Предложен е метод на заварување со двоен сноп, главно за решавање на прилагодливоста наласерско заварувањеза точноста на склопувањето, подобрување на стабилноста на процесот на заварување и подобрување на квалитетот на заварувањето, особено за заварување на тенки плочи и заварување на алуминиумски легури. Двозрачното ласерско заварување може да користи оптички методи за да го оддели истиот ласер на два одделни зраци светлина за заварување. Исто така, може да се користат два различни типа на ласери за комбинирање, CO2 ласер, Nd:YAG ласер и високомоќен полупроводнички ласер. Може да се комбинираат. Со промена на енергијата на зракот, растојанието меѓу зраците, па дури и шемата на распределба на енергијата на двата зраци, полето на температурата на заварување може лесно и флексибилно да се прилагоди, менувајќи го 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 еднозрачното ласерско заварување. Не само што има предности на голема пенетрација на ласерското заварување, брза брзина и висока прецизност, туку има и одлична прилагодливост на материјали и споеви кои тешко се заваруваат со конвенционално ласерско заварување.
Принцип надвоен зрак ласерско заварување
Двозрасното заварување значи користење на два ласерски зраци истовремено за време на процесот на заварување. Распоредот на зракот, растојанието меѓу зраците, аголот помеѓу двата зрака, позицијата на фокусирање и енергетскиот однос на двата зраци се релевантни поставки кај двозрачното ласерско заварување. Нормално, за време на процесот на заварување, генерално постојат два начина за распоредување на двојните зраци. Како што е прикажано на сликата, едниот е распореден сериски по должината на насоката на заварување. Овој распоред може да ја намали брзината на ладење на стопениот базен. Ја намалува тенденцијата за стврднување на заварот и создавањето пори. Другиот е да се распоредат еден до друг или попречно од двете страни на заварот за да се подобри прилагодливоста кон празнината на заварот.
Принцип на двоен зрак ласерско заварување
Двозрасното заварување значи користење на два ласерски зраци истовремено за време на процесот на заварување. Распоредот на зракот, растојанието меѓу зраците, аголот помеѓу двата зрака, позицијата на фокусирање и енергетскиот однос на двата зраци се релевантни поставки кај двозрачното ласерско заварување. Нормално, за време на процесот на заварување, генерално постојат два начина за распоредување на двојните зраци. Како што е прикажано на сликата, едниот е распореден сериски по должината на насоката на заварување. Овој распоред може да ја намали брзината на ладење на стопениот базен. Ја намалува тенденцијата за стврднување на заварот и создавањето пори. Другиот е да се распоредат еден до друг или попречно од двете страни на заварот за да се подобри прилагодливоста кон празнината на заварот.
За тандемски систем за ласерско заварување со двоен сноп, постојат три различни механизми за заварување во зависност од растојанието помеѓу предните и задните зраци, како што е прикажано на сликата подолу.
1. Кај првиот тип на механизам за заварување, растојанието помеѓу двата зраци светлина е релативно големо. Едниот зрак светлина има поголема густина на енергија и е фокусиран на површината на обработуваниот дел за да создаде клучалки при заварувањето; другиот зрак светлина има помала густина на енергија. Се користи само како извор на топлина за термичка обработка пред или по заварувањето. Користејќи го овој механизам за заварување, брзината 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 челик со висока содржина на јаглерод, легиран челик итн., а исто така може да ја подобри цврстината на заварувањето.
2. Кај вториот тип на механизам за заварување, фокусното растојание помеѓу двата светлосни зраци е релативно мало. Двата светлосни зраци создаваат две независни клучни отвори во базенот за заварување, што го менува моделот на проток на течниот метал и помага да се спречи запирање. Може да ја елиминира појавата на дефекти како што се рабови и испакнатини на заварените перли и да го подобри формирањето на заварот.
3. Кај третиот тип на механизам за заварување, растојанието помеѓу двата зраци светлина е многу мало. Во овој момент, двата зраци 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 лесна за затворање, процесот на заварување е постабилен, а гасот полесно се испушта, што е корисно за намалување на порите и прскањето, како и за добивање континуирани, униформни и убави заварувања.
За време на процесот на заварување, двата ласерски зраци можат да се направат и под одреден агол еден во однос на друг. Механизмот за заварување е сличен на механизмот за паралелно двојно заварување. Резултатите од тестовите покажуваат дека со употреба на два високомоќни ласерски ...
6. Метод на имплементација на двосновно ласерско заварување
Добивањето 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 оптички спектрометриски систем. За да се подели зракот светлина на два паралелни ласерски зраци со различна моќност, може да се користи спектроскоп или некој посебен оптички систем. Сликата прикажува два шематски дијаграми на принципите на разделување на светлината со користење на фокусирачки огледала како разделувачи на зраци.
Покрај тоа, рефлекторот може да се користи и како разделувач на зраци, а последниот рефлектор во оптичката патека може да се користи како разделувач на зраци. Овој тип рефлектор се нарекува и рефлектор од кровен тип. Неговата рефлектирачка површина не е рамна површина, туку се состои од две рамнини. Линијата на пресекување на двете рефлектирачки површини се наоѓа во средината на површината на огледалото, слично на гребен на покривот, како што е прикажано на сликата. Зрак паралелна светлина сјае врз спектроскопот, се рефлектира од две рамнини под различни агли за да формира два зрака светлина и сјае на различни позиции на огледалото за фокусирање. По фокусирањето, се добиваат два зрака светлина на одредено растојание на површината на работниот дел. Со промена на аголот помеѓу двете рефлектирачки површини и положбата на покривот, може да се добијат разделени светлосни зраци со различни фокусни растојанија и распореди.
Кога користите два различни типа наласерски зраци тЗа да се формира двоен зрак, постојат многу комбинации. Висококвалитетен CO2 ласер со Гаусова распределба на енергија може да се користи за главната работа на заварување, а полупроводнички ласер со правоаголна распределба на енергија може да се користи за помош во работата на термичка обработка. Од една страна, оваа комбинација е поекономична. Од друга страна, моќноста на двата светлосни зраци може да се прилагоди независно. За различни форми на спојување, може да се добие прилагодливо температурно поле со прилагодување на преклопувачката положба на ласерот и полупроводничкиот ласер, што е многу погодно за заварување. Контрола на процесот. Покрај тоа, YAG ласер и CO2 ласер може да се комбинираат и во двоен зрак за заварување, континуиран ласер и пулсен ласер може да се комбинираат за заварување, а фокусиран зрак и дефокусиран зрак може да се комбинираат и за заварување.
7. Принцип на двосновно ласерско заварување
3.1 Двосно ласерско заварување на поцинкувани лимови
Поцинкуваниот челичен лим е најчесто користениот 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 фузионо заварување, обично се генерира голема количина на цинкова пареа, што предизвикува процесот на заварување да биде нестабилен, формирајќи пори во заварот. За споевите со преклоп, испарувањето на поцинкуваниот слој не се случува само на горните и долните површини, туку се случува и на површината на спојот. За време на процесот на заварување, цинковата пареа брзо се исфрла од површината на стопениот базен во некои области, додека во други области е тешко цинковата пареа да излезе од стопениот базен. На површината на базенот, квалитетот на заварувањето е многу нестабилен.
Двосното ласерско заварување може да ги реши проблемите со квалитетот на заварувањето предизвикани од цинковата пареа. Еден метод е да се контролира времето на постоење и брзината на ладење на стопениот базен со разумно усогласување на енергијата на двата зраци за да се олесни излегувањето на цинковата пареа; другиот метод е ослободување на цинковата пареа со претходно дупчење или жлебување. Како што е прикажано на Слика 6-31, за заварување се користи CO2 ласер. YAG ласерот е пред CO2 ласерот и се користи за дупчење дупки или сечење жлебови. Претходно обработените дупки или жлебови обезбедуваат патека за бегство на цинковата пареа генерирана за време на последователното заварување, спречувајќи ја да остане во стопениот базен и да формира дефекти.
3.2 Двосно ласерско заварување на алуминиумска легура
Поради посебните карактеристики на перформансите на материјалите од алуминиумски легури, постојат следниве тешкотии при користење на ласерско заварување [39]: алуминиумската легура има ниска стапка на апсорпција на ласер, а почетната рефлективност на површината на CO2 ласерскиот зрак надминува 90%; лесно се создаваат споеви за ласерско заварување од алуминиумски легури, порозност, пукнатини; горење на легурните елементи за време на заварувањето итн. При користење на еднослојно ласерско заварување, тешко е да се воспостави клучалката и да се одржи стабилноста. Двосносното ласерско заварување може да ја зголеми големината на клучалката, отежнувајќи го затворањето на клучалката, што е корисно за празнење на гас. Исто така, може да ја намали брзината 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, обликот на површината на заварувањето добиен со двосносно заварување на алуминиумски легури е исто така значително подобар од оној со едносночно заварување. Слика 6-32 го прикажува изгледот на заварскиот спој на алуминиумска легура со дебелина од 3 mm со едносночно ласерско заварување со CO2 и двосночно ласерско заварување.
Истражувањата покажуваат дека при заварување на алуминиумска легура од серијата 5000 со дебелина од 2 mm, кога растојанието помеѓу двете греди е 0,6~1,0 mm, процесот на заварување е релативно стабилен и отворот за клучалката е поголем, што е погодно за испарување и истекување на магнезиум за време на процесот на заварување. Ако растојанието помеѓу двете греди е премалку, процесот на заварување на една греда нема да биде стабилен. Ако растојанието е преголемо, пенетрацијата на заварувањето ќе биде засегната, како што е прикажано на Слика 6-33. Покрај тоа, односот на енергијата на двете греди, исто така, има големо влијание врз квалитетот на заварувањето. Кога двете греди со растојание од 0,9 mm се распоредени сериски за заварување, енергијата на претходната греда треба соодветно да се зголеми, така што односот на енергијата на двете греди пред и потоа е поголем од 1:1. Ова е корисно за подобрување на квалитетот на заварскиот спој, зголемување на површината на топење, а сепак добивање мазен и убав заварски спој кога брзината на заварување е висока.
3.3 Двосно заварување на плочи со нееднаква дебелина
Во индустриското производство, често е потребно да се заварат две или повеќе метални плочи со различни дебелини и форми за да се формира споена плоча. Особено во автомобилското производство, примената на заварени празнини по мерка станува сè пораспространета. Со заварување плочи со различни спецификации, површински премази или својства, може да се зголеми цврстината, да се намалат потрошните материјали и да се намали квалитетот. Ласерското заварување на плочи со различни дебелини обично се користи при заварување на панели. Главен проблем е што плочите што треба да се заварат мора да бидат претходно изработени со високопрецизни рабови и да се обезбеди високопрецизно склопување. Употребата на двосновно заварување на плочи со нееднаква дебелина може да се прилагоди на различни промени во празнините на плочите, челните споеви, 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 заварување на плочи со нееднаква дебелина од страна на Shuangguangdong можат да се поделат на параметри за заварување и параметри на плочата, како што е прикажано на сликата. Параметрите за заварување вклучуваат моќност на двата ласерски зраци, брзина на заварување, позиција на фокус, агол на главата за заварување, агол на ротација на зракот на двојниот сноп и поместување на заварувањето итн. Параметрите на плочата вклучуваат големина на материјалот, перформанси, услови за кастрење, празнини на плочата итн. Моќноста на двата ласерски зраци може да се прилагоди одделно според различните цели на заварувањето. Позицијата 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 е навален 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 се дефинира како растојание помеѓу фокусот на ласерот и работ на дебелата плоча. Со прилагодување на поместувањето на заварувањето, количината на вдлабнатина на заварувањето може да се намали и може да се добие добар пресек на заварувањето.
При заварување плочи со големи празнини, можете да го зголемите ефективниот дијаметар на загревањето на зракот со ротирање на аголот на двојниот зрак за да добиете добри можности за пополнување на празнините. Ширината на горниот дел од 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 толку е поголема ширината на горниот дел од заварот. Двата ласерски зраци играат различни улоги во процесот на заварување. Едниот главно се користи за пробивање на споевите, додека другиот главно се користи за топење на дебелиот материјал на плочата за да се пополни празнината. Како што е прикажано на Слика 6-35, под позитивен агол на ротација на зракот (предниот зрак дејствува на дебелата плоча, задниот зрак дејствува на заварот), предниот зрак паѓа на дебелата плоча за да го загрее и стопи материјалот, а следниот ласерски зрак создава пенетрација. Првиот ласерски зрак напред може само делумно да ја стопи дебелата плоча, но во голема мера придонесува за процесот на заварување, бидејќи не само што ја топи страната на дебелата плоча за подобро пополнување на празнините, туку и претходно го спојува материјалот на спојот, така што следните зраци полесно се заваруваат низ споевите, овозможувајќи побрзо заварување. При двосновно заварување со негативен агол на ротација (предниот зрак дејствува на заварот, а задниот зрак дејствува на дебелата плоча), двата зраци имаат сосема спротивен ефект. Првиот зрак го топи спојот, а вториот зрак ја топи дебелата плоча за да го пополни празнината. Во овој случај, предниот зрак е потребен за заварување низ ладната плоча, а брзината на заварување е помала отколку со користење на позитивен агол на ротација на зракот. И поради ефектот на претходно загревање на претходниот зрак, вториот зрак ќе стопи повеќе дебел материјал на плочата под иста моќност. Во овој случај, моќноста на вториот ласерски зрак треба соодветно да се намали. За споредба, користењето на позитивен агол на ротација на зракот може соодветно да ја зголеми брзината на заварување, а користењето на негативен агол на ротација на зракот може да постигне подобро пополнување на празнините. Слика 6-36 го прикажува влијанието на различните агли на ротација на гредата врз пресекот на заварот.
3.4 Двосно ласерско заварување на големи дебели плочи Со подобрувањето на нивото на моќност на ласерот и квалитетот на зракот, ласерското заварување на големи дебели плочи стана реалност. Меѓутоа, бидејќи ласерите со голема моќност се скапи, а заварувањето на големи дебели плочи генерално бара метал за полнење, постојат одредени ограничувања во вистинското производство. Употребата на технологија за двосно ласерско заварување 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 за топење на жицата за полнење, да ја стабилизира клучалката на ласерот, да ја подобри стабилноста на заварувањето и да го подобри квалитетот на заварувањето.
Време на објавување: 29 април 2024 година
