Во споредба со традиционалната технологија на заварување,ласерско заварувањеима неспоредливи предности во точноста на заварувањето, ефикасноста, доверливоста, автоматизацијата и други аспекти. Во последниве години, таа брзо се развиваше во областа на автомобилите, енергијата, електрониката и други области и се смета за една од најперспективните производствени технологии во 21 век.
1. Преглед на двојно светлоласерско заварување
Двоен зракласерско заварувањее да се користат оптички методи за да се одвои ист ласер во два посебни зраци светлина за заварување или да се користат два различни типа ласери за комбинирање, како што се CO2 ласер, Nd: YAG ласер и полупроводнички ласер со висока моќност. Сите може да се комбинираат. Беше предложено главно за да се реши приспособливоста на ласерското заварување до точноста на склопувањето, да се подобри стабилноста на процесот на заварување и да се подобри квалитетот на заварувањето. Двоен зракласерско заварувањеможе погодно и флексибилно да го прилагоди полето на температурата на заварувањето со менување на односот на енергијата на зракот, растојанието на зракот, па дури и шемата за распределба на енергијата на двата ласерски зраци, менувајќи ја шемата за постоење на клучалката и шемата на проток на течниот метал во стопениот базен. Обезбедува поширок избор на процеси на заварување. Тоа не само што ги има предностите на големителасерско заварувањепенетрација, брза брзина и висока прецизност, но исто така е погоден за материјали и споеви кои тешко се заваруваат со конвенционалнителасерско заварување.
За двоен зракласерско заварување, прво разговараме за методите на имплементација на ласерот со двоен зрак. Сеопфатната литература покажува дека постојат два главни начини да се постигне заварување со двоен зрак: фокусирање на пренос и фокусирање на рефлексија. Поточно, едното се постигнува со прилагодување на аголот и растојанието на два ласери преку ретровизори со фокусирање и огледала што се спојуваат. Другото се постигнува со користење на ласерски извор, а потоа со фокусирање преку рефлектирачки огледала, преносливи огледала и огледала во облик на клин за да се постигнат двојни зраци. За првиот метод, главно постојат три форми. Првата форма е да се спојат два ласера преку оптички влакна и да се подели на два различни зраци под истото огледало за колимација и огледало за фокусирање. Втората е дека два ласери излегуваат ласерски зраци низ нивните соодветни глави за заварување, а двоен зрак се формира со прилагодување на просторната положба на главите за заварување. Третиот метод е дека ласерскиот зрак прво се дели преку две огледала 1 и 2, а потоа се фокусира со две фокусирани огледала 3 и 4 соодветно. Положбата и растојанието помеѓу двете фокусни точки може да се прилагодат со прилагодување на аглите на двете ретровизори 3 и 4. Вториот метод е да се користи ласер во цврста состојба за да се подели светлината за да се постигнат двојни зраци и да се прилагоди аголот и проред низ перспективно огледало и огледало за фокусирање. Последните две слики во првиот ред подолу го прикажуваат спектроскопскиот систем на CO2 ласер. Рамното огледало се заменува со огледало во облик на клин и се поставува пред огледалото за фокусирање за да се подели светлината за да се постигне паралелна светлина со двоен зрак.
Откако ќе ја разбереме имплементацијата на двојните греди, накратко да ги запознаеме принципите и методите на заварување. Во двојниот зракласерско заварувањепроцес, постојат три заеднички аранжмани на греди, имено сериски распоред, паралелен распоред и хибриден распоред. крпа, односно има растојание и во насока на заварување и во вертикална насока на заварување. Како што е прикажано во последниот ред од сликата, според различните форми на мали дупки и стопени базени кои се појавуваат под различно растојание за време на процесот на сериско заварување, тие можат дополнително да се поделат на единечни топи. Постојат три состојби: базен, заеднички стопен базен и одделен растопен базен. Карактеристиките на единечниот стопен базен и одвоениот стопен базен се слични на оние на еденласерско заварување, како што е прикажано на дијаграмот за нумеричка симулација. Постојат различни ефекти на процесот за различни типови.
Тип 1: Под одредено растојание, две клучалки за греда формираат заедничка голема клучалка во истиот стопен базен; за тип 1, се известува дека еден зрак светлина се користи за создавање мала дупка, а другиот зрак светлина се користи за термичка обработка на заварување, што може ефикасно да ги подобри структурните својства на високојаглероден челик и легиран челик.
Тип 2: Зголемете го растојанието помеѓу местата во истиот стопен базен, одделете ги двата греди во две независни клучалки и променете ја шемата на проток на растопениот базен; за тип 2, неговата функција е еквивалентна на заварување со два електронски сноп.
Тип 3: Дополнително зголемете го растојанието помеѓу точките и променете го енергетскиот однос на двата греди, така што еден од двата греди се користи како извор на топлина за да се изврши обработка пред заварување или постзаварување за време на процесот на заварување, а другиот зрак се користи за создавање мали дупки. За типот 3, студијата покажа дека двата греди формираат клучалката, малата дупка не е лесно да се сруши, а заварот не е лесен за создавање пори.
2. Влијанието на процесот на заварување врз квалитетот на заварувањето
Ефект на серискиот однос сноп-енергија врз формирањето на заварувачките шевови
Кога ласерската моќност е 2 kW, брзината на заварување е 45 mm/s, количината на дефокусирање е 0 mm, а растојанието на снопот е 3 mm, обликот на површината на заварот при промена на RS (RS= 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) е како прикажан на сликата. Кога RS=0,50 и 2,00, заварот е вдлабнат во поголема мера, и има повеќе прскање на работ на заварот, без да се формираат редовни шаблони од рибни лушпи. Тоа е затоа што кога односот на енергијата на зракот е премал или преголем, ласерската енергија е премногу концентрирана, што предизвикува ласерската дупка посериозно да осцилира за време на процесот на заварување, а притисокот на повратен удар на пареата предизвикува исфрлање и прскање на стопената базен метал во стопениот базен; Прекумерното внесување топлина предизвикува длабочината на пенетрација на стопениот базен од страната на алуминиумската легура да биде преголема, што предизвикува вдлабнување под дејство на гравитацијата. Кога RS=0,67 и 1,50, шаблонот на рибната лушпа на површината на заварот е униформа, обликот на заварот е поубав, а на површината на заварот нема видливи жешки пукнатини, пори и други дефекти при заварување. Облиците на напречниот пресек на заварите со различен однос на енергијата на зракот RS се како што е прикажано на сликата. Напречниот пресек на заварите е во типична „облик на винско стакло“, што покажува дека процесот на заварување се изведува во режим на заварување со длабока пенетрација со ласер. RS има важно влијание врз длабочината на пенетрација P2 на заварот од страната на алуминиумската легура. Кога односот на енергијата на зракот RS=0,5, P2 е 1203,2 микрони. Кога односот на енергијата на зракот е RS=0,67 и 1,5, значително се намалува P2, кои се соодветно 403,3 микрони и 93,6 микрони. Кога односот на енергијата на снопот е RS=2, длабочината на пенетрација на заварот на пресекот на спојницата е 1151,6 микрони.
Ефект на паралелниот однос сноп-енергија врз формирањето на заварувачките шевови
Кога ласерската моќност е 2,8 kW, брзината на заварување е 33 mm/s, количината на дефокусирање е 0 mm, а растојанието на зракот е 1 mm, површината на заварот се добива со промена на односот на енергијата на зракот (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5 , 2, 4) Изгледот е прикажан на сликата. Кога RS=2, шаблонот на рибните лушпи на површината на заварот е релативно неправилен. Површината на заварот добиена од другите пет различни енергетски соодноси на зракот е добро формирана и нема видливи дефекти како што се порите и прскањето. Затоа, во споредба со сериските двојни зрациласерско заварување, површината на заварувањето со помош на паралелни двојни греди е порамномерна и поубава. Кога RS=0,25, има мало вдлабнување во заварот; со постепено зголемување на односот на енергијата на зракот (RS=0,5, 0,67 и 1,5), површината на заварот е рамномерна и не се формира вдлабнатина; меѓутоа, кога односот на енергијата на зракот дополнително се зголемува (RS=1,50, 2,00), но има вдлабнатини на површината на заварот. Кога односот на енергијата на снопот RS=0,25, 1,5 и 2, обликот на напречниот пресек на заварот е „во облик на винско стакло“; кога RS=0,50, 0,67 и 1, обликот на попречниот пресек на заварот е „во облик на инка“. Кога RS=4, не само што се создаваат пукнатини на дното на заварот, туку и некои пори се генерираат во средишниот и долниот дел на заварот. Кога RS=2, во внатрешноста на заварот се појавуваат големи процесни пори, но не се појавуваат пукнатини. Кога RS=0,5, 0,67 и 1,5, длабочината на пробивање P2 на заварот од страната на алуминиумската легура е помала, а пресекот на заварот е добро формиран и не се формираат очигледни дефекти на заварувањето. Овие покажуваат дека односот на енергијата на зракот при паралелно ласерско заварување со двоен зрак, исто така, има важно влијание врз пенетрацијата на заварот и дефектите на заварувањето.
Паралелен сноп – ефектот на растојанието на зраците врз формирањето на шевовите за заварување
Кога ласерската моќност е 2,8 kW, брзината на заварување е 33 mm/s, количината на дефокусирање е 0 mm, а односот на енергијата на зракот RS=0,67, променете го растојанието на зракот (d=0,5mm, 1mm, 1,5mm, 2mm) за да добиете морфологијата на површината на заварот како што покажува сликата. Кога d=0,5mm, 1mm, 1,5mm, 2mm, површината на заварот е мазна и рамна, а формата е убава; шаблонот на рибната лушпа на заварот е правилен и убав, и нема видливи пори, пукнатини и други дефекти. Затоа, под четирите услови за растојание на зраците, површината на заварот е добро формирана. Дополнително, кога d=2 mm, се формираат два различни завари, што покажува дека двата паралелни ласерски зраци повеќе не делуваат на стопен базен и не можат да формираат ефективно ласерско хибридно заварување со двоен зрак. Кога растојанието на гредата е 0,5 mm, заварот е „во облик на инка“, длабочината на пенетрација P2 на заварот од страната на алуминиумската легура е 712,9 микрони и нема пукнатини, пори и други дефекти внатре во заварот. Како што растојанието меѓу зраците продолжува да се зголемува, длабочината на пенетрација P2 на заварот од страната на алуминиумската легура значително се намалува. Кога растојанието помеѓу зраците е 1 mm, длабочината на пенетрација на заварот од страната на алуминиумската легура е само 94,2 микрони. Како што растојанието меѓу зраците дополнително се зголемува, заварот не формира ефективна пенетрација на страната од алуминиумска легура. Затоа, кога растојанието помеѓу зраците е 0,5 мм, ефектот на рекомбинација со двоен зрак е најдобар. Како што се зголемува растојанието на зракот, внесот на топлина при заварување нагло се намалува, а ефектот на ласерска рекомбинација со два зраци постепено се влошува.
Разликата во морфологијата на заварот е предизвикана од различниот проток и зацврстувањето на ладењето на стопениот базен за време на процесот на заварување. Методот на нумеричка симулација не само што може да ја направи поинтуитивна анализата на стресот на стопениот базен, туку и да ја намали експерименталната цена. Сликата подолу ги прикажува промените во страничниот базен за топење со еден зрак, различни аранжмани и растојание помеѓу местата. Главните заклучоци вклучуваат: (1) За време на едногредаласерско заварувањепроцес, длабочината на дупката од стопениот базен е најдлабока, постои феномен на колапс на дупката, ѕидот на дупката е неправилен, а дистрибуцијата на полето на проток во близина на ѕидот на дупката е нерамномерна; во близина на задната површина на стопениот базен Повторното течење е силно, а на дното на стопениот базен има нагорен проток; распределбата на полето на проток на површинскиот стопен базен е релативно рамномерна и бавна, а ширината на стопениот базен е нерамномерна долж насоката на длабочината. Има пореметување предизвикано од притисокот на повлекување на ѕидот во стопениот базен помеѓу малите дупки во двојниот зракласерско заварување, и секогаш постои по насоката на длабочината на малите дупки. Како што растојанието помеѓу двата зраци продолжува да се зголемува, густината на енергијата на зракот постепено преминува од единечен врв во состојба на двоен врв. Помеѓу двата врва има минимална вредност, а густината на енергијата постепено се намалува. (2) За двоен зракласерско заварување, кога растојанието помеѓу местата е 0-0,5 мм, длабочината на малите дупки на растопениот базен малку се намалува, а целокупното однесување на протокот на растопениот базен е слично на онаа на единечниот зракласерско заварување; кога растојанието помеѓу точките е над 1mm, малите дупки се целосно одвоени, а при процесот на заварување речиси и да нема интеракција помеѓу двата ласера, што е еквивалентно на два последователни/два паралелни ласерски заварувања со еден зрак со моќност од 1750W. Речиси нема ефект на предзагревање, а однесувањето на протокот на растопениот базен е слично на она на ласерското заварување со еден зрак. (3) Кога растојанието помеѓу местата е 0,5-1mm, површината на ѕидот на малите дупки е порамна во двата аранжмани, длабочината на малите дупки постепено се намалува, а дното постепено се одвојува. Нарушувањето помеѓу малите дупки и протокот на површинскиот стопен базен се на 0,8 mm. Најсилниот. За сериско заварување, должината на растопениот базен постепено се зголемува, ширината е најголема кога растојанието помеѓу местата е 0,8 mm, а ефектот на предзагревање е најочигледен кога растојанието помеѓу местата е 0,8 mm. Ефектот на силата на Марангони постепено слабее, а повеќе метална течност тече на двете страни на стопениот базен. Направете ја дистрибуцијата на ширината на топењето порамномерна. За паралелно заварување, ширината на стопениот базен постепено се зголемува, а должината е максимална на 0,8 mm, но нема ефект на предзагревање; Повторното течење во близина на површината предизвикано од силата на Марангони секогаш постои, а надолното преточување на дното на малата дупка постепено исчезнува; полето на проток на напречниот пресек не е толку добро колку што е силно во серија, нарушувањето речиси не влијае на протокот од двете страни на стопениот базен, а ширината на стопената е нерамномерно распределена.
Време на објавување: Октомври-12-2023 година
