Предложен е методот на заварување со двојни зраци, главно за да се реши приспособливоста наласерско заварувањеза точноста на склопувањето, подобрување на стабилноста на процесот на заварување и подобрување на квалитетот на заварувањето, особено за заварување со тенки плочи и заварување од алуминиумска легура. Ласерското заварување со двоен зрак може да користи оптички методи за да го одвои истиот ласер на два одделни снопови светлина за заварување. Може да користи и два различни типа на ласери за комбинирање, CO2 ласер, Nd:YAG ласер и полупроводнички ласер со висока моќност. може да се комбинираат. Со менување на енергијата на зракот, растојанието меѓу зраците, па дури и шемата за распределба на енергијата на двата греди, полето за температура на заварувањето може да се прилагоди погодно и флексибилно, менувајќи ја шемата на постоење на дупките и шемата на проток на течниот метал во стопениот базен , обезбедувајќи подобро решение за процесот на заварување. Огромниот простор на избор е неспоредлив со ласерско заварување со еден зрак. Не само што ги има предностите на големата пенетрација на ласерското заварување, брзата брзина и високата прецизност, туку има и голема приспособливост на материјали и споеви кои тешко се заваруваат со конвенционално ласерско заварување.
Принцип наласерско заварување со двоен зрак
Заварувањето со двоен зрак значи користење на два ласерски зраци истовремено за време на процесот на заварување. Распоредот на зраците, растојанието меѓу зраците, аголот помеѓу двата зраци, позицијата на фокусирање и односот на енергијата на двата зраци се сите релевантни поставки при ласерското заварување со двоен зрак. параметар. Вообичаено, за време на процесот на заварување, генерално постојат два начина за уредување на двојните греди. Како што е прикажано на сликата, едната е наредена во серија долж насоката на заварување. Овој распоред може да ја намали стапката на ладење на стопениот базен. Ја намалува тенденцијата на стврднување на заварот и создавањето на пори. Другото е да ги распоредите рамо до рамо или попречно на двете страни на заварот за да ја подобрите приспособливоста на јазот на заварот.
Принцип на ласерско заварување со двоен зрак
Заварувањето со двоен зрак значи користење на два ласерски зраци истовремено за време на процесот на заварување. Распоредот на зраците, растојанието меѓу зраците, аголот помеѓу двата зраци, позицијата на фокусирање и односот на енергијата на двата зраци се сите релевантни поставки при ласерското заварување со двоен зрак. параметар. Вообичаено, за време на процесот на заварување, генерално постојат два начина за уредување на двојните греди. Како што е прикажано на сликата, едната е наредена во серија долж насоката на заварување. Овој распоред може да ја намали стапката на ладење на стопениот базен. Ја намалува тенденцијата на стврднување на заварот и создавањето на пори. Другото е да ги распоредите рамо до рамо или попречно на двете страни на заварот за да ја подобрите приспособливоста на јазот на заварот.
За систем за ласерско заварување со двојна тандем распоредена со тандем, постојат три различни механизми за заварување во зависност од растојанието помеѓу предните и задните зраци, како што е прикажано на сликата подолу.
1. Во првиот тип на механизам за заварување, растојанието помеѓу двата зраци на светлина е релативно големо. Еден зрак светлина има поголема енергетска густина и е фокусиран на површината на работното парче за да произведе клучалки во заварувањето; другиот зрак светлина има помала енергетска густина. Се користи само како извор на топлина за термичка обработка пред заварување или по заварување. Користејќи го овој механизам за заварување, стапката на ладење на базенот за заварување може да се контролира во одреден опсег, што е корисно за заварување на некои материјали со висока чувствителност на пукнатини, како што се високојаглероден челик, легиран челик итн., а исто така може да ја подобри цврстината на заварот.
2. Во вториот тип на механизам за заварување, фокусното растојание помеѓу двата светлосни зраци е релативно мало. Двата зраци на светлина создаваат две независни отвори за клучалки во базенот за заварување, што ја менува шемата на проток на течниот метал и помага да се спречи заплена. Може да ја елиминира појавата на дефекти како што се рабовите и испакнатините на заварените мониста и да го подобри формирањето на заварот.
3. Во третиот тип на механизам за заварување, растојанието помеѓу двата зраци на светлина е многу мало. Во тоа време, двата зраци на светлина создаваат иста клучалка во базенот за заварување. Во споредба со ласерското заварување со еден зрак, бидејќи големината на клучалката станува поголема и не е лесно да се затвори, процесот на заварување е постабилен и гасот е полесен за испуштање, што е корисно за намалување на порите и прскањето и за добивање континуирани, униформни и убави завари.
За време на процесот на заварување, двата ласерски зраци можат да се направат и под одреден агол еден на друг. Механизмот за заварување е сличен на механизмот за паралелно заварување со двоен зрак. Резултатите од тестот покажуваат дека со користење на два високомоќни ОО со агол од 30° еден до друг и растојание од 1~2 mm, ласерскиот зрак може да добие клучалката во форма на инка. Големината на клучалката е поголема и постабилна, што може ефективно да го подобри квалитетот на заварувањето. Во практична примена, меѓусебната комбинација на двата зраци на светлина може да се промени според различни услови на заварување за да се постигнат различни процеси на заварување.
6. Начин на имплементација на ласерско заварување со двоен зрак
Стекнувањето на двојни зраци може да се добие со комбинирање на два различни ласерски зраци, или еден ласерски зрак може да се подели на два ласерски зраци за заварување со помош на систем за оптичка спектрометрија. За да се подели зрак светлина на два паралелни ласерски зраци со различна моќ, може да се користи спектроскоп или некој посебен оптички систем. Сликата прикажува два шематски дијаграми на принципите на разделување на светлината користејќи огледала за фокусирање како разделувачи на зракот.
Покрај тоа, рефлектор може да се користи и како разделувач на зрак, а последниот рефлектор во оптичката патека може да се користи како разделувач на зрак. Овој тип на рефлектор се нарекува и рефлектор од типот на покривот. Неговата рефлектирачка површина не е рамна површина, туку се состои од две рамнини. Пресечната линија на двете рефлектирачки површини се наоѓа во средината на површината на огледалото, слично на гребенот на покривот, како што е прикажано на сликата. Зрак од паралелна светлина сјае на спектроскопот, се рефлектира од две рамнини под различни агли за да се формираат два зраци светлина и сјае на различни позиции на огледалото за фокусирање. По фокусирањето се добиваат два зраци светлина на одредено растојание на површината на работното парче. Со менување на аголот помеѓу двете рефлектирачки површини и положбата на покривот, може да се добијат поделени светлосни зраци со различни фокусни растојанија и распореди.
Кога користите два различни типа наласерски зраци тo формирајте двоен зрак, има многу комбинации. За главната работа на заварување може да се користи висококвалитетен CO2 ласер со Гаусова дистрибуција на енергија, а полупроводнички ласер со правоаголна дистрибуција на енергија може да се користи за да помогне во работата на термичка обработка. Од една страна, оваа комбинација е поекономична. Од друга страна, моќта на двата светлосни зраци може да се прилагоди независно. За различни форми на спојници, може да се добие прилагодливо температурно поле со прилагодување на положбата на преклопување на ласерот и полупроводничкиот ласер, што е многу погодно за заварување. Контрола на процесот. Покрај тоа, ласерот YAG и CO2 ласерот исто така може да се комбинираат во двоен зрак за заварување, континуиран ласер и пулсен ласер може да се комбинираат за заварување, а фокусираниот зрак и дефокусираниот зрак исто така може да се комбинираат за заварување.
7. Принцип на ласерско заварување со двоен зрак
3.1 Ласерско заварување со двојно сноп на поцинкувани лимови
Поцинкуваниот челичен лим е најчесто користен материјал во автомобилската индустрија. Точката на топење на челикот е околу 1500°C, додека точката на вриење на цинкот е само 906°C. Затоа, при користење на методот на заварување со фузија, обично се генерира голема количина на пареа на цинк, што предизвикува процесот на заварување да биде нестабилен. , формирајќи пори во заварот. За спојниците на скутот, испарувањето на поцинкуваниот слој не се јавува само на горните и долните површини, туку се јавува и на површината на спојницата. За време на процесот на заварување, цинковата пареа брзо се исфрла од површината на растопениот базен во некои области, додека во други области е тешко за цинковата пареа да избега од стопениот базен. На површината на базенот, квалитетот на заварувањето е многу нестабилен.
Ласерското заварување со двоен зрак може да ги реши проблемите со квалитетот на заварувањето предизвикани од цинковата пареа. Еден метод е да се контролира времето на постоење и стапката на ладење на стопениот базен со разумно усогласување на енергијата на двата греди за да се олесни бегството на цинковата пареа; другиот метод е ослободување на пареа на цинк со претходно пробивање или жлебување. Како што е прикажано на слика 6-31, CO2 ласерот се користи за заварување. YAG ласерот е пред CO2 ласерот и се користи за дупчење дупки или за сечење жлебови. Претходно обработените дупки или жлебови обезбедуваат патека за бегство за цинковата пареа што се создава при последователно заварување, спречувајќи ја да остане во растопениот базен и да формира дефекти.
3.2 Ласерско заварување со двојно сноп на алуминиумска легура
Поради посебните карактеристики на изведбата на материјалите од легура на алуминиум, постојат следниве тешкотии при користењето на ласерското заварување [39]: легурата на алуминиум има ниска стапка на апсорпција на ласерот, а почетната рефлексивност на површината на ласерскиот зрак CO2 надминува 90%; шевовите за ласерско заварување од алуминиумска легура лесно се произведуваат Порозност, пукнатини; горење на елементи од легура при заварување итн. Кога се користи единечно ласерско заварување, тешко е да се воспостави клучалката и да се одржи стабилноста. Ласерското заварување со двоен зрак може да ја зголеми големината на клучалката, што го отежнува затворањето на клучалката, што е корисно за испуштањето гас. Исто така, може да ја намали стапката на ладење и да ја намали појавата на пори и пукнатини при заварување. Бидејќи процесот на заварување е постабилен и количината на прскање е намалена, формата на површината на заварот добиена со заварување со двојно сноп на алуминиумски легури е исто така значително подобра од онаа на заварувањето со еден сноп. Слика 6-32 го прикажува изгледот на заварувачкиот шев на заварување со задник од алуминиумска легура со дебелина од 3 мм со користење на CO2 ласерски со еден зрак и ласерско заварување со двојно зрак.
Истражувањата покажуваат дека при заварување на алуминиумска легура од серија 5000 со дебелина од 2 мм, кога растојанието помеѓу двата греди е 0,6-1,0 мм, процесот на заварување е релативно стабилен и формираниот отвор на клучалката е поголем, што е погодно за испарување и бегство на магнезиумот за време на процесот на заварување. Ако растојанието помеѓу двата греди е премало, процесот на заварување на еден зрак нема да биде стабилен. Ако растојанието е преголемо, ќе влијае на пенетрацијата на заварувањето, како што е прикажано на Слика 6-33. Дополнително, енергетскиот сооднос на двата греди исто така има големо влијание врз квалитетот на заварувањето. Кога двата греди со растојание од 0,9 мм се наредени во серија за заварување, енергијата на претходната греда треба соодветно да се зголеми така што енергетскиот сооднос на двата греди пред и потоа е поголем од 1:1. Корисно е да се подобри квалитетот на шевот за заварување, да се зголеми површината на топење и сепак да се добие мазен и убав шев за заварување кога брзината на заварување е голема.
3.3 Заварување со двојно сноп на плочи со нееднаква дебелина
Во индустриското производство, често е неопходно да се заварат две или повеќе метални плочи со различни дебелини и форми за да се формира споена плоча. Особено во производството на автомобили, примената на заварени ќорци заварени по мерка е сè пораспространета. Со заварување на плочи со различни спецификации, површински премази или својства, може да се зголеми цврстината, да се намали потрошниот материјал и да се намали квалитетот. Ласерско заварување на плочи со различни дебелини обично се користи при заварување на панели. Главниот проблем е што плочите што треба да се заварат мора да бидат претходно изработени со високопрецизни рабови и да обезбедат високопрецизно склопување. Употребата на заварување со двојно сноп на плочи со нееднаква дебелина може да се прилагоди на различни промени во празнините на плочите, спојниците на задникот, релативните дебелини и материјалите на плочите. Може да заварува плочи со поголеми толеранции на рабовите и празнините и да ја подобри брзината на заварување и квалитетот на заварувањето.
Главните параметри на процесот на заварувањето на Shuangguangdong на плочи со нееднаква дебелина може да се поделат на параметри за заварување и параметри на плочата, како што е прикажано на сликата. Параметрите за заварување ја вклучуваат моќноста на двата ласерски зраци, брзината на заварување, позицијата на фокусирање, аголот на главата на заварувањето, аголот на ротација на снопот на задниот спој со двоен зрак и поместувањето на заварувањето, итн. , итн. Моќта на двата ласерски зраци може да се прилагоди одделно според различни цели на заварување. Положбата на фокусот генерално се наоѓа на површината на тенката плоча за да се постигне стабилен и ефикасен процес на заварување. Аголот на главата за заварување обично се избира да биде околу 6. Ако дебелината на двете плочи е релативно голема, може да се користи позитивен агол на главата за заварување, односно ласерот се навалува кон тенката плоча, како што е прикажано на сликата; кога дебелината на плочата е релативно мала, може да се користи негативен агол на главата за заварување. Поместувањето на заварувањето е дефинирано како растојание помеѓу ласерскиот фокус и работ на дебелата плоча. Со прилагодување на поместувањето на заварувањето, може да се намали количината на вдлабнатина на заварот и да се добие добар пресек на заварот.
Кога заварувате плочи со големи празнини, можете да го зголемите ефективниот дијаметар на загревање на зракот со ротирање на аголот на двојниот зрак за да добиете добри способности за пополнување на празнините. Ширината на врвот на заварот се одредува според ефективниот дијаметар на зракот на двата ласерски зраци, односно аголот на ротација на зракот. Колку е поголем аголот на ротација, толку е поширок опсегот на загревање на двојниот зрак и поголема е ширината на горниот дел на заварот. Двата ласерски зраци играат различни улоги во процесот на заварување. Едниот главно се користи за пробивање на шевот, додека другиот главно се користи за топење на материјалот од дебела плоча за да се пополни празнината. Како што е прикажано на слика 6-35, под позитивен агол на ротација на снопот (предниот зрак делува на дебелата плоча, задниот зрак делува на заварот), предниот зрак се спушта на дебелата плоча за да се загрее и стопи материјалот, и следниот Ласерскиот зрак создава пенетрација. Првиот ласерски зрак напред може само делумно да ја стопи дебелата плоча, но многу придонесува за процесот на заварување, бидејќи не само што ја топи страната на дебелата плоча за подобро полнење на празнината, туку и претходно го спојува материјалот за спојување така што следните греди Полесно е да се заваруваат низ споеви, што овозможува побрзо заварување. При заварување со двојно сноп со негативен агол на ротација (предниот сноп делува на заварот, а задниот на дебелата плоча), двата греди имаат точно спротивен ефект. Првиот зрак го топи спојот, а вториот зрак ја топи дебелата плоча за да ја наполни. јаз. Во овој случај, предниот зрак е потребно да се завари низ ладната плоча, а брзината на заварување е побавна од користењето на позитивен агол на ротација на снопот. И поради ефектот на предзагревање на претходниот зрак, вториот зрак ќе стопи повеќе дебел материјал од плочата под иста моќност. Во овој случај, моќта на вториот ласерски зрак треба соодветно да се намали. За споредба, со користење на позитивен агол на ротација на зракот може соодветно да се зголеми брзината на заварување, а со користење на негативен агол на ротација на зракот може да се постигне подобро пополнување на празнината. Слика 6-36 го прикажува влијанието на различните агли на ротација на снопот врз пресекот на заварот.
3.4 Ласерско заварување со двојно зрак на големи дебели плочи Со подобрувањето на нивото на ласерската моќност и квалитетот на зракот, ласерското заварување на големи дебели плочи стана реалност. Меѓутоа, бидејќи ласерите со висока моќност се скапи и заварувањето на големи дебели плочи генерално бара метал за полнење, постојат одредени ограничувања во вистинското производство. Употребата на технологијата за ласерско заварување со двоен зрак не само што може да ја зголеми моќноста на ласерот, туку и да го зголеми ефективниот дијаметар на загревање на зракот, да ја зголеми способноста да се топи жицата за полнење, да се стабилизира ласерската клучалка, да се подобри стабилноста на заварувањето и да се подобри квалитетот на заварувањето.
Време на објавување: 29 април 2024 година
