Tiek piedāvāta divu staru metināšanas metode, galvenokārt, lai atrisinātu pielāgošanās spējulāzera metināšanamontāžas precizitātei, metināšanas procesa stabilitātes uzlabošanai un metinājuma kvalitātes uzlabošanai, īpaši plānu plākšņu metināšanai un alumīnija sakausējuma metināšanai. Divstaru lāzera metināšana var izmantot optiskās metodes, lai atdalītu vienu un to pašu lāzeru divos atsevišķos gaismas staros metināšanai. Tas var arī izmantot divu dažādu veidu lāzerus, lai apvienotu CO2 lāzeru, Nd:YAG lāzeru un lieljaudas pusvadītāju lāzeru. var kombinēt. Mainot staru kūļa enerģiju, staru atstarpi un pat divu siju enerģijas sadalījuma modeli, metināšanas temperatūras lauku var ērti un elastīgi pielāgot, mainot caurumu pastāvēšanas modeli un šķidrā metāla plūsmas modeli izkausētajā baseinā. , nodrošinot labāku risinājumu metināšanas procesam. Plašā izvēles telpa ir nepārspējama viena stara lāzera metināšanai. Tam ir ne tikai lielas lāzermetināšanas iespiešanās, liela ātruma un augstas precizitātes priekšrocības, bet arī lieliska pielāgošanās materiāliem un savienojumiem, kurus ir grūti metināt ar parasto lāzermetināšanu.
Principsdubultstaru lāzera metināšana
Divstaru metināšana nozīmē divu lāzera staru izmantošanu vienlaikus metināšanas procesā. Staru izvietojums, staru atstatums, leņķis starp diviem stariem, fokusēšanas pozīcija un abu staru enerģijas attiecība ir svarīgi iestatījumi dubultstaru lāzermetināšanā. parametrs. Parasti metināšanas procesā ir divi veidi, kā sakārtot dubultās sijas. Kā parādīts attēlā, viens ir sakārtots virknē metināšanas virzienā. Šāda kārtība var samazināt izkausētā baseina dzesēšanas ātrumu. Samazina metinājuma šuves sacietēšanas tendenci un poru veidošanos. Otrs ir to izvietojums blakus vai šķērsām abās metinājuma pusēs, lai uzlabotu pielāgošanos metinājuma spraugai.
Divu staru lāzera metināšanas princips
Divstaru metināšana nozīmē divu lāzera staru izmantošanu vienlaikus metināšanas procesā. Staru izvietojums, staru atstatums, leņķis starp diviem stariem, fokusēšanas pozīcija un abu staru enerģijas attiecība ir svarīgi iestatījumi dubultstaru lāzermetināšanā. parametrs. Parasti metināšanas procesā ir divi veidi, kā sakārtot dubultās sijas. Kā parādīts attēlā, viens ir sakārtots virknē metināšanas virzienā. Šāda kārtība var samazināt izkausētā baseina dzesēšanas ātrumu. Samazina metinājuma šuves sacietēšanas tendenci un poru veidošanos. Otrs ir to izvietojums blakus vai šķērsām abās metinājuma pusēs, lai uzlabotu pielāgošanos metinājuma spraugai.
Tandēmā izvietotai divu staru lāzera metināšanas sistēmai ir trīs dažādi metināšanas mehānismi atkarībā no attāluma starp priekšējo un aizmugurējo staru kūli, kā parādīts attēlā zemāk.
1. Pirmā tipa metināšanas mehānismā attālums starp diviem gaismas stariem ir salīdzinoši liels. Vienam gaismas staram ir lielāks enerģijas blīvums, un tas ir vērsts uz apstrādājamā priekšmeta virsmu, lai metināšanas procesā izveidotu atslēgas caurumus; otram gaismas kūlim ir mazāks enerģijas blīvums. Izmanto tikai kā siltuma avotu termiskai apstrādei pirms metināšanas vai pēc metināšanas. Izmantojot šo metināšanas mehānismu, metināšanas baseina dzesēšanas ātrumu var kontrolēt noteiktā diapazonā, kas ir izdevīgi, metinot dažus materiālus ar augstu plaisu jutību, piemēram, ar augstu oglekļa tēraudu, leģēto tēraudu utt., Kā arī var uzlabot stingrību. no metinājuma.
2. Otrā tipa metināšanas mehānismā fokusa attālums starp diviem gaismas stariem ir salīdzinoši mazs. Divi gaismas stari metināšanas baseinā rada divus neatkarīgus atslēgas caurumus, kas maina šķidrā metāla plūsmas modeli un palīdz novērst aizķeršanos. Tas var novērst tādu defektu rašanos kā malas un metinājuma lodītes izliekumus un uzlabot metināšanas šuves veidošanos.
3. Trešā tipa metināšanas mehānismā attālums starp diviem gaismas stariem ir ļoti mazs. Šajā laikā divi gaismas stari metināšanas baseinā rada vienu un to pašu atslēgas caurumu. Salīdzinot ar viena stara lāzera metināšanu, jo atslēgas cauruma izmērs kļūst lielāks un to nav viegli aizvērt, metināšanas process ir stabilāks un gāze ir vieglāk izvadīta, kas ir izdevīgi, lai samazinātu poras un šļakatus, kā arī panāktu nepārtrauktu, vienmērīgu un skaistas metinājuma šuves.
Metināšanas procesā abus lāzera starus var izveidot arī noteiktā leņķī viens pret otru. Metināšanas mehānisms ir līdzīgs paralēlajam divstaru metināšanas mehānismam. Testa rezultāti liecina, ka, izmantojot divus lieljaudas OO ar 30° leņķi viens pret otru un 1–2 mm attālumu, lāzera stars var iegūt piltuves formas atslēgas caurumu. Atslēgas cauruma izmērs ir lielāks un stabilāks, kas var efektīvi uzlabot metināšanas kvalitāti. Praktiskā pielietojumā abu gaismas staru savstarpējo kombināciju var mainīt atkarībā no dažādiem metināšanas apstākļiem, lai panāktu dažādus metināšanas procesus.
6. Divstaru lāzermetināšanas realizācijas metode
Dubulto staru iegūšanu var iegūt, apvienojot divus dažādus lāzera starus, vai arī vienu lāzera staru var sadalīt divos lāzera staros metināšanai, izmantojot optiskās spektrometrijas sistēmu. Lai sadalītu gaismas staru divos paralēlos dažādu jaudu lāzera staru staros, var izmantot spektroskopu vai kādu īpašu optisko sistēmu. Attēlā redzamas divas shematiskas diagrammas par gaismas sadalīšanas principiem, izmantojot fokusēšanas spoguļus kā staru sadalītājus.
Turklāt atstarotāju var izmantot arī kā staru sadalītāju, bet pēdējo optiskā ceļa atstarotāju var izmantot kā staru sadalītāju. Šāda veida atstarotājus sauc arī par jumta tipa atstarotāju. Tā atstarojošā virsma nav plakana virsma, bet sastāv no divām plaknēm. Abu atstarojošo virsmu krustošanās līnija atrodas spoguļa virsmas vidū līdzīgi jumta korei, kā parādīts attēlā. Paralēlas gaismas stars spīd uz spektroskopu, tiek atspoguļots divās plaknēs dažādos leņķos, veidojot divus gaismas starus, un spīd dažādās fokusēšanas spoguļa pozīcijās. Pēc fokusēšanas noteiktā attālumā uz sagataves virsmas tiek iegūti divi gaismas stari. Mainot leņķi starp abām atstarojošām virsmām un jumta stāvokli, var iegūt dalītus gaismas starus ar dažādiem fokusa attālumiem un izvietojumiem.
Lietojot divus dažādus veiduslāzera stari to veido dubultsiju, ir daudz kombināciju. Galvenajiem metināšanas darbiem var izmantot kvalitatīvu CO2 lāzeru ar Gausa enerģijas sadalījumu, bet termiskās apstrādes darbos palīgā var izmantot pusvadītāju lāzeru ar taisnstūrveida enerģijas sadalījumu. No vienas puses, šī kombinācija ir ekonomiskāka. No otras puses, divu gaismas staru jaudu var regulēt neatkarīgi. Dažādām savienojumu formām regulējamu temperatūras lauku var iegūt, pielāgojot lāzera un pusvadītāju lāzera pārklāšanās pozīciju, kas ir ļoti piemērots metināšanai. Procesu kontrole. Turklāt YAG lāzeru un CO2 lāzeru var apvienot arī dubultā metināšanai, nepārtrauktu lāzeru un impulsu lāzeru var apvienot metināšanai, kā arī fokusēto staru un defokusēto staru var apvienot arī metināšanai.
7. Divstaru lāzermetināšanas princips
3.1. Cinkoto lokšņu dubultstaru lāzermetināšana
Cinkota tērauda loksne ir visbiežāk izmantotais materiāls automobiļu rūpniecībā. Tērauda kušanas temperatūra ir aptuveni 1500 ° C, savukārt cinka viršanas temperatūra ir tikai 906 ° C. Tāpēc, izmantojot kausēšanas metināšanas metodi, parasti rodas liels daudzums cinka tvaiku, kas izraisa metināšanas procesa nestabilitāti. , veidojot poras metinātajā šuvē. Klēpju savienojumiem cinkotā slāņa iztvaikošana notiek ne tikai uz augšējās un apakšējās virsmas, bet arī uz savienojuma virsmas. Metināšanas procesā dažās vietās cinka tvaiki ātri izplūst no izkausētā baseina virsmas, savukārt citās vietās cinka tvaikiem ir grūti izkļūt no izkausētā baseina. Uz baseina virsmas metināšanas kvalitāte ir ļoti nestabila.
Divu staru lāzera metināšana var atrisināt metināšanas kvalitātes problēmas, ko izraisa cinka tvaiki. Viena no metodēm ir kontrolēt izkausētā baseina pastāvēšanas laiku un dzesēšanas ātrumu, saprātīgi saskaņojot abu staru enerģiju, lai atvieglotu cinka tvaiku izplūšanu; otra metode ir cinka tvaiku atbrīvošana ar iepriekšēju caurumošanu vai rievošanu. Kā parādīts 6-31 attēlā, metināšanai tiek izmantots CO2 lāzers. YAG lāzers atrodas CO2 lāzera priekšā un tiek izmantots caurumu urbšanai vai rievu griešanai. Iepriekš apstrādātie caurumi vai rievas nodrošina izplūdes ceļu cinka tvaikiem, kas rodas turpmākās metināšanas laikā, neļaujot tiem palikt izkusušajā baseinā un veidoties defektiem.
3.2 Alumīnija sakausējuma dubultstaru lāzermetināšana
Pateicoties alumīnija sakausējuma materiālu īpašajām veiktspējas īpašībām, lāzermetināšanas izmantošanā ir šādas grūtības [39]: alumīnija sakausējumam ir zems lāzera absorbcijas ātrums, un CO2 lāzera stara virsmas sākotnējā atstarošanas spēja pārsniedz 90%; alumīnija sakausējuma lāzermetināšanas šuves ir viegli izgatavot Porainība, plaisas; sakausējuma elementu dedzināšana metināšanas laikā utt. Izmantojot vienu lāzermetināšanu, ir grūti izveidot atslēgas caurumu un saglabāt stabilitāti. Divu staru lāzera metināšana var palielināt atslēgas cauruma izmēru, apgrūtinot atslēgas cauruma aizvēršanos, kas ir izdevīgi gāzes izlādei. Tas var arī samazināt dzesēšanas ātrumu un samazināt poru un metināšanas plaisu rašanos. Tā kā metināšanas process ir stabilāks un tiek samazināts šļakatu daudzums, alumīnija sakausējumu dubultstaru metināšanas rezultātā iegūtā metinātās virsmas forma ir arī ievērojami labāka nekā viena stara metināšanai. Attēlā 6-32 parādīts 3 mm bieza alumīnija sakausējuma sadurmetināšanas metināšanas šuves izskats, izmantojot CO2 viena stara lāzera un dubultstaru lāzera metināšanu.
Pētījumi liecina, ka, metinot 2 mm biezu 5000 sērijas alumīnija sakausējumu, kad attālums starp abām sijām ir 0,6–1,0 mm, metināšanas process ir salīdzinoši stabils un izveidotā atslēgas cauruma atvere ir lielāka, kas veicina magnija iztvaikošanu un izplūšanu laikā. metināšanas process. Ja attālums starp abām sijām ir pārāk mazs, viena stara metināšanas process nebūs stabils. Ja attālums ir pārāk liels, tas ietekmēs metināšanas iespiešanos, kā parādīts 6-33 attēlā. Turklāt abu siju enerģijas attiecībai ir arī liela ietekme uz metināšanas kvalitāti. Ja metināšanai abas sijas ar atstarpi 0,9 mm ir sakārtotas virknē, iepriekšējā stara enerģija ir atbilstoši jāpalielina, lai abu staru enerģijas attiecība pirms un pēc tam būtu lielāka par 1:1. Ir noderīgi uzlabot metināšanas šuves kvalitāti, palielināt kušanas laukumu un joprojām iegūt gludu un skaistu metināšanas šuvi, ja metināšanas ātrums ir liels.
3.3. Nevienāda biezuma plākšņu dubultsiju metināšana
Rūpnieciskajā ražošanā bieži vien ir nepieciešams sametināt divas vai vairākas dažāda biezuma un formas metāla plāksnes, lai izveidotu savītu plāksni. Īpaši automobiļu ražošanā arvien plašāk tiek izmantotas speciāli metinātas sagataves. Metinot plāksnes ar dažādām specifikācijām, virsmas pārklājumiem vai īpašībām, var palielināt izturību, samazināt palīgmateriālus un samazināt kvalitāti. Paneļu metināšanā parasti izmanto dažāda biezuma plākšņu lāzermetināšanu. Galvenā problēma ir tā, ka metināmajām plāksnēm jābūt iepriekš noformētām ar augstas precizitātes malām un jānodrošina augstas precizitātes montāža. Izmantojot nevienāda biezuma plākšņu dubultstaru metināšanu, var pielāgoties dažādām plākšņu spraugu, sadursavienojumu, relatīvā biezuma un plākšņu materiālu izmaiņām. Tas var metināt plāksnes ar lielāku malu un spraugu pielaidi un uzlabot metināšanas ātrumu un metināšanas kvalitāti.
Shuangguangdong nevienāda biezuma plākšņu metināšanas galvenos procesa parametrus var iedalīt metināšanas parametros un plākšņu parametros, kā parādīts attēlā. Metināšanas parametri ietver divu lāzera staru jaudu, metināšanas ātrumu, fokusa pozīciju, metināšanas galviņas leņķi, dubultstaru sadursavienojuma stara griešanās leņķi un metināšanas nobīdi utt. Plātnes parametri ietver materiāla izmēru, veiktspēju, apgriešanas apstākļus, dēļu spraugas. uc Abu lāzera staru jaudu var regulēt atsevišķi atbilstoši dažādiem metināšanas mērķiem. Fokusa pozīcija parasti atrodas uz plānās plāksnes virsmas, lai panāktu stabilu un efektīvu metināšanas procesu. Metināšanas galviņas leņķis parasti tiek izvēlēts apmēram 6. Ja abu plākšņu biezums ir salīdzinoši liels, var izmantot pozitīvu metināšanas galviņas leņķi, tas ir, lāzers ir noliekts pret plāno plāksni, kā parādīts attēlā; ja plāksnes biezums ir salīdzinoši mazs, var izmantot negatīvu metināšanas galviņas leņķi. Metināšanas nobīde ir definēta kā attālums starp lāzera fokusu un biezās plāksnes malu. Regulējot metināšanas nobīdi, var samazināt metinājuma iespiedumu daudzumu un iegūt labu metinājuma šķērsgriezumu.
Metinot plāksnes ar lielām spraugām, jūs varat palielināt efektīvā staru kūļa diametru, pagriežot dubultā stara leņķi, lai iegūtu labas spraugas aizpildīšanas iespējas. Metināšanas šuves augšdaļas platumu nosaka divu lāzera staru efektīvais stara diametrs, tas ir, staru kūļa griešanās leņķis. Jo lielāks griešanās leņķis, jo plašāks ir dubultās sijas sildīšanas diapazons un lielāks metinājuma šuves augšējās daļas platums. Abiem lāzera stariem metināšanas procesā ir atšķirīga loma. Vienu galvenokārt izmanto, lai iekļūtu šuvē, bet otru galvenokārt izmanto biezā plākšņu materiāla izkausēšanai, lai aizpildītu spraugu. Kā parādīts 6-35. attēlā, pozitīva staru kūļa griešanās leņķī (priekšējais stars iedarbojas uz biezo plāksni, aizmugurējais – uz metināto šuvi), priekšējais stars krīt uz biezās plāksnes, lai uzsildītu un izkausētu materiālu, un sekojošais Lāzera stars rada iespiešanos. Pirmais lāzera stars priekšpusē var tikai daļēji izkausēt biezo plāksni, bet tas lieliski veicina metināšanas procesu, jo tas ne tikai izkausē biezās plāksnes sānu malu labākai spraugu aizpildīšanai, bet arī iepriekš savieno savienojuma materiālu tā, ka sekojošās sijas Vieglāk ir metināt cauri savienojumiem, kas ļauj ātrāk metināt. Dubultstaru metināšanā ar negatīvu griešanās leņķi (priekšējais stars iedarbojas uz metinājumu, bet aizmugurējais – uz biezo plāksni) abām sijām ir tieši pretējs efekts. Pirmais stars izkausē savienojumu, bet otrais kūst biezo plāksni, lai to aizpildītu. sprauga. Šajā gadījumā priekšējā sija ir jāmetina caur auksto plāksni, un metināšanas ātrums ir mazāks nekā izmantojot pozitīvu staru griešanās leņķi. Un, pateicoties iepriekšējā stara priekšsildīšanas efektam, pēdējā sija izkausēs biezāku plākšņu materiālu ar tādu pašu jaudu. Šajā gadījumā pēdējā lāzera stara jauda ir attiecīgi jāsamazina. Salīdzinājumam, izmantojot pozitīvu staru kūļa rotācijas leņķi, var atbilstoši palielināt metināšanas ātrumu, un, izmantojot negatīvu staru kūļa rotācijas leņķi, var panākt labāku spraugas aizpildīšanu. Attēlā 6-36 parādīta dažādu staru griešanās leņķu ietekme uz metinājuma šuves šķērsgriezumu.
3.4 Lielu biezu plākšņu dubultstaru lāzermetināšana Līdz ar lāzera jaudas līmeņa un stara kvalitātes uzlabošanos, lielu biezu plākšņu lāzermetināšana ir kļuvusi par realitāti. Tomēr, tā kā lieljaudas lāzeri ir dārgi un lielu biezu plākšņu metināšanai parasti ir nepieciešams pildmetāls, faktiskajā ražošanā ir noteikti ierobežojumi. Divu staru lāzera metināšanas tehnoloģijas izmantošana var ne tikai palielināt lāzera jaudu, bet arī palielināt efektīvā stara sildīšanas diametru, palielināt spēju izkausēt pildvielas stiepli, stabilizēt lāzera atslēgas caurumu, uzlabot metināšanas stabilitāti un uzlabot metināšanas kvalitāti.
Publicēšanas laiks: 29.04.2024
