Kā progresīvs apstrādes instruments, lāzers ieņem arvien nozīmīgāku lomu rūpnieciskās metināšanas jomā. Lai gan tradicionālā lāzera metināšanas tehnoloģija zināmā mērā var kontrolēt šos defektus, tās ietekmi bieži ierobežo fiksēti metināšanas parametri un procesi. Pēdējos gados lāzera šūpošanās metināšanas tehnoloģijas parādīšanās sniedz jaunu risinājumu metināšanas defektu kontrolei. Ieviešot lāzera stara šūpošanos metināšanas procesā, tehnoloģija var ievērojami uzlabot metinājuma zonas dinamiskās īpašības, tādējādi optimizējot metināšanas kvalitāti. Lāzera šūpošanās metināšanas tehnoloģija galvenokārt balstās uz precīzu lāzera stara un šūpošanās tehnoloģijas vadību, lai panāktu efektīvu un augstas kvalitātes metināšanu.
Uzlabojiet izskatu:
Laikāmetināšanas process, lāzera stars tiek ātri un precīzi šūpots, lai aptvertu visu metināšanas laukumu. Kad stars pārvietojas metināšanas virzienā, tas svārstās dažādās formās, piemēram, apļa, astotnieka un spirāles formā. Čens un līdzautori izmantoja šūpojošos lāzeru, lai metinātu dažādus alumīnija sakausējumus, un, salīdzinot ar metināšanu bez šūpojošās lāzera, šūpojošās lāzera metināšanas priekšējās un aizmugurējās metināšanas morfoloģija tika ievērojami uzlabota. Turklāt šķērsvirziena šūpojošos lāzera metināšana tiek izmantota, lai palielinātu rievas klīrensa pielāgojamību. Dažām vadošām savienojuma sagatavēm ir jāpaplašina pārslodzes laukums, ir jāpaplašina arī metāla savienojuma virsma, un ir jāšūpo lāzera metināšana, lai metāla savienojuma virsma kļūtu "U" formā.
1. (a) un (b) metinājuma šķērsgriezuma morfoloģijas un metinājuma izmēra statistika dažādos šūpošanās režīmos; (c) Metinājuma augšējās virsmas veidošanās dažādos šūpošanās režīmos.
Uzlabot sliktu sānu sienu saplūšanu:
Sānu sienas nesaplūšanas defekts viegli rodas tradicionālajā šaurās spraugas lāzermetināšanā vidēja biezuma plāksnēm, ko izraisa nevienmērīgs lāzera enerģijas sadalījums mutē, liela siltuma pievade rievas centrā un maza siltuma pievade rievas sānu sienā, kas neļauj veidot labu kombināciju. Galvenais pasākums, lai atrisinātu nesaplūšanas defektu sānu sienā, ir palielināt siltuma pievadi sānu sienā. Lāzera metināšanas procesā, izmantojot stara šūpošanos, var panākt saprātīgāku lāzera stara enerģijas sadalījumu pa sagataves virsmu. Mainoties rievas platumam, stara šūpošanās amplitūda tiek pielāgota rievas platumam, lai veidotu efektīvu siltuma pievadi sānu sienā.
2. Metinājuma makroskopiskais attēls no pirmā slāņa (L1) līdz septītajam slānim (L7) lāzermetināšanai ar svārstībām vai bez tām.
Samaziniet porainības defektus:
Lāzera svārstību kavēšanas mehānismu uz metināšanas porām var attiecināt uz mazu caurumu stabilitātes uzlabošanu un šķidra metāla plūstamības uzlabošanu. 3. attēlā parādīta izkausētās masas plūsmas uzvedība, ko metināšanas procesa laikā parāda marķiera daļiņas. Gaismas stara kustība izraisa mazā cauruma augstfrekvences un ātrgaitas rotācijas maisīšanas kustību, kas veicina burbuļu pārplūdi un rada "iesprostošanās" efektu uz sacietējušajām porām. Vienlaikus gaismas stara kustība palielina mazā cauruma laukumu un samazina tā nestabilitātes sabrukšanas varbūtību, veidojot burbuļus.
3. (a) un (b) marķiera daļiņu trajektorijas metināšanas laikā; Atslēgas cauruma atvēruma laukums: (c) bez šūpojoša lāzera (d) šūpojošs lāzers.
Samaziniet plaisu defektus:
Termiskā plaisa ir defekts, kas rodas metināšanas procesā iekšējā sprieguma un metalurģisko faktoru mijiedarbības rezultātā un bieži sastopams metināšanas termiski ietekmētajā zonā (HAZ). Šādu plaisu veidošanās ir saistīta ar materiāla ievainojamību augstās temperatūrās, metināšanas spriegumu un materiāla ķīmisko sastāvu. Tradicionālā lāzermetināšanas tehnoloģija metināšanas procesā var radīt termiskās plaisas galvenokārt šādu iemeslu dēļ: Pirmkārt, lāzermetināšanas lielās enerģijas padeves dēļ, kā rezultātā metināšanas zona ātri uzkarst un atdziest, radot lielu termisko gradientu un termisko spriegumu; Otrkārt, metalurģiskā reakcija metināšanas procesā var izraisīt piemaisījumu elementu ar zemu kušanas temperatūru atdalīšanos, veidojot trauslu fāzi un palielinot plaisu jutību. Visbeidzot, materiāla straujā sacietēšana var izraisīt mikrostruktūras neviendabīgumu, un kolonnveida kristālu augšanas virziens ir no izkausētās tvertnes uz centru, kā parādīts 4. attēlā. Šajā gadījumā jutība pret plaisāšanu ievērojami palielinās.
4. Lāzermetināšanas sacietēšanas režīms (a) parastā lāzermetināšana (b) šūpojošā lāzermetināšana.
Oscilējošā lāzera metināšanas tehnoloģija var efektīvi samazināt vai novērst karsto plaisu rašanos, ieviešot oscilējošu lāzera staru. Oscilējošā lāzera metināšanas procesa laikā lāzera stara periodiskā svārstība var veicināt metāla plūsmu izkausētajā vannā, tādējādi uzlabojot mikrostruktūras vienmērīgumu, un graudi aug koaksiāli izkausētās vannas centrā, kā parādīts 5. attēlā. Šie koaksiālie graudi darbojas kā aizsargbarjera, lai novērstu plaisu izplatīšanos, un darbojas kā siltumizolācijas slānis, lai novērstu turpmāku plaisu izplatīšanos. Vienlaikus oscilējošais lāzers palīdz samazināt trauslās fāzes veidošanos komponentu segregācijas dēļ, samazinot termiskās plaisāšanas risku.
5. (A) parasto lāzermetināšanas šuvju sacietēšanas mikrostruktūras raksturlielumi. (B) lāzera šūpošanās metinājumu (CCW) sacietēšanas mikrostruktūras raksturlielumi.
Salīdzinot ar lāzera paškausēšanas metināšanu, šūpojošās lāzera metināšanas tehnoloģija ir atzīta par efektīvu veidu, kā samazināt porainības tendenci un uzlabot tādus defektus kā sānu sienu nesaplūšana. Pateicoties stara maisīšanas iedarbībai uz izkausēto vannu, tai ir ievērojamas priekšrocības spraugu atbilstības uzlabošanā, mikrostruktūras vienmērīguma uzlabošanā un graudu rafinēšanā. Lāzera šūpojošās lāzera metināšanas tehnoloģijas pielietošana var padarīt lāzera metināšanu plašāku, un lāzerefektīvu precīzu metināšanu var panākt lielākām sagatavēm un platākām metinājuma šuvēm, tas ir, tiek atvieglota izstrādājuma pamatprocesa un montāžas precizitāte.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 21. februāris
