Lāzera metināšanas šļakatu veidošanās mehānisms un slāpēšanas shēma

Šļakatu defekta definīcija: Metināšanas šļakatas attiecas uz izkausēta metāla pilieniem, kas metināšanas procesa laikā izdalās no izkausētās vannas. Šie pilieni var nokrist uz apkārtējās darba virsmas, radot virsmas raupjumu un nelīdzenumu, kā arī var izraisīt izkausētās vannas kvalitātes zudumu, kā rezultātā uz metinājuma virsmas var rasties iespiedumi, sprādziena punkti un citi defekti, kas ietekmē metinājuma mehāniskās īpašības.

Metināšanas šļakatas attiecas uz izkausēta metāla pilieniem, kas metināšanas procesa laikā izdalās no izkausētās šuves. Šie pilieni var nokrist uz apkārtējās darba virsmas, radot virsmas raupjumu un nelīdzenumu, kā arī var izraisīt izkausētās šuves kvalitātes zudumu, kā rezultātā uz metinājuma virsmas var rasties iespiedumi, sprādziena punkti un citi defekti, kas ietekmē metinājuma mehāniskās īpašības.

Šļakatu klasifikācija:

Nelieli šļakatas: sacietēšanas pilieni, kas atrodas metinājuma šuves malā un uz materiāla virsmas, galvenokārt ietekmē izskatu un neietekmē veiktspēju; parasti atšķirības robeža ir tāda, ka piliens ir mazāks par 20% no metinājuma šuves saplūšanas platuma;

Lieli šļakatas: Ir kvalitātes zudums, kas izpaužas kā iespiedumi, sprādziena punkti, iegriezumi utt. uz virsmas.metinājuma šuve, kas var izraisīt nevienmērīgu spriegumu un deformāciju, ietekmējot metinājuma šuves veiktspēju. Galvenā uzmanība tiek pievērsta šāda veida defektiem.

Šļakatu rašanās process:

Šļakatas izpaužas kā izkausēta metāla iesmidzināšana izkausētā metāla vannā virzienā, kas ir aptuveni perpendikulārs metināšanas šķidruma virsmai, lielā paātrinājuma dēļ. To var skaidri redzēt zemāk esošajā attēlā, kur šķidruma kolonna paceļas no metināšanas kausējuma un sadalās pilienos, veidojot šļakatas.

Šļakatu notikuma aina

Lāzera metināšanatiek iedalīts siltumvadītspējas un dziļās iespiešanās metināšanā.

Siltumvadītspējas metināšanā gandrīz nerodas šļakatas: Siltumvadītspējas metināšanā galvenokārt notiek siltuma pārnešana no materiāla virsmas uz iekšpusi, un procesa laikā gandrīz nerodas šļakatas. Process neietver spēcīgu metāla iztvaikošanu vai fizikālas metalurģiskas reakcijas.

Dziļās iespiešanās metināšana ir galvenais scenārijs, kurā notiek šļakatas: dziļās iespiešanās metināšana ietver lāzera tiešu ieiešanu materiālā, siltuma pārnesi uz materiālu caur atslēgas caurumiem, un procesa reakcija ir intensīva, padarot to par galveno scenāriju, kurā notiek šļakatas.

Kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā, daži zinātnieki lāzera metināšanas laikā izmanto ātrgaitas fotografēšanu apvienojumā ar augstas temperatūras caurspīdīgu stiklu, lai novērotu atslēgas cauruma kustības stāvokli. Var secināt, ka lāzers būtībā trāpa atslēgas cauruma priekšējai sienai, virzot šķidrumu uz leju, apejot atslēgas caurumu un sasniedzot izkausētā šķidruma baseina galu. Lāzera uztveršanas pozīcija atslēgas cauruma iekšpusē nav fiksēta, un lāzers atslēgas cauruma iekšpusē atrodas Frenela absorbcijas stāvoklī. Faktiski tas ir vairākkārtējas refrakcijas un absorbcijas stāvoklis, saglabājot izkausētā šķidruma baseina esamību. Lāzera refrakcijas pozīcija katra procesa laikā mainās līdz ar atslēgas cauruma sienas leņķi, izraisot atslēgas cauruma griešanās kustības stāvokli. Lāzera starojuma pozīcija kūst, iztvaiko, tiek pakļauta spēkam un deformējas, tāpēc peristaltiskā vibrācija virzās uz priekšu.

Iepriekš minētajā salīdzinājumā tiek izmantots augstas temperatūras caurspīdīgs stikls, kas faktiski ir līdzvērtīgs izkausētās tvertnes šķērsgriezuma skatam. Galu galā izkausētās tvertnes plūsmas stāvoklis atšķiras no reālās situācijas. Tāpēc daži zinātnieki ir izmantojuši ātrās sasaldēšanas tehnoloģiju. Metināšanas procesa laikā izkausētā tvertne tiek ātri sasaldēta, lai iegūtu momentāno stāvokli atslēgas cauruma iekšpusē. Var skaidri redzēt, ka lāzers trāpa atslēgas cauruma priekšējai sienai, veidojot pakāpienu. Lāzers iedarbojas uz šo pakāpiena rievu, virzot izkausēto tvertni uz leju, aizpildot atslēgas cauruma spraugu lāzera kustības uz priekšu laikā un tādējādi iegūstot aptuvenu plūsmas virziena diagrammu reālās izkausētās tvertnes atslēgas cauruma iekšpusē. Kā parādīts labajā attēlā, metāla atsitiena spiediens, ko rada šķidrā metāla lāzera ablācija, liek šķidrajai izkausētajai tvertnei apiet priekšējo sienu. Atslēgas caurums virzās uz izkausētās tvertnes astīti, plūstot augšup kā strūklaka no aizmugures un triecoties pret astes izkausētās tvertnes virsmu. Vienlaikus virsmas spraiguma dēļ (jo zemāka virsmas spraiguma temperatūra, jo lielāks trieciens) šķidrais metāls astes kausējuma baseinā tiek vilkts virsmas spraiguma ietekmē, lai pārvietotos uz kausējuma baseina malu, nepārtraukti sacietējot. Šķidrais metāls, kas nākotnē var sacietēt, cirkulē atpakaļ uz atslēgas cauruma asti utt.

Lāzera atslēgas cauruma dziļās iespiešanās metināšanas shematiska diagramma: A: Metināšanas virziens; B: Lāzera stars; C: Atslēgas caurums; D: Metāla tvaiki, plazma; E: Aizsarggāze; F: Atslēgas cauruma priekšējā siena (slīpēšana pirms kausēšanas); G: Izkausēta materiāla horizontālā plūsma pa atslēgas cauruma ceļu; H: Kausējuma vannas sacietēšanas saskarne; I: Izkausētā materiāla lejupvērstais plūsmas ceļš.

Kopsavilkums:

Lāzera un materiāla mijiedarbības process: lāzers iedarbojas uz materiāla virsmu, radot intensīvu ablāciju. Materiāls vispirms tiek uzkarsēts, izkausēts un iztvaicēts. Intensīvā iztvaikošanas procesa laikā metāla tvaiki virzās uz augšu, radot izkausētajai tvertnei lejupvērstu atsitiena spiedienu, kā rezultātā veidojas atslēgas caurums. Lāzers nonāk atslēgas caurumā un iziet cauri vairākiem emisijas un absorbcijas procesiem, kā rezultātā nepārtraukti tiek piegādāti metāla tvaiki, kas uztur atslēgas caurumu. Lāzers galvenokārt iedarbojas uz atslēgas cauruma priekšējo sienu, un iztvaikošana galvenokārt notiek uz atslēgas cauruma priekšējās sienas. Atsitiena spiediens spiež šķidro metālu no atslēgas cauruma priekšējās sienas, lai tas pārvietotos pa atslēgas caurumu uz izkausētās tvertnes galu. Šķidrums, kas lielā ātrumā pārvietojas ap atslēgas caurumu, triecas pret izkausēto tvertni uz augšu, veidojot paceltus viļņus. Pēc tam, virsmas spraiguma vadīts, tas virzās uz malu un šādā ciklā sacietē. Šļakatas galvenokārt notiek atslēgas cauruma atveres malā, un šķidrais metāls uz priekšējās sienas lielā ātrumā apies atslēgas caurumu un triecas uz aizmugurējās sienas izkausētās tvertnes pozīciju.