spoguļus. Otrs tiek panākts, izmantojot lāzera avotu un pēc tam fokusējot caur atstarojošiem spoguļiem, caurlaidīgiem spoguļiem un ķīļveida spoguļiem, lai iegūtu dubultu staru kūli. Pirmajai metodei galvenokārt ir trīs formas. Pirmā forma ir savienot divus lāzerus caur optiskajām šķiedrām un sadalīt tos divos dažādos staros zem viena kolimējošā spoguļa un fokusēšanas spoguļa. Otrais ir tas, ka divi lāzeri izvada lāzera starus caur attiecīgajām metināšanas galviņām, un dubultais stars tiek veidots, pielāgojot metināšanas galviņu telpisko stāvokli. Trešā metode ir tāda, ka lāzera staru vispirms sadala caur diviem spoguļiem 1 un 2, un pēc tam to fokusē attiecīgi divi fokusēšanas spoguļi 3 un 4. Pozīciju un attālumu starp diviem fokusa punktiem var regulēt, pielāgojot abu fokusēšanas spoguļu 3. un 4. leņķus. Otrā metode ir izmantot cietvielu lāzeru, lai sadalītu gaismu, lai iegūtu dubultu staru kūli, kā arī pielāgotu leņķi un attālums caur perspektīvas spoguli un fokusēšanas spoguli. Pēdējie divi attēli pirmajā rindā zemāk parāda CO2 lāzera spektroskopisko sistēmu. Plakanais spogulis tiek aizstāts ar ķīļveida spoguli un novietots fokusēšanas spoguļa priekšā, lai sadalītu gaismu un iegūtu dubultu staru paralēlu gaismu.
Pēc dubulto siju ieviešanas izpratnes īsi iepazīstināsim ar metināšanas principiem un metodēm. Divkāršā starālāzera metināšanaprocesā ir trīs izplatīti staru izkārtojumi, proti, sērijveida izkārtojums, paralēlais izvietojums un hibrīdais izvietojums. audums, tas ir, ir attālums gan metināšanas virzienā, gan metināšanas vertikālajā virzienā. Kā parādīts attēla pēdējā rindā, atkarībā no mazu caurumu un izkusušo baseinu dažādajām formām, kas sērijveida metināšanas procesā parādās dažādos punktu attālumos, tos var iedalīt atsevišķās kausēs. Ir trīs stāvokļi: baseins, kopējais izkausētais baseins un atdalītais kausētais baseins. Viena izkausēta baseina un atdalītā kausējuma baseina īpašības ir līdzīgas viena kausējuma baseina īpašībāmlāzera metināšana, kā parādīts skaitliskās simulācijas diagrammā. Dažādiem veidiem ir dažādi procesa efekti.
1. veids: zem noteiktas vietas attāluma divi staru atslēgas caurumi veido kopīgu lielu atslēgas caurumu tajā pašā izkausētajā baseinā; 1. tipam tiek ziņots, ka viens gaismas stars tiek izmantots neliela cauruma izveidošanai, bet otrs gaismas stars tiek izmantots metināšanas termiskai apstrādei, kas var efektīvi uzlabot augsta oglekļa tērauda un leģētā tērauda strukturālās īpašības.
2. veids: palieliniet attālumu starp vietām tajā pašā kausējuma baseinā, sadaliet divus starus divos neatkarīgos atslēgas caurumos un mainiet izkausētā baseina plūsmas modeli; 2. tipam tā funkcija ir līdzvērtīga divu elektronu staru metināšanai. Samazina metināšanas šļakatas un neregulāras šuves atbilstošā fokusa attālumā.
3. tips: vēl vairāk palieliniet attālumu starp punktiem un mainiet divu siju enerģijas attiecību, lai vienu no diviem stariem izmantotu kā siltuma avotu, lai metināšanas procesa laikā veiktu pirmsmetināšanu vai pēcmetināšanas apstrādi, bet otru staru. izmanto mazu caurumu izveidošanai. 3. tipam pētījumā atklājās, ka abas sijas veido atslēgas caurumu, mazo caurumu nav viegli sabrukt un metinātajā šuvē nav viegli izveidot poras.
2. Metināšanas procesa ietekme uz metināšanas kvalitāti
Sērijveida staru un enerģijas attiecības ietekme uz metināšanas šuves veidošanos
Ja lāzera jauda ir 2kW, metināšanas ātrums ir 45 mm/s, defokusa apjoms ir 0 mm un staru atstatums ir 3 mm, metināšanas virsmas forma, mainot RS (RS= 0,50, 0,67, 1,50, 2,00), ir tāda pati. parādīts attēlā. Ja RS=0,50 un 2,00, metinātā šuve ir iespiedusies lielākā mērā, un uz metinājuma malas ir vairāk šļakatu, neveidojot regulārus zivju zvīņas rakstus. Tas ir tāpēc, ka, ja staru kūļa enerģijas attiecība ir pārāk maza vai pārāk liela, lāzera enerģija ir pārāk koncentrēta, izraisot lāzera cauruma nopietnākas svārstības metināšanas procesā, un tvaika atsitiena spiediens izraisa izkausētā materiāla izsviešanu un izšļakstīšanos. baseina metāls izkausētajā baseinā; Pārmērīga siltuma padeve izraisa pārāk lielu izkausētā baseina iespiešanās dziļumu alumīnija sakausējuma pusē, izraisot depresiju gravitācijas ietekmē. Ja RS = 0,67 un 1,50, zivju zvīņa raksts uz metinājuma virsmas ir vienmērīgs, metinājuma forma ir skaistāka, un uz metinājuma virsmas nav redzamu metināšanas karsto plaisu, poru un citu metināšanas defektu. Metināto šuvju šķērsgriezuma formas ar dažādām staru kūļa enerģijas attiecībām RS ir tādas, kā parādīts attēlā. Metināto šuvju šķērsgriezums ir tipiskā “vīna glāzes formā”, kas liecina, ka metināšanas process tiek veikts lāzera dziļi iespiešanās metināšanas režīmā. RS būtiski ietekmē metinājuma šuves iespiešanās dziļumu P2 alumīnija sakausējuma pusē. Ja staru kūļa enerģijas attiecība RS = 0,5, P2 ir 1203,2 mikroni. Ja staru kūļa enerģijas attiecība ir RS=0,67 un 1,5, P2 ir ievērojami samazināts, kas ir attiecīgi 403,3 mikroni un 93,6 mikroni. Ja staru kūļa enerģijas attiecība ir RS=2, savienojuma šķērsgriezuma šuves iespiešanās dziļums ir 1151,6 mikroni.
Paralēlā stara un enerģijas attiecības ietekme uz metināšanas šuves veidošanos
Ja lāzera jauda ir 2,8 kW, metināšanas ātrums ir 33 mm/s, defokusa apjoms ir 0 mm un staru atstatums ir 1 mm, metinājuma virsmu iegūst, mainot stara enerģijas attiecību (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5). , 2, 4) Izskats ir parādīts attēlā. Ja RS=2, zivju zvīņa raksts uz metinājuma virsmas ir samērā neregulārs. Metinātās šuves virsma, kas iegūta ar pārējām piecām dažādām staru enerģijas attiecībām, ir labi izveidota, un tajā nav redzamu defektu, piemēram, poru un šļakatu. Tāpēc, salīdzinot ar sērijas divstarulāzera metināšana, metināšanas virsma, izmantojot paralēlas dubultās sijas, ir viendabīgāka un skaistāka. Ja RS=0,25, metinātajā šuvē ir neliels ieplakas; pakāpeniski pieaugot staru kūļa enerģijas attiecībai (RS=0,5, 0,67 un 1,5), metinājuma šuves virsma ir viendabīga un neveidojas padziļinājums; savukārt, kad staru kūļa enerģijas attiecība vēl palielinās (RS=1,50, 2,00), bet uz metinājuma virsmas ir ieplakas. Ja staru kūļa enerģijas attiecība RS=0,25, 1,5 un 2, metinājuma šuves šķērsgriezuma forma ir “vīna glāzes formas”; ja RS=0,50, 0,67 un 1, metinājuma šuves šķērsgriezuma forma ir “piltuves formas”. Ja RS=4, metinājuma šuves apakšā veidojas ne tikai plaisas, bet arī dažas poras metinājuma vidus un apakšējā daļā. Ja RS=2, metinājuma iekšpusē parādās lielas procesa poras, bet neparādās plaisas. Ja RS=0,5, 0,67 un 1,5, metinājuma šuves iespiešanās dziļums P2 alumīnija sakausējuma pusē ir mazāks, un metinājuma šuves šķērsgriezums ir labi izveidots un neveidojas acīmredzami metināšanas defekti. Tie parāda, ka staru kūļa enerģijas attiecībai paralēlās divu staru lāzera metināšanas laikā ir arī liela ietekme uz metināšanas iespiešanos un metināšanas defektiem.
Paralēlā sija – siju atstatuma ietekme uz metināšanas šuves veidošanos
Kad lāzera jauda ir 2,8 kW, metināšanas ātrums ir 33 mm/s, defokusa apjoms ir 0 mm un staru kūļa enerģijas attiecība RS=0,67, mainiet stara atstarpi (d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm), lai iegūtu metinājuma virsmas morfoloģiju, kā parādīts attēlā. Ja d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, metinājuma šuves virsma ir gluda un plakana, un forma ir skaista; metinājuma šuves zivju zvīņu raksts ir regulārs un skaists, un tajā nav redzamu poru, plaisu un citu defektu. Tāpēc četros staru atstatuma apstākļos metinājuma virsma ir labi izveidota. Turklāt, ja d=2 mm, veidojas divas dažādas metināšanas šuves, kas liecina, ka divi paralēlie lāzera stari vairs neiedarbojas uz izkausētu baseinu un nevar veidot efektīvu divu staru lāzera hibrīdmetināšanu. Ja staru atstatums ir 0,5 mm, metinājuma šuve ir “piltuves formas”, šuves iespiešanās dziļums P2 alumīnija sakausējuma pusē ir 712,9 mikroni, un metinājuma iekšpusē nav plaisu, poru un citu defektu. Turpinot palielināties siju atstatumam, metinājuma šuves iespiešanās dziļums P2 alumīnija sakausējuma pusē ievērojami samazinās. Ja staru atstatums ir 1 mm, metinājuma šuves iespiešanās dziļums alumīnija sakausējuma pusē ir tikai 94,2 mikroni. Tā kā siju atstatums vēl vairāk palielinās, metinājuma šuve neveido efektīvu iespiešanos alumīnija sakausējuma pusē. Tāpēc, ja staru atstatums ir 0,5 mm, vislabākais ir dubultstaru rekombinācijas efekts. Palielinoties staru atstatumam, metināšanas siltuma padeve strauji samazinās, un divu staru lāzera rekombinācijas efekts pakāpeniski pasliktinās.
Metināšanas šuvju morfoloģijas atšķirības izraisa atšķirīgā izkausētā baseina plūsma un dzesēšanas sacietēšana metināšanas procesa laikā. Skaitliskās simulācijas metode var ne tikai padarīt izkausētā baseina sprieguma analīzi intuitīvāku, bet arī samazināt eksperimentālās izmaksas. Zemāk redzamajā attēlā ir redzamas izmaiņas sānu kušanas baseinā ar vienu staru, dažādiem izvietojumiem un atstarpēm. Galvenie secinājumi ietver: (1) Viena stara laikālāzera metināšanaprocesā izkausētā baseina cauruma dziļums ir visdziļākais, ir cauruma sabrukšanas parādība, cauruma siena ir neregulāra un plūsmas lauka sadalījums pie cauruma sienas ir nevienmērīgs; netālu no izkausētā baseina aizmugures virsmas Atplūde ir spēcīga, un izkusuma baseina apakšā ir augšupejoša plūsma; virsmas izkusuma baseina plūsmas lauka sadalījums ir relatīvi vienmērīgs un lēns, un izkausētā baseina platums ir nevienmērīgs dziļuma virzienā. Ir traucējumi, ko izraisa sienas atsitiena spiediens izkusušajā baseinā starp mazajiem caurumiem dubultsijālāzera metināšana, un tas vienmēr pastāv mazo caurumu dziļuma virzienā. Tā kā attālums starp diviem stariem turpina palielināties, staru kūļa enerģijas blīvums pakāpeniski pāriet no vienas pīķa uz dubultā pīķa stāvokli. Starp abām virsotnēm ir minimālā vērtība, un enerģijas blīvums pakāpeniski samazinās. (2) Dubultajām sijāmlāzera metināšana, ja attālums starp punktiem ir 0–0,5 mm, izkausētā baseina mazo caurumu dziļums nedaudz samazinās, un kopējā izkausētā baseina plūsmas uzvedība ir līdzīga viena stara plūsmai.lāzera metināšana; ja attālums starp punktiem ir lielāks par 1 mm, mazie caurumi tiek pilnībā atdalīti, un metināšanas procesā starp diviem lāzeriem gandrīz nav mijiedarbības, kas ir līdzvērtīga diviem secīgiem/diviem paralēliem viena stara lāzera metinājumiem ar jaudu 1750 W. Gandrīz nav priekšsildīšanas efekta, un izkausētā baseina plūsmas uzvedība ir līdzīga viena stara lāzera metināšanai. (3) Ja attālums starp plankumiem ir 0,5–1 mm, mazo caurumu sienu virsma ir plakanāka abos izkārtojumos, mazo caurumu dziļums pakāpeniski samazinās un dibens pakāpeniski atdalās. Traucējumi starp mazajiem caurumiem un virsmas izkausētā baseina plūsmu ir 0,8 mm. Spēcīgākais. Sērijveida metināšanai izkausētā baseina garums pakāpeniski palielinās, platums ir vislielākais, ja attālums starp punktiem ir 0,8 mm, un priekšsildīšanas efekts ir visredzamākais, ja attālums starp punktiem ir 0,8 mm. Marangoni spēka iedarbība pakāpeniski vājina, un vairāk metāla šķidruma plūst uz abām izkausētā baseina pusēm. Padariet vienmērīgāku kausējuma platuma sadalījumu. Paralēlai metināšanai izkausētā baseina platums pakāpeniski palielinās, un maksimālais garums ir 0,8 mm, bet nav priekšsildīšanas efekta; Marangoni spēka izraisītā atplūde virsmas tuvumā vienmēr pastāv, un lejupejošā plūsma mazā cauruma apakšā pakāpeniski izzūd; Šķērsgriezuma plūsmas lauks nav tik labs kā Tas ir spēcīgs virknē, traucējumi gandrīz neietekmē plūsmu abās izkausētā baseina pusēs, un kausētais platums ir nevienmērīgi sadalīts.
Izlikšanas laiks: 12. oktobris 2023
