Во споредба со традиционалната технологија на заварување,ласерско заварувањеима неспоредливи предности во точноста на заварувањето, ефикасноста, сигурноста, автоматизацијата и други аспекти. Во последниве години, брзо се развива во областите на автомобили, енергетика, електроника и други области и се смета за една од најперспективните производствени технологии во 21 век.
1. Преглед на двојна гредаласерско заварување
Двојна гредаласерско заварувањее да се користат оптички методи за одвојување на истиот ласер на два одделни зраци светлина за заварување или да се користат два различни типа ласери за комбинирање, како што се CO2 ласер, Nd:YAG ласер и високомоќен полупроводнички ласер. Сите можат да се комбинираат. Беше предложено главно за да се реши прилагодливоста на ласерското заварување кон точноста на склопувањето, да се подобри стабилноста на процесот на заварување и да се подобри квалитетот на заварувањето. Двоен зракласерско заварувањеможе лесно и флексибилно да го прилагоди температурното поле на заварување со промена на односот на енергијата на зракот, растојанието меѓу зраците, па дури и шемата на распределба на енергијата на двата ласерски зраци, менувајќи го шемата на постоење на клучалката и шемата на проток на течен метал во стопениот базен. Обезбедува поширок избор на процеси на заварување. Не само што има предности на големиласерско заварувањепенетрација, голема брзина и голема прецизност, но е исто така погоден за материјали и споеви кои тешко се заваруваат со конвенционалниласерско заварување.
За двојна гредаласерско заварување, прво ги дискутираме методите за имплементација на двоен зрак ласер. Сеопфатната литература покажува дека постојат два главни начина за постигнување на двоен зрак заварување: трансмисионо фокусирање и рефлектирање фокусирање. Поточно, едниот се постигнува со прилагодување на аголот и растојанието на два ласера преку фокусирачки огледала и колимирачки огледала. Другиот се постигнува со користење на ласерски извор, а потоа фокусирање преку рефлектирачки огледала, трансмисивни огледала и клинести огледала за да се постигнат двојни зраци. За првиот метод, постојат главно три форми. Првата форма е поврзување на два ласера преку оптички влакна и нивно разделување во два различни зраци под исто колимирачки огледало и фокусирачко огледало. Втората е дека два ласера испуштаат 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 низ две огледала 1 и 2, а потоа се фокусира од две фокусирачки огледала 3 и 4, соодветно. Позицијата и растојанието помеѓу двете фокусни точки може да се прилагодат со прилагодување на аглите на двете фокусни огледала 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 прилагодат аголот и растојанието низ перспективно огледало и фокусирачко огледало. Последните две слики во првиот ред подолу го прикажуваат спектроскопскиот систем на CO2 ласер. Рамното огледало се заменува со клиново огледало и се поставува пред фокусирачкото огледало за да се подели светлината за да се постигне паралелна светлина со двоен сноп.
Откако ќе ја разбереме имплементацијата на двојните греди, да ги претставиме накратко принципите и методите на заварување. Во двојните гредиласерско заварувањепроцес, постојат три вообичаени распореди на гредите, имено сериски распоред, паралелен распоред и хибриден распоред. ткаенина, односно постои растојание и во насоката на заварување и во вертикалната насока на заварување. Како што е прикажано во последниот ред од сликата, според различните форми на малите дупки и стопените базени што се појавуваат под различно растојание на точките за време на серискиот процес на заварување, тие можат понатаму да се поделат на единечни стопени. Постојат три состојби: базен, заеднички стопен базен и одвоен стопен базен. Карактеристиките на единечниот стопен базен и одвоениот стопен базен се слични на оние на единечниотласерско заварување, како што е прикажано на дијаграмот за нумеричка симулација. Постојат различни ефекти на процесот за различни типови.
Тип 1: Под одредено растојание помеѓу точките, две зрачни клучалки формираат заедничка голема клучалка во истиот стопен базен; за тип 1, се наведува дека едниот 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: Зголемување на растојанието меѓу точките во истиот стопен базен, одделување на двата зраци во две независни клучни отвори и промена на шемата на проток на стопениот базен; за тип 2, неговата функција е еквивалентна на заварување со два електронски зраци, го намалува распрснувањето на заварите и неправилните заварувања на соодветната фокусна должина.
Тип 3: Понатамошно зголемување на растојанието меѓу точките и промена на енергетскиот сооднос на двата греди, така што едниот од двата греди се користи како извор на топлина за извршување на обработка пред или по заварувањето за време на процесот на заварување, а другиот греди се користи за генерирање мали дупки. За тип 3, студијата покажа дека двата греди формираат клучалка, малата дупка не е лесна за склопување, а заварот не е лесен за создавање пори.
2. Влијанието на процесот на заварување врз квалитетот на заварувањето
Влијание на серискиот однос на енергијата на гредата врз формирањето на заварувачкиот спој
Кога моќноста на ласерот е 2kW, брзината на заварување е 45 mm/s, количината на дефокусирање е 0 mm, а растојанието помеѓу зраците е 3 mm, обликот на површината на заварувањето при промена на RS (RS = 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) е како што е прикажано на сликата. Кога RS = 0,50 и 2,00, заварот е вдлабнат во поголема мера и има повеќе прскање на работ на заварувањето, без формирање правилни обрасци на рибини лушпи. Ова е затоа што кога односот на енергијата на зракот е премал или преголем, енергијата на ласерот е премногу концентрирана, предизвикувајќи дупчето на ласерот да осцилира посериозно за време на процесот на заварување, а притисокот на поврат на пареата предизвикува исфрлање и прскање на стопениот метал од базенот во стопениот базен; Прекумерниот влез на топлина предизвикува длабочината на пенетрација на стопениот базен на страната од алуминиумската легура да биде преголема, предизвикувајќи вдлабнатина под дејство на гравитацијата. Кога RS = 0,67 и 1,50, шемата на рибини лушпи на површината на заварот е униформна, обликот на заварот е поубав и нема видливи топли пукнатини при заварување, пори и други дефекти на заварувањето на површината на заварот. Облиците на пресекот на заварите со различни коефициенти на енергија на зракот RS се прикажани на сликата. Пресекот на заварите е во типична форма на „винско стакло“, што укажува дека процесот на заварување се изведува во режим на ласерско длабоко пенетрациско заварување. RS има важно влијание врз длабочината на пенетрација P2 на заварот од страната на алуминиумската легура. Кога коефициентот на енергија на зракот RS = 0,5, P2 е 1203,2 микрони. Кога коефициентот на енергија на зракот е RS = 0,67 и 1,5, P2 е значително намален, што се 403,3 микрони и 93,6 микрони соодветно. Кога коефициентот на енергија на зракот е RS = 2, длабочината на пенетрација на заварот на пресекот на спојот е 1151,6 микрони.
Влијание на односот на паралелна енергија на гредата врз формирањето на заварувачкиот спој
Кога моќноста на ласерот е 2,8 kW, брзината на заварување е 33 mm/s, количината на дефокусирање е 0 mm, а растојанието меѓу зракот е 1 mm, површината на заварот се добива со промена на соодносот на енергијата на зракот (RS = 0,25, 0,5, 0,67, 1,5, 2, 4). Изгледот е прикажан на сликата. Кога RS = 2, шемата на рибини лушпи на површината на заварот е релативно неправилна. Површината на заварот добиена со другите пет различни соодноси на енергија на зракот е добро формирана и нема видливи дефекти како што се пори и прскање. Затоа, во споредба со серискиот двоен зракласерско заварување, површината на заварот со употреба на паралелни двојни греди е порамномерна и поубава. Кога RS=0,25, има мала вдлабнатина во заварот; како што соодносот на енергијата на гредата постепено се зголемува (RS=0,5, 0,67 и 1,5), површината на заварот е рамномерна и не се формира вдлабнатина; меѓутоа, кога соодносот на енергијата на гредата дополнително се зголемува (RS=1,50, 2,00), но има вдлабнатини на површината на заварот. Кога соодносот на енергијата на гредата RS=0,25, 1,5 и 2, обликот на попречниот пресек на заварот е „во облик на чаша вино“; 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 се создаваат и некои пори во средниот и долниот дел од 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 пенетрација P2 на заварот од страната на алуминиумската легура е помала, а пресекот на заварот е добро формиран и не се формирани очигледни дефекти на заварувањето. Ова покажува дека односот на енергијата на зракот за време на паралелно двосновно ласерско заварување, исто така, има важно влијание врз пенетрацијата на заварот и дефектите на заварувањето.
Паралелна греда – ефектот на растојанието меѓу гредите врз формирањето на заварувачкиот спој
Кога моќноста на ласерот 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 помеѓу зраците (d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm) за да ја добиете морфологијата на површината на заварот како што е прикажано на сликата. Кога d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, површината на заварот е мазна и рамна, а обликот е прекрасен; шемата на рибини лушпи на заварот е правилна и убава, и нема видливи пори, пукнатини и други дефекти. Затоа, под условите на растојание помеѓу четири зраци, 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 дејствуваат на стопена базен и не можат да формираат ефикасно двосновно ласерско хибридно заварување. Кога растојанието помеѓу гредите 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 во внатрешноста на заварот. Како што растојанието помеѓу гредите продолжува да се зголемува, длабочината на пенетрација P2 на заварот од страната на алуминиумската легура значително се намалува. Кога растојанието помеѓу гредите е 1 mm, длабочината на пенетрација на заварот од страната на алуминиумската легура е само 94,2 микрони. Како што растојанието помеѓу гредите дополнително се зголемува, заварот не формира ефективна пенетрација од страната на алуминиумската легура. Затоа, кога растојанието помеѓу гредите е 0,5 mm, ефектот на двојна рекомбинација на гредите е најдобар. Како што растојанието помеѓу гредите се зголемува, влезот на топлина за заварување нагло се намалува, а ефектот на двојна ласерска рекомбинација постепено се влошува.
Разликата во морфологијата на заварот е предизвикана од различниот проток и ладење на зацврстувањето на стопениот базен за време на процесот на заварување. Методот на нумеричка симулација не само што може да ја направи анализата на напрегањето на стопениот базен поинтуитивна, туку и да ги намали експерименталните трошоци. Сликата подолу ги прикажува промените во страничниот базен на топење со еден зрак, различни распореди и растојание помеѓу точките. Главните заклучоци вклучуваат: (1) За време на еднозрачниот зракласерско заварувањепроцес, длабочината на дупката на стопениот базен е најдлабока, постои феномен на колапс на дупката, ѕидот на дупката е неправилен, а распределбата на полето на проток во близина на ѕидот на дупката е нееднаква; во близина на задната површина на стопениот базен, повторното проток е силно, а има повторно проток нагоре на дното на стопениот базен; распределбата на полето на проток на површинскиот стопен базен е релативно униформна и бавна, а ширината на стопениот базен е нееднаква по должината на насоката на длабочината. Постои нарушување предизвикано од притисокот на отскокнување на ѕидот во стопениот базен помеѓу малите дупки во двојната греда.ласерско заварување, и секогаш постои по должината на насоката на длабочината на малите дупки. Како што растојанието помеѓу двата зрака продолжува да се зголемува, густината на енергијата на зракот постепено преминува од состојба на еден врв во состојба на двоен врв. Постои минимална вредност помеѓу двата врва, а густината на енергијата постепено се намалува. (2) За двоен зракласерско заварување, кога растојанието помеѓу точките е 0-0,5 mm, длабочината на малите дупки во стопениот базен малку се намалува, а целокупното однесување на протокот на стопениот базен е слично на она кај едногредните зраци.ласерско заварување; кога растојанието помеѓу точките е над 1 mm, малите дупки се целосно одвоени, а за време на процесот на заварување речиси и да нема интеракција помеѓу двата ласера, што е еквивалентно на две последователни/две паралелни еднозрачни ласерски заварувања со моќност од 1750 W. Речиси и да нема ефект на претходно загревање, а однесувањето на протокот на стопениот базен е слично на оној на еднозрачно ласерско заварување. (3) Кога растојанието помеѓу точките е 0,5-1 mm, површината на ѕидот на малите дупки е порамна во двата распореда, длабочината на малите дупки постепено се намалува, а дното постепено се одвојува. Нарушувањето помеѓу малите дупки и протокот на површинскиот стопен базен е на 0,8 mm. Најсилно. За сериско заварување, должината на стопениот базен постепено се зголемува, ширината е најголема кога растојанието помеѓу точките е 0,8 mm, а ефектот на претходно загревање е најочигледен кога растојанието помеѓу точките е 0,8 mm. Ефектот на силата Марангони постепено слабее, а повеќе метална течност тече кон двете страни на стопениот базен. Направете ја распределбата на ширината на стопениот базен порамномерна. За паралелно заварување, ширината на стопениот базен постепено се зголемува, а должината е максимална на 0,8 mm, но нема ефект на претходно загревање; повторното струење во близина на површината предизвикано од силата Марангони секогаш постои, а надолуното повторно струење на дното на малата дупка постепено исчезнува; полето на проток на попречен пресек не е толку добро колку што е силно во серија, нарушувањето тешко влијае на протокот од двете страни на стопениот базен, а ширината на стопениот базен е нерамномерно распределена.
Време на објавување: 12 октомври 2023 година
