Ласерско заварувањеможе да се постигне со користење на континуирани или импулсни ласерски зраци. Принципите наласерско заварувањеможе да се подели на топлинско спроводливо заварување и ласерско заварување со длабока пенетрација. Кога густината на моќноста е помала од 104~105 W/cm2, тоа е заварување со спроводливост на топлина. Во тоа време, длабочината на пенетрација е мала, а брзината на заварување е бавна; кога густината на моќноста е поголема од 105~107 W/cm2, металната површина е конкавна во „дупки“ поради топлината, формирајќи заварување со длабока пенетрација, кое има карактеристики на брза брзина на заварување и голем сооднос. Принципот на топлинска спроводливостласерско заварувањее: ласерското зрачење ја загрева површината што треба да се обработи, а површинската топлина дифузира во внатрешноста преку топлинска спроводливост. Со контролирање на параметрите на ласерот, како што се ширината на ласерскиот импулс, енергијата, максималната моќност и фреквенцијата на повторување, работното парче се топи за да се формира специфичен стопен базен.
Ласерското заварување со длабока пенетрација генерално користи континуиран ласерски зрак за да го заврши поврзувањето на материјалите. Неговиот металуршки физички процес е многу сличен на оној на заварувањето со електронски сноп, односно механизмот за конверзија на енергијата се комплетира преку структура „клуч-дупка“.
Под ласерско зрачење со доволно висока густина на моќност, материјалот испарува и се формираат мали дупки. Оваа мала дупка исполнета со пареа е како црно тело, која ја апсорбира речиси целата енергија на упадниот зрак. Температурата на рамнотежа во дупката достигнува околу 2500°В. Топлината се пренесува од надворешниот ѕид на дупката со висока температура, што предизвикува топење на металот што ја опкружува дупката. Малата дупка е исполнета со високотемпературна пареа генерирана од континуираното испарување на материјалот на ѕидот под зрачење на зракот. Ѕидовите на малата дупка се опкружени со стопен метал, а течниот метал е опкружен со цврсти материјали (во повеќето конвенционални процеси на заварување и заварување со ласерско спроводливост, енергијата прво се депонира на површината на работното парче, а потоа се транспортира во внатрешноста со пренос ). Течноста надвор од ѕидот на дупката и површинскиот напон на ѕидниот слој се во фаза со континуирано генерираниот притисок на пареата во шуплината на дупката и одржуваат динамична рамнотежа. Светлосниот зрак континуирано влегува во малата дупка, а материјалот надвор од малата дупка континуирано тече. Како што се движи светлосниот зрак, малата дупка е секогаш во стабилна состојба на проток.
Тоа е да се каже, малата дупка и стопениот метал што го опкружуваат ѕидот на дупката се движат напред со брзината на пилотската сноп. Стопениот метал ја пополнува празнината оставена по отстранувањето на малата дупка и соодветно се кондензира, а заварот се формира. Сето ова се случува толку брзо што брзината на заварување лесно може да достигне неколку метри во минута.
Откако ќе ги разбереме основните концепти за густина на моќност, заварување со топлинска спроводливост и заварување со длабока пенетрација, следно ќе спроведеме компаративна анализа на густината на моќноста и металографските фази на различни дијаметри на јадрото.
Споредба на експерименти за заварување врз основа на заеднички дијаметри на ласерските јадра на пазарот:
Густина на моќност на позицијата на фокусна точка на ласери со различни дијаметри на јадрото
Од гледна точка на густината на моќноста, под иста моќност, колку е помал дијаметарот на јадрото, толку е поголема осветленоста на ласерот и толку е поконцентрирана енергијата. Ако ласерот се спореди со остар нож, колку е помал дијаметарот на јадрото, толку е поостар ласерот. Густината на моќноста на ласерот со дијаметар на јадрото од 14um е повеќе од 50 пати поголема од ласерот со дијаметар на јадрото со 100um, а способноста за обработка е посилна. Во исто време, густината на моќноста пресметана овде е само едноставна просечна густина. Вистинската дистрибуција на енергија е приближна Гаусова дистрибуција, а централната енергија ќе биде неколку пати поголема од просечната густина на моќноста.
Шематски дијаграм на дистрибуција на ласерска енергија со различни дијаметри на јадрото
Бојата на дијаграмот за дистрибуција на енергија е распределбата на енергијата. Колку е поцрвена бојата, толку е поголема енергијата. Црвената енергија е местото каде што е концентрирана енергијата. Преку дистрибуцијата на ласерската енергија на ласерските зраци со различни дијаметри на јадрото, може да се види дека предниот дел на ласерскиот зрак не е остар, а ласерскиот зрак е остар. Колку е помала, толку е поконцентрирана енергијата на една точка, толку е поостра и посилна нејзината продорна способност.
Споредба на ефектите на заварување на ласери со различни дијаметри на јадрото
Споредба на ласери со различни дијаметри на јадрото:
(1) Експериментот користи брзина од 150 mm/s, заварување со позиција на фокусирање, а материјалот е алуминиум од 1 серија, дебел 2 mm;
(2) Колку е поголем дијаметарот на јадрото, толку е поголема ширината на топење, толку е поголема зоната погодена од топлина и помала е густината на моќноста на единицата. Кога дијаметарот на јадрото надминува 200um, не е лесно да се постигне длабочина на пенетрација на легури со висока реакција како што се алуминиум и бакар, а заварување со поголема длабока пенетрација може да се постигне само со голема моќност;
(3) Ласерите со мали јадра имаат голема густина на моќност и можат брзо да пробијат клучалки на површината на материјали со висока енергија и мали зони погодени од топлина. Меѓутоа, во исто време, површината на заварот е груба, а веројатноста за колапс на клучалката е голема при заварување со мала брзина, а клучалката е затворена за време на циклусот на заварување. Циклусот е долг, а склони се на појава на дефекти како што се дефекти и пори. Погоден е за обработка со голема брзина или обработка со траекторија на замав;
(4) Ласерите со голем дијаметар на јадрото имаат поголеми светлосни точки и повеќе дисперзирана енергија, што ги прави посоодветни за ласерско повторно топење на површината, обложување, жарење и други процеси.
Време на објавување: Октомври-06-2023 година
