Palyginti su tradicine suvirinimo technologija,suvirinimas lazeriuturi neprilygstamų privalumų suvirinimo tikslumu, efektyvumu, patikimumu, automatizavimu ir kitais aspektais. Pastaraisiais metais ji sparčiai vystėsi automobilių, energetikos, elektronikos ir kitose srityse ir yra laikoma viena perspektyviausių XXI amžiaus gamybos technologijų.
1. Dvigubo spindulio apžvalgasuvirinimas lazeriu
Dvigubas sijasuvirinimas lazeriuyra naudoti optinius metodus atskirti tą patį lazerį į du atskirus šviesos pluoštus suvirinimui arba naudoti dviejų skirtingų tipų lazerius, tokius kaip CO2 lazeris, Nd: YAG lazeris ir didelės galios puslaidininkinis lazeris. Viską galima derinti. Jis buvo pasiūlytas daugiausia siekiant išspręsti suvirinimo lazeriu pritaikomumą surinkimo tikslumui, pagerinti suvirinimo proceso stabilumą ir pagerinti suvirinimo kokybę. Dvigubas sijasuvirinimas lazeriugali patogiai ir lanksčiai reguliuoti suvirinimo temperatūros lauką, keisdamas pluošto energijos santykį, spindulių atstumą ir net dviejų lazerio spindulių energijos pasiskirstymo modelį, pakeisdamas rakto skylutės egzistavimo modelį ir skysto metalo srauto modelį išlydytame baseine. Suteikia platesnį suvirinimo procesų pasirinkimą. Jis turi ne tik didelių pranašumųsuvirinimas lazeriuprasiskverbimas, greitas ir didelis tikslumas, bet taip pat tinka medžiagoms ir jungtims, kurias sunku suvirinti įprastiniusuvirinimas lazeriu.
Dvigubai sijaisuvirinimas lazeriu, pirmiausia aptariame dvigubo spindulio lazerio įgyvendinimo būdus. Išsamioje literatūroje matyti, kad yra du pagrindiniai dvigubo pluošto suvirinimo būdai: perdavimo fokusavimas ir atspindžio fokusavimas. Tiksliau, vienas pasiekiamas reguliuojant dviejų lazerių kampą ir atstumą per fokusavimo veidrodžius ir kolimuojančius veidrodžius. Kitas pasiekiamas naudojant lazerio šaltinį, o tada fokusuojant per atspindinčius veidrodžius, pralaidžius veidrodžius ir pleišto formos veidrodžius, kad būtų pasiekti dvigubi spinduliai. Pirmojo metodo atveju daugiausia yra trys formos. Pirmoji forma yra sujungti du lazerius per optines skaidulas ir padalinti juos į du skirtingus pluoštus po tuo pačiu kolimuojančiu ir fokusuojančiu veidrodžiu. Antrasis yra tai, kad du lazeriai išveda lazerio spindulius per atitinkamas suvirinimo galvutes, o dvigubas spindulys susidaro reguliuojant suvirinimo galvučių erdvinę padėtį. Trečiasis metodas yra tai, kad lazerio spindulys pirmiausia padalijamas per du veidrodžius 1 ir 2, o tada sufokusuojamas atitinkamai dviem fokusuojančiais veidrodžiais 3 ir 4. Padėtį ir atstumą tarp dviejų židinio taškų galima reguliuoti reguliuojant dviejų fokusuojančių veidrodžių 3 ir 4 kampus. Antrasis būdas yra naudoti kietojo kūno lazerį, kad padalijama šviesa, kad būtų pasiekti dvigubi spinduliai, ir reguliuoti kampą bei atstumas per perspektyvinį veidrodį ir fokusavimo veidrodį. Paskutinės dvi nuotraukos pirmoje eilutėje rodo CO2 lazerio spektroskopinę sistemą. Plokščiasis veidrodis pakeičiamas pleišto formos veidrodžiu ir pastatomas prieš fokusuojantį veidrodį, kad būtų padalinta šviesa, kad būtų gauta dviejų spindulių lygiagreti šviesa.
Supratę dvigubų sijų įgyvendinimą, trumpai supažindinkime su suvirinimo principais ir būdais. Dviguboje sijojesuvirinimas lazeriuProceso metu yra trys įprasti pluoštų išdėstymai, būtent nuoseklusis išdėstymas, lygiagretus išdėstymas ir hibridinis išdėstymas. audinys, tai yra, yra atstumas tiek suvirinimo kryptimi, tiek suvirinimo vertikalia kryptimi. Kaip parodyta paskutinėje paveikslo eilutėje, atsižvelgiant į skirtingas mažų skylučių ir išlydytų baseinų formas, kurios atsiranda skirtinguose taškuose nuoseklaus suvirinimo proceso metu, jas galima dar suskirstyti į pavienius lydinius. Yra trys būsenos: baseinas, bendras išlydytas baseinas ir atskirtas išlydytas baseinas. Vieno išlydyto baseino ir atskirto išlydyto baseino savybės yra panašios į vienosuvirinimas lazeriu, kaip parodyta skaitmeninėje modeliavimo diagramoje. Skirtingiems tipams taikomi skirtingi proceso efektai.
1 tipas: esant tam tikram taškiniam atstumui, dvi sijos raktų skylės sudaro bendrą didelę rakto skylutę tame pačiame išlydytame baseine; 1 tipo atveju pranešama, kad vienas šviesos pluoštas naudojamas mažai skylei sukurti, o kitas šviesos pluoštas naudojamas suvirinimo terminiam apdorojimui, o tai gali veiksmingai pagerinti daug anglies turinčio plieno ir legiruotojo plieno konstrukcines savybes.
2 tipas: padidinkite atstumą tarp dėmių tame pačiame išlydyto vandens telkinyje, atskirkite dvi sijas į dvi nepriklausomas raktų skylutes ir pakeiskite išlydyto baseino srauto modelį; 2 tipo atveju jo funkcija prilygsta dviejų elektronų pluošto suvirinimui, Sumažina suvirinimo taškymą ir netaisyklingas suvirinimo siūles esant atitinkamam židinio nuotoliui.
3 tipas: toliau didinkite atstumą tarp taškų ir pakeiskite dviejų sijų energijos santykį, kad vienas iš dviejų sijų būtų naudojamas kaip šilumos šaltinis suvirinimo proceso metu prieš suvirinimą arba po suvirinimo, o kitas pluoštas naudojamas mažoms skylėms sukurti. 3 tipo atveju tyrimas parodė, kad dvi sijos sudaro rakto skylutę, mažą skylę nėra lengva įgriūti, o suvirinimo siūle nėra lengva suformuoti poras.
2. Suvirinimo proceso įtaka suvirinimo kokybei
Serijinio pluošto ir energijos santykio įtaka suvirinimo siūlės formavimuisi
Kai lazerio galia yra 2 kW, suvirinimo greitis 45 mm/s, defokusavimo dydis 0 mm, o spindulių atstumas yra 3 mm, suvirinimo paviršiaus forma keičiant RS (RS= 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) yra tokia. parodyta paveiksle. Kai RS = 0,50 ir 2,00, suvirinimo siūlė yra labiau įlenkta, o ant siūlės krašto atsiranda daugiau purslų, nesudarant reguliarių žuvų žvynų raštų. Taip yra todėl, kad kai spindulio energijos santykis yra per mažas arba per didelis, lazerio energija yra per daug koncentruota, todėl lazerio skylutė suvirinimo proceso metu labiau svyruoja, o garų atatrankos slėgis sukelia išlydytos medžiagos išmetimą ir purslą. baseino metalas išlydytame baseine; Dėl per didelio šilumos patekimo išlydyto baseino įsiskverbimo gylis aliuminio lydinio pusėje yra per didelis, todėl dėl gravitacijos atsiranda įdubimas. Kai RS = 0,67 ir 1,50, suvirinimo paviršiuje žuvų apnašų raštas yra vienodas, suvirinimo forma gražesnė, o suvirinimo paviršiuje nėra matomų suvirinimo karštų įtrūkimų, porų ir kitų suvirinimo defektų. Suvirinimo siūlių su skirtingais pluošto energijos santykiais RS skerspjūvio formos yra tokios, kaip parodyta paveikslėlyje. Suvirinimo siūlių skerspjūvis yra tipiškos „vyno taurės formos“, o tai rodo, kad suvirinimo procesas atliekamas lazerinio giluminio suvirinimo režimu. RS turi didelę įtaką suvirinimo siūlės įsiskverbimo gyliui P2 aliuminio lydinio pusėje. Kai pluošto energijos santykis RS=0,5, P2 yra 1203,2 mikronai. Kai pluošto energijos santykis yra RS = 0,67 ir 1,5, P2 žymiai sumažėja, kurie yra atitinkamai 403,3 mikronai ir 93,6 mikronai. Kai sijos energijos santykis RS=2, siūlės skerspjūvio įsiskverbimo gylis yra 1151,6 mikronai.
Lygiagretaus pluošto ir energijos santykio įtaka suvirinimo siūlės formavimuisi
Kai lazerio galia 2,8kW, suvirinimo greitis 33mm/s, defokusavimo dydis 0mm, o spindulių atstumas 1mm, suvirinimo paviršius gaunamas pakeitus pluošto energijos santykį (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5). , 2, 4) Išvaizda parodyta paveikslėlyje. Kai RS = 2, suvirinimo siūlės paviršiaus žuvų žvynų raštas yra gana netaisyklingas. Suvirinimo siūlės paviršius, gautas taikant kitus penkis skirtingus pluošto energijos santykius, yra gerai suformuotas, nėra matomų defektų, tokių kaip poros ir purslai. Todėl, palyginti su serijiniu dviejų spinduliųsuvirinimas lazeriu, suvirinimo paviršius naudojant lygiagrečias dvigubas sijas yra vienodesnis ir gražesnis. Kai RS=0,25, suvirinimo siūlėje yra nedidelis įdubimas; laipsniškai didėjant pluošto energijos santykiui (RS=0,5, 0,67 ir 1,5), suvirinimo siūlės paviršius yra vienodas ir nesusidaro įdubimas; tačiau kai spindulio energijos santykis toliau didėja (RS=1,50, 2,00), tačiau suvirinimo siūlės paviršiuje yra įdubimų. Kai pluošto energijos santykis RS=0,25, 1,5 ir 2, siūlės skerspjūvio forma yra „vyno taurės formos“; kai RS=0,50, 0,67 ir 1, suvirinimo siūlės skerspjūvio forma yra „piltuvo formos“. Kai RS=4, suvirinimo siūlės apačioje susidaro ne tik įtrūkimai, bet ir kai kurios poros susidaro vidurinėje ir apatinėje siūlės dalyje. Kai RS=2, suvirinimo siūlės viduje atsiranda didelės proceso poros, tačiau įtrūkimų neatsiranda. Kai RS=0,5, 0,67 ir 1,5, aliuminio lydinio pusėje suvirinimo siūlės įsiskverbimo gylis P2 yra mažesnis, o siūlės skerspjūvis yra gerai suformuotas ir nesusidaro akivaizdžių suvirinimo defektų. Tai rodo, kad pluošto energijos santykis lygiagrečiai suvirinant dviejų spindulių lazeriu taip pat turi didelę įtaką suvirinimo įsiskverbimui ir suvirinimo defektams.
Lygiagreti sija – sijų atstumo įtaka suvirinimo siūlės formavimuisi
Kai lazerio galia yra 2,8 kW, suvirinimo greitis yra 33 mm/s, defokusavimo dydis yra 0 mm, o spindulio energijos santykis RS = 0,67, pakeiskite spindulio atstumą (d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm), kad gautumėte suvirinimo paviršiaus morfologija, kaip parodyta paveikslėlyje. Kai d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, suvirinimo siūlės paviršius yra lygus ir plokščias, o forma yra graži; suvirinimo siūlės žuvienės raštas taisyklingas ir gražus, nėra matomų porų, įtrūkimų ir kitų defektų. Todėl esant keturioms sijų atstumo sąlygoms, suvirinimo paviršius yra gerai suformuotas. Be to, kai d=2 mm, susidaro dvi skirtingos siūlės, o tai rodo, kad du lygiagretūs lazerio pluoštai nebeveikia išlydyto baseino ir negali sudaryti efektyvaus dvigubo lazerinio hibridinio suvirinimo. Kai tarpas tarp sijų yra 0,5 mm, siūlė yra „piltuvo formos“, siūlės įsiskverbimo gylis P2 aliuminio lydinio pusėje yra 712,9 mikronai, o siūlės viduje nėra įtrūkimų, porų ir kitų defektų. Toliau didėjant sijų tarpui, aliuminio lydinio pusėje suvirinimo siūlės įsiskverbimo gylis P2 žymiai sumažėja. Kai tarpas tarp sijų yra 1 mm, siūlės įsiskverbimo gylis aliuminio lydinio pusėje yra tik 94,2 mikronai. Toliau didėjant sijų tarpui, suvirinimo siūlė nesudaro veiksmingos prasiskverbimo aliuminio lydinio pusėje. Todėl, kai tarpas tarp sijų yra 0,5 mm, dvigubo pluošto rekombinacijos efektas yra geriausias. Didėjant spindulių atstumui, suvirinimo šilumos įvedimas smarkiai sumažėja, o dviejų spindulių lazerio rekombinacijos efektas palaipsniui blogėja.
Suvirinimo siūlės morfologijos skirtumą lemia skirtingas išlydyto baseino srautas ir aušinimo kietėjimas suvirinimo proceso metu. Skaitmeninio modeliavimo metodas gali ne tik padaryti išlydyto baseino įtempių analizę intuityvesnę, bet ir sumažinti eksperimentines išlaidas. Žemiau esančiame paveikslėlyje pavaizduoti šoninio lydymosi baseino pokyčiai su vienu spinduliu, skirtingi išdėstymai ir tarpai tarp taškų. Pagrindinės išvados yra šios: (1) Vieno spindulio metusuvirinimas lazeriuprocesas, išlydyto baseino skylės gylis yra giliausias, yra skylės griūties reiškinys, skylės sienelė netaisyklinga, o srauto lauko pasiskirstymas šalia skylės sienelės yra netolygus; šalia galinio išlydyto baseino paviršiaus. Atgalinis srautas yra stiprus, o išlydyto baseino apačioje yra tekėjimas aukštyn; paviršinio išlydyto baseino srauto lauko pasiskirstymas yra gana tolygus ir lėtas, o išlydyto baseino plotis yra netolygus gylio kryptimi. Išlydytame baseine tarp mažų skylučių dviguboje sijoje yra trikdžių, kuriuos sukelia sienos atatrankos slėgissuvirinimas lazeriu, ir jis visada egzistuoja mažų skylučių gylio kryptimi. Kadangi atstumas tarp dviejų spindulių ir toliau didėja, pluošto energijos tankis palaipsniui pereina iš vienos smailės į dvigubą smailę. Tarp dviejų smailių yra minimali vertė, o energijos tankis palaipsniui mažėja. (2) Dvigubai sijaisuvirinimas lazeriu, kai atstumas tarp dėmių yra 0–0,5 mm, išlydyto baseino mažų skylių gylis šiek tiek sumažėja, o bendras išlydyto baseino srautas yra panašus į vieno pluoštosuvirinimas lazeriu; kai taškinis atstumas yra didesnis nei 1 mm, mažos skylės yra visiškai atskirtos, o suvirinimo proceso metu beveik nėra sąveikos tarp dviejų lazerių, o tai prilygsta dviem iš eilės / dviem lygiagrečiam vieno pluošto lazeriniam suvirinimui, kurio galia yra 1750 W. Išankstinio pašildymo efekto beveik nėra, o išlydyto baseino srautas yra panašus į vieno pluošto lazerinio suvirinimo. (3) Kai atstumas tarp dėmių yra 0,5–1 mm, mažų skylių sienelių paviršius yra plokštesnis abiejose vietose, mažų skylių gylis palaipsniui mažėja, o dugnas palaipsniui atsiskiria. Trikdymas tarp mažų skylučių ir paviršinio išlydyto baseino srauto yra 0,8 mm. Stipriausias. Serijinio suvirinimo metu išlydyto baseino ilgis palaipsniui didėja, plotis yra didžiausias, kai atstumas tarp taškų yra 0,8 mm, o pašildymo efektas yra akivaizdžiausias, kai atstumas tarp taškų yra 0,8 mm. Marangoni jėgos poveikis palaipsniui silpnėja, ir daugiau metalo skysčio nuteka į abi išlydyto baseino puses. Padarykite tolygesnį lydalo pločio pasiskirstymą. Lygiagrečiam suvirinimui išlydyto baseino plotis palaipsniui didėja, o ilgis yra maksimalus 0,8 mm, tačiau nėra išankstinio pašildymo efekto; Marangoni jėgos sukeltas srautas šalia paviršiaus visada egzistuoja, o tekėjimas žemyn mažos skylės apačioje palaipsniui išnyksta; skerspjūvio srauto laukas nėra toks geras, kaip Jis yra stiprus nuosekliai, trikdžiai beveik neturi įtakos srautui abiejose išlydyto baseino pusėse, o lydalo plotis pasiskirsto netolygiai.
Paskelbimo laikas: 2023-10-12
