Metināšana ir divu vai vairāku metālu savienošanas process, izmantojot karstumu. Metināšana parasti ietver materiāla uzkarsēšanu līdz tā kušanas temperatūrai, lai pamatmetāls izkustu un aizpildītu spraugas starp savienojumiem, veidojot spēcīgu savienojumu. Lāzermetināšana ir savienošanas metode, kurā kā siltuma avotu izmanto lāzeru.
Ņemsim par piemēru kvadrātveida korpusa akumulatoru: akumulatora kodols ir savienots ar lāzeru caur vairākām daļām. Visā lāzera metināšanas procesā materiāla savienojuma stiprība, ražošanas efektivitāte un defektu līmenis ir trīs jautājumi, kas nozarei rada vislielākās bažas. Materiāla savienojuma stiprību var atspoguļot metalogrāfiskās iespiešanās dziļumā un platumā (cieši saistīts ar lāzera gaismas avotu); ražošanas efektivitāte galvenokārt ir saistīta ar lāzera gaismas avota apstrādes iespējām; defektu līmenis galvenokārt ir saistīts ar lāzera gaismas avota izvēli; tāpēc šajā rakstā ir aplūkoti tirgū izplatītākie. Tiek veikts vienkāršs vairāku lāzera gaismas avotu salīdzinājums, cerot palīdzēt citiem procesu izstrādātājiem.
Jolāzera metināšanabūtībā ir gaismas pārveidošanas siltumā process, kurā iesaistīti vairāki galvenie parametri: stara kvalitāte (BBP, M2, novirzes leņķis), enerģijas blīvums, serdes diametrs, enerģijas sadalījuma forma, adaptīvā metināšanas galviņa, apstrāde. Procesa logi un apstrādājamie materiāli galvenokārt tiek izmantoti, lai analizētu un salīdzinātu lāzera gaismas avotus no šiem virzieniem.
Vienmodu un daudzmodu lāzeru salīdzinājums
Vienrežīma daudzrežīmu definīcija:
Viens režīms attiecas uz vienu lāzera enerģijas sadalījuma modeli divdimensiju plaknē, savukārt daudzrežīmu lāzers attiecas uz telpisko enerģijas sadalījuma modeli, kas veidojas, uzklājot vairākus sadalījuma modeļus. Parasti stara kvalitātes M2 faktora lielumu var izmantot, lai noteiktu, vai šķiedras lāzera izeja ir viena režīma vai vairāku režīmu: M2, kas mazāks par 1,3, ir tīrs viena režīma lāzers, M2 no 1,3 līdz 2,0 ir kvazi-viena režīma lāzers (ar dažiem režīmiem), un M2 ir lielāks par 2,0. Tas attiecas uz daudzrežīmu lāzeriem.
Jolāzera metināšanabūtībā ir gaismas pārveidošanas siltumā process, kurā iesaistīti vairāki galvenie parametri: stara kvalitāte (BBP, M2, novirzes leņķis), enerģijas blīvums, serdes diametrs, enerģijas sadalījuma forma, adaptīvā metināšanas galviņa, apstrāde. Procesa logi un apstrādājamie materiāli galvenokārt tiek izmantoti, lai analizētu un salīdzinātu lāzera gaismas avotus no šiem virzieniem.
Vienmodu un daudzmodu lāzeru salīdzinājums
Vienrežīma daudzrežīmu definīcija:
Viens režīms attiecas uz vienu lāzera enerģijas sadalījuma modeli divdimensiju plaknē, savukārt daudzrežīmu lāzers attiecas uz telpisko enerģijas sadalījuma modeli, kas veidojas, uzklājot vairākus sadalījuma modeļus. Parasti stara kvalitātes M2 faktora lielumu var izmantot, lai noteiktu, vai šķiedras lāzera izeja ir viena režīma vai vairāku režīmu: M2, kas mazāks par 1,3, ir tīrs viena režīma lāzers, M2 no 1,3 līdz 2,0 ir kvazi-viena režīma lāzers (ar dažiem režīmiem), un M2 ir lielāks par 2,0. Tas attiecas uz daudzrežīmu lāzeriem.
Kā parādīts attēlā: b attēlā parādīts viena pamata režīma enerģijas sadalījums, un enerģijas sadalījums jebkurā virzienā, kas iet caur apļa centru, ir Gausa līknes formā. a attēlā parādīts daudzrežīmu enerģijas sadalījums, kas ir telpiskais enerģijas sadalījums, ko veido vairāku atsevišķu lāzera režīmu superpozīcija. Daudzrežīmu superpozīcijas rezultāts ir plakana augšdaļas līkne.
Izplatītākie vienmoda lāzeri: IPG YLR-2000-SM, kur SM ir saīsinājums no Single Mode (vienmoda). Aprēķinos fokusa punkta izmēra aprēķināšanai tiek izmantots kolimēts fokuss 150–250, enerģijas blīvums ir 2000 W, un salīdzināšanai tiek izmantots fokusa enerģijas blīvums.
Vienmoda un daudzmoda salīdzinājumslāzera metināšanaefekti
Vienmoda lāzers: mazs serdes diametrs, augsts enerģijas blīvums, spēcīga iespiešanās spēja, maza termiski ietekmētā zona, līdzīgs asam nazim, īpaši piemērots plānu plākšņu metināšanai un ātrgaitas metināšanai, un to var izmantot ar galvanometru sīku detaļu un ļoti atstarojošu detaļu (ļoti atstarojošu detaļu) apstrādei (ausis, savienojošās detaļas utt.), kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā, vienmoda lāzeram ir mazāks atslēgas caurums un ierobežots iekšējo augstspiediena metāla tvaiku tilpums, tāpēc tam parasti nav defektu, piemēram, iekšējo poru. Pie maza ātruma, bez aizsarggaisa pūšanas, izskats ir raupjš. Pie liela ātruma tiek pievienota aizsardzība. Gāzes apstrādes kvalitāte ir laba, efektivitāte ir augsta, metinājumi ir gludi un plakani, un ražības koeficients ir augsts. Tas ir piemērots kaudzes metināšanai un iespiešanās metināšanai.
Daudzrežīmu lāzers: liels serdes diametrs, nedaudz zemāks enerģijas blīvums nekā vienmoda lāzeram, neass nazis, lielāks atslēgas caurums, biezāka metāla konstrukcija, mazāka dziļuma un platuma attiecība, un pie tādas pašas jaudas iespiešanās dziļums ir par 30% mazāks nekā vienmoda lāzeram, tāpēc tas ir piemērots lietošanai. Piemērots muca metināšanas apstrādei un biezu plākšņu apstrādei ar lielām montāžas spraugām.
Kompozītgredzena lāzera kontrasts
Hibrīda metināšana: pusvadītāju lāzera stars ar viļņa garumu 915 nm un šķiedras lāzera stars ar viļņa garumu 1070 nm ir apvienoti vienā metināšanas galviņā. Abi lāzera stari ir koaksiāli sadalīti, un abu lāzera staru fokālās plaknes var elastīgi regulēt, lai izstrādājumam būtu gan pusvadītāju, ganlāzera metināšanaiespējas pēc metināšanas. Efekts ir spilgts un ar šķiedru dziļumulāzera metināšana.
Pusvadītāji bieži izmanto lielu gaismas punktu, kas pārsniedz 400 μm, kas galvenokārt ir atbildīgs par materiāla uzsildīšanu, materiāla virsmas kušanu un materiāla absorbcijas ātruma palielināšanu šķiedru lāzerā (materiāla lāzera absorbcijas ātrums palielinās, palielinoties temperatūrai).
Gredzenveida lāzers: divi šķiedru lāzera moduļi izstaro lāzera gaismu, kas tiek pārraidīta uz materiāla virsmu caur kompozītmateriālu optisko šķiedru (gredzenveida optiskā šķiedra cilindriskā optiskā šķiedrā).
Divi lāzera stari ar gredzenveida punktu: ārējais gredzens ir atbildīgs par atslēgas cauruma atveres paplašināšanu un materiāla kausēšanu, bet iekšējais gredzena lāzers ir atbildīgs par iespiešanās dziļumu, nodrošinot metināšanu ar īpaši mazu šļakatu daudzumu. Iekšējā un ārējā gredzena lāzera jaudas serdes diametrus var brīvi saskaņot, un serdes diametru var brīvi saskaņot. Procesa logs ir elastīgāks nekā viena lāzera stara gadījumā.
Kompozītmateriālu un apļveida metināšanas efektu salīdzinājums
Tā kā hibrīdmetināšana ir pusvadītāju siltumvadītspējas metināšanas un optiskās šķiedras dziļās iespiešanās metināšanas kombinācija, ārējā gredzena iespiešanās ir seklāka, metalogrāfiskā struktūra ir asāka un slaidāka; tajā pašā laikā izskats ir siltumvadītspēja, kausējuma baseinam ir nelielas svārstības, plašs diapazons, un kausējuma baseins ir stabilāks, atspoguļojot gludāku izskatu.
Tā kā gredzenveida lāzers ir dziļas iespiešanās metināšanas un dziļas iespiešanās metināšanas kombinācija, ārējais gredzens var radīt arī iespiešanās dziļumu, kas var efektīvi paplašināt atslēgas cauruma atveri. Tā pati jauda nodrošina lielāku iespiešanās dziļumu un biezāku metalogrāfiju, bet tajā pašā laikā izkausētās vannas stabilitāte ir nedaudz mazāka nekā optiskās šķiedras pusvadītāju metināšanas svārstības ir nedaudz lielākas nekā kompozītmateriālu metināšanas svārstības, un raupjums ir relatīvi liels.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 20. oktobris
