Kaip pažangi apdorojimo priemonė, lazeris vaidina vis svarbesnį vaidmenį pramoninio suvirinimo srityje. Nors tradicinė lazerinio suvirinimo technologija gali tam tikru mastu kontroliuoti šiuos defektus, jos poveikį dažnai riboja fiksuoti suvirinimo parametrai ir procesai. Pastaraisiais metais atsiradusi lazerinio svyravimo suvirinimo technologija suteikia naują sprendimą suvirinimo defektams kontroliuoti. Įdiegus lazerio spindulio svyravimą suvirinimo proceso metu, ši technologija gali žymiai pagerinti suvirinimo vonios dinamines charakteristikas ir taip optimizuoti suvirinimo kokybę. Lazerinio svyravimo suvirinimo technologija daugiausia pagrįsta tiksliu lazerio spindulio valdymu ir svyravimo technologija, siekiant efektyvaus ir aukštos kokybės suvirinimo.
Pagerinti išvaizdą:
Persuvirinimo procesas, lazerio spindulys greitai ir tiksliai pasukamas, kad padengtų visą suvirinimo plotą. Kai spindulys juda suvirinimo kryptimi, jis svyruoja įvairiomis formomis, tokiomis kaip apskritimas, aštuoniukė ir spiralė. Chen ir kt. naudojo svyruojantį lazerį skirtingiems aliuminio lydiniams suvirinti ir, palyginti su suvirinimu be svyruojančio lazerio, žymiai pagerino priekinės ir galinės suvirinimo siūlės morfologiją. Be to, skersinis svyruojantis lazerinis suvirinimas naudojamas siekiant padidinti griovelio laisvumą. Kai kuriems laidžiams jungiamiesiems ruošiniams reikia išplėsti viršsrovės plotą, taip pat reikia išplėsti metalinį jungties paviršių, o lazerinį suvirinimą reikia pasukti, kad metalinis jungties paviršius taptų „U“ formos.
1. (a) ir (b) suvirinimo siūlės skerspjūvio morfologijos ir dydžio statistika esant skirtingiems sukiojimo režimams; (c) Suvirinimo siūlės viršutinio paviršiaus formavimasis esant skirtingiems sukiojimo režimams.
Pagerinti prastą šoninių sienelių suliejimą:
Šoninės sienelės nesulydymo defektas lengvai atsiranda tradiciniu siauro tarpo lazeriniu suvirinimu vidutinio storio plokštėms. Jį sukelia netolygus lazerio energijos pasiskirstymas griovelyje, didelis šilumos tiekimas griovelio centre ir mažas šilumos tiekimas griovelio šoninėje sienelėje, todėl negali susidaryti geras sujungimas. Pagrindinė priemonė nesulydymo šoninės sienelės defektui išspręsti yra padidinti šilumos tiekimą į šoninę sienelę. Lazerinio suvirinimo procese, keičiant spindulio kryptį, galima pasiekti tinkamesnį lazerio spindulio energijos paskirstymą ant ruošinio paviršiaus. Kai keičiasi griovelio plotis, spindulio svyravimo amplitudė reguliuojama taip, kad atitiktų griovelio plotį, kad būtų užtikrintas efektyvus šilumos tiekimas į šoninę sienelę.
2. Makroskopinis suvirinimo siūlės vaizdas nuo pirmojo sluoksnio (L1) iki septintojo sluoksnio (L7), kai lazerinis suvirinimas atliekamas su osciliacija arba be jos.
Sumažinkite poringumo defektus:
Lazerio svyravimų slopinimo mechanizmas, veikiantis suvirinimo poras, gali būti siejamas su mažų skylučių stabilumo pagerėjimu ir skysto metalo takumo pagerėjimu. 3 paveiksle parodyta išlydyto metalo telkinio tekėjimo elgsena, kurią rodo žymeklio dalelės suvirinimo proceso metu. Šviesos spindulio virpėjimas sukelia mažoje skylutėje aukšto dažnio ir didelio greičio sukamąjį maišymo judesį, kuris skatina burbuliukų perpildymą ir „įstringa“ sukietėjusiose porose. Tuo pačiu metu šviesos spindulio virpėjimas padidina mažos skylutės plotą ir sumažina jos nestabilumo sugriuvimo ir burbuliukų susidarymo tikimybę.
3. (a) ir (b) žymeklio dalelių trajektorijos suvirinimo metu; rakto skylutės angos plotas: (c) be svyruojančio lazerio (d) svyruojantis lazeris.
Sumažinkite įtrūkimų defektus:
Terminis įtrūkis yra defektas, susidarantis suvirinimo procese dėl vidinio įtempio ir metalurginių veiksnių sąveikos, dažnai aptinkamas suvirinimo terminio poveikio zonoje (HAZ). Tokių įtrūkimų susidarymas yra susijęs su medžiagos pažeidžiamumu esant aukštai temperatūrai, suvirinimo įtempiui ir medžiagos cheminei sudėčiai. Tradicinė lazerinio suvirinimo technologija gali sukelti terminius įtrūkimus suvirinimo procese, daugiausia dėl šių priežasčių: Pirma, dėl didelio lazerinio suvirinimo energijos kiekio, dėl kurio suvirinimo vieta greitai įkaista ir atvėsta, susidaro didelis terminis gradientas ir terminis įtempis; Antra, metalurginė reakcija suvirinimo procese gali lemti žemos lydymosi temperatūros priemaišų elementų atsiskyrimą, susidarant trapiai fazei ir padidinant įtrūkimų jautrumą. Galiausiai, greitas medžiagos kietėjimas gali lemti mikrostruktūros nevienalytiškumą, o stulpelinių kristalų augimo kryptis yra nuo išlydyto vandens telkinio link centro, kaip parodyta 4 paveiksle. Šiuo atveju jautrumas įtrūkimams žymiai padidėja.
4. Lazerinio suvirinimo kietėjimo režimas (a) įprastas lazerinis suvirinimas (b) svyruojantis lazerinis suvirinimas.
Osciliacinio lazerinio suvirinimo technologija gali efektyviai sumažinti arba pašalinti karštų įtrūkimų atsiradimą, įvedant osciliacinį lazerio spindulį. Osciliacinio lazerinio suvirinimo proceso metu periodinis lazerio spindulio svyravimas gali skatinti metalo tekėjimą išlydyto metalo vonelėje, taip pagerinant mikrostruktūros vienodumą, o grūdeliai auga bendraašiai išlydyto metalo vonelės centre, kaip parodyta 5 paveiksle. Šie bendraašiai grūdeliai veikia kaip apsauginis barjeras, neleidžiantis plisti įtrūkimams, ir kaip šilumos izoliacijos sluoksnis, neleidžiantis toliau plisti įtrūkimams. Tuo pačiu metu osciliacinis lazeris padeda sumažinti trapios fazės susidarymą dėl komponentų segregacijos, sumažindamas terminio įtrūkimo riziką.
5. (A) įprastinių lazerinio suvirinimo siūlių sukietėjimo mikrostruktūros charakteristikos. (B) lazerinio suvirinimo siūlių (prieš laikrodžio rodyklę) sukietėjimo mikrostruktūros charakteristikos.
Palyginti su lazeriniu savaiminio suvirinimo būdu, svyravimo lazerinio suvirinimo technologija pripažinta efektyviu būdu sumažinti poringumo polinkį ir pagerinti tokius defektus kaip šoninių sienelių nesusiliejimas. Dėl pluošto maišymo poveikio išlydytai medžiagai, ji turi didelių pranašumų gerinant tarpų atitikimą, mikrostruktūros vienodumą ir grūdelių smulkinimą. Lazerinio svyravimo lazerinio suvirinimo technologijos taikymas gali padaryti lazerinį suvirinimą platesnį, o lazeriu efektyvų tikslų suvirinimą galima pasiekti didesniems ruošiniams ir platesnėms suvirinimo siūlėms, t. y., sušvelninamas pagrindinis gaminio procesas ir surinkimo tikslumas.
Įrašo laikas: 2025 m. vasario 21 d.
