Siūlomas dviejų spindulių suvirinimo metodas, daugiausia siekiant išspręsti pritaikomumąsuvirinimas lazeriusurinkimo tikslumui, suvirinimo proceso stabilumui ir suvirinimo kokybės gerinimui, ypač plonų plokščių suvirinimui ir aliuminio lydinio suvirinimui. Dviejų spindulių lazerinis suvirinimas gali naudoti optinius metodus, kad tą patį lazerį atskirtų į du atskirus šviesos pluoštus suvirinimui. Jis taip pat gali sujungti dviejų skirtingų tipų lazerius: CO2 lazerį, Nd:YAG lazerį ir didelės galios puslaidininkinį lazerį. galima derinti. Keičiant pluošto energiją, atstumą tarp pluoštų ir net dviejų sijų energijos pasiskirstymo modelį, suvirinimo temperatūros lauką galima patogiai ir lanksčiai reguliuoti, keičiant skylių egzistavimo modelį ir skysto metalo srauto modelį išlydytame baseine. , suteikiantis geresnį suvirinimo proceso sprendimą. Didelė pasirinkimo erdvė neprilygsta vieno spindulio lazeriniam suvirinimui. Jis turi ne tik didelio lazerinio suvirinimo prasiskverbimo, didelio greičio ir didelio tikslumo privalumus, bet ir puikiai pritaikomas prie medžiagų ir jungčių, kurias sunku suvirinti naudojant įprastą lazerinį suvirinimą.
Principasdviejų spindulių lazerinis suvirinimas
Dvigubo spindulio suvirinimas – tai dviejų lazerio spindulių naudojimas vienu metu suvirinimo proceso metu. Spindulio išdėstymas, atstumas tarp pluoštų, kampas tarp dviejų spindulių, fokusavimo padėtis ir dviejų spindulių energijos santykis yra svarbūs nustatymai naudojant dvigubo pluošto lazerinį suvirinimą. parametras. Paprastai suvirinimo proceso metu yra du būdai, kaip išdėstyti dvigubas sijas. Kaip parodyta paveikslėlyje, vienas yra išdėstytas nuosekliai išilgai suvirinimo krypties. Šis išdėstymas gali sumažinti išlydyto baseino aušinimo greitį. Sumažina suvirinimo siūlės kietėjimo tendenciją ir porų susidarymą. Kitas būdas yra išdėstyti juos greta arba skersai abiejose siūlės pusėse, kad būtų lengviau prisitaikyti prie suvirinimo tarpo.
Dvigubo spindulio lazerinio suvirinimo principas
Dvigubo spindulio suvirinimas – tai dviejų lazerio spindulių naudojimas vienu metu suvirinimo proceso metu. Spindulio išdėstymas, atstumas tarp pluoštų, kampas tarp dviejų spindulių, fokusavimo padėtis ir dviejų spindulių energijos santykis yra svarbūs nustatymai naudojant dvigubo pluošto lazerinį suvirinimą. parametras. Paprastai suvirinimo proceso metu yra du būdai, kaip išdėstyti dvigubas sijas. Kaip parodyta paveikslėlyje, vienas yra išdėstytas nuosekliai išilgai suvirinimo krypties. Šis išdėstymas gali sumažinti išlydyto baseino aušinimo greitį. Sumažina suvirinimo siūlės kietėjimo tendenciją ir porų susidarymą. Kitas būdas yra išdėstyti juos greta arba skersai abiejose siūlės pusėse, kad būtų lengviau prisitaikyti prie suvirinimo tarpo.
Dviejų spindulių lazerinio suvirinimo sistemai yra trys skirtingi suvirinimo mechanizmai, priklausomai nuo atstumo tarp priekinio ir galinio pluošto, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.
1. Pirmojo tipo suvirinimo mechanizme atstumas tarp dviejų šviesos pluoštų yra gana didelis. Vienas šviesos pluoštas turi didesnį energijos tankį ir yra nukreiptas į ruošinio paviršių, kad suvirinant susidarytų raktų skylės; kitas šviesos pluoštas turi mažesnį energijos tankį. Naudojamas tik kaip šilumos šaltinis terminiam apdorojimui prieš suvirinimą arba po suvirinimo. Naudojant šį suvirinimo mechanizmą, suvirinimo baseino aušinimo greitis gali būti kontroliuojamas tam tikru diapazonu, o tai naudinga suvirinant kai kurias medžiagas, turinčias didelį jautrumą įtrūkimams, pavyzdžiui, didelio anglies plieno, legiruotojo plieno ir kt., Be to, gali pagerinti kietumą. suvirinimo siūlės.
2. Antrojo tipo suvirinimo mechanizme židinio atstumas tarp dviejų šviesos pluoštų yra palyginti mažas. Dviejų šviesos spindulių dėka suvirinimo baseine susidaro dvi nepriklausomos rakto skylutės, kurios keičia skysto metalo tekėjimo modelį ir padeda išvengti užspaudimo. Jis gali pašalinti defektus, tokius kaip briaunos ir suvirinimo briaunos iškilimai, ir pagerinti suvirinimo formavimąsi.
3. Trečiojo tipo suvirinimo mechanizme atstumas tarp dviejų šviesos pluoštų yra labai mažas. Šiuo metu du šviesos spinduliai sukuria tą pačią rakto skylutę suvirinimo baseine. Palyginti su vieno spindulio lazeriniu suvirinimu, kadangi rakto skylutės dydis tampa didesnis ir jį nesunku uždaryti, suvirinimo procesas yra stabilesnis, o dujos lengviau išleidžiamos, o tai naudinga mažinant poras ir purslų susidarymą, taip pat gaunamas nuolatinis, vienodas gražios suvirinimo siūlės.
Suvirinimo proceso metu du lazerio spinduliai taip pat gali būti pagaminti tam tikru kampu vienas kito atžvilgiu. Suvirinimo mechanizmas yra panašus į lygiagrečio dvigubo pluošto suvirinimo mechanizmą. Bandymų rezultatai rodo, kad naudojant du didelės galios OO, kurių kampas vienas kito atžvilgiu yra 30° ir 1–2 mm atstumu, lazerio spindulys gali gauti piltuvo formos rakto skylutę. Rakto skylutės dydis yra didesnis ir stabilesnis, o tai gali veiksmingai pagerinti suvirinimo kokybę. Praktikoje abipusis dviejų šviesos pluoštų derinys gali būti keičiamas atsižvelgiant į skirtingas suvirinimo sąlygas, kad būtų pasiekti skirtingi suvirinimo procesai.
6. Dvigubo spindulio lazerinio suvirinimo įgyvendinimo būdas
Dvigubus pluoštus galima gauti sujungus du skirtingus lazerio pluoštus arba vieną lazerio spindulį galima padalyti į du lazerio pluoštus suvirinimui naudojant optinės spektrometrijos sistemą. Šviesos spindulį padalinti į du lygiagrečius skirtingos galios lazerio pluoštus galima naudoti spektroskopą arba kokią nors specialią optinę sistemą. Paveikslėlyje parodytos dvi scheminės šviesos padalijimo principų diagramos, naudojant fokusavimo veidrodžius kaip pluošto daliklius.
Be to, atšvaitas gali būti naudojamas ir kaip pluošto skirstytuvas, o paskutinis atšvaitas optiniame kelyje gali būti naudojamas kaip pluošto skirstytuvas. Šio tipo atšvaitai dar vadinami stogo tipo atšvaitais. Jo atspindintis paviršius nėra lygus, o susideda iš dviejų plokštumų. Dviejų atspindinčių paviršių susikirtimo linija yra veidrodinio paviršiaus viduryje, panašiai kaip stogo kraigas, kaip parodyta paveikslėlyje. Lygiagrečios šviesos spindulys šviečia ant spektroskopo, atsispindi dviejų plokštumų skirtingais kampais, kad susidarytų du šviesos pluoštai, ir šviečia skirtingose fokusavimo veidrodžio padėtyse. Po fokusavimo tam tikru atstumu ant ruošinio paviršiaus gaunami du šviesos pluoštai. Pakeitus kampą tarp dviejų atspindinčių paviršių ir stogo padėtį, galima gauti skaidytus šviesos pluoštus su skirtingais fokusavimo atstumais ir išdėstymais.
Kai naudojami du skirtingi tipailazerio spinduliai to suformuoti dvigubą siją, yra daug derinių. Pagrindiniam suvirinimo darbui atlikti galima naudoti kokybišką CO2 lazerį su Gauso energijos paskirstymu, o terminio apdorojimo darbuose – puslaidininkinį lazerį su stačiakampio energijos paskirstymu. Viena vertus, šis derinys yra ekonomiškesnis. Kita vertus, dviejų šviesos spindulių galią galima reguliuoti nepriklausomai. Skirtingoms jungties formoms reguliuojamas temperatūros laukas gali būti gaunamas reguliuojant lazerio ir puslaidininkinio lazerio persidengimo padėtį, o tai labai tinka suvirinimui. Proceso valdymas. Be to, YAG lazeris ir CO2 lazeris taip pat gali būti sujungti į dvigubą spindulį suvirinimui, nuolatinį lazerį ir impulsinį lazerį, o suvirinimui taip pat galima sujungti fokusuotą ir defokusuotą spindulį.
7. Dviejų spindulių lazerinio suvirinimo principas
3.1 Cinkuotų lakštų suvirinimas dviem spinduliais lazeriu
Cinkuotas plieno lakštas yra dažniausiai naudojama medžiaga automobilių pramonėje. Plieno lydymosi temperatūra yra apie 1500 ° C, o cinko virimo temperatūra yra tik 906 ° C. Todėl, naudojant lydyto suvirinimo metodą, dažniausiai susidaro daug cinko garų, todėl suvirinimo procesas tampa nestabilus. , formuojant poras suvirinimo siūlėje. Juostinių jungčių atveju cinkuoto sluoksnio lakavimas vyksta ne tik viršutiniame ir apatiniame paviršiuose, bet ir jungties paviršiuje. Suvirinimo proceso metu cinko garai kai kuriose vietose greitai išsiskiria iš išlydyto baseino paviršiaus, o kitose srityse cinko garai sunkiai pasišalina iš išlydyto baseino. Baseino paviršiuje suvirinimo kokybė yra labai nestabili.
Dvigubo spindulio lazerinis suvirinimas gali išspręsti suvirinimo kokybės problemas, kurias sukelia cinko garai. Vienas iš būdų yra kontroliuoti išlydyto baseino egzistavimo laiką ir aušinimo greitį, pagrįstai suderinant dviejų spindulių energiją, kad būtų lengviau išeiti iš cinko garų; kitas būdas yra cinko garų išleidimas iš anksto perforuojant arba grioveliais. Kaip parodyta 6-31 pav., suvirinimui naudojamas CO2 lazeris. YAG lazeris yra priešais CO2 lazerį ir yra naudojamas skylėms gręžti arba grioveliams išpjauti. Iš anksto apdorotos skylės arba grioveliai suteikia cinko garų, susidarančių vėlesnio suvirinimo metu, išėjimą, neleidžiant jiems likti išsilydžiusiame baseine ir susidaryti defektams.
3.2 Aliuminio lydinio suvirinimas dvigubu lazeriu
Dėl ypatingų aliuminio lydinių medžiagų eksploatacinių charakteristikų, naudojant lazerinį suvirinimą kyla šie sunkumai [39]: aliuminio lydinys turi mažą lazerio sugerties laipsnį, o pradinis CO2 lazerio spindulio paviršiaus atspindys viršija 90 %; aliuminio lydinio lazerinio suvirinimo siūlės lengvai pagaminamos Akytumas, įtrūkimai; lydinio elementų degimas suvirinimo metu ir tt Naudojant vieno lazerio suvirinimą, sunku nustatyti rakto skylutę ir išlaikyti stabilumą. Dviejų spindulių lazerinis suvirinimas gali padidinti rakto skylutės dydį, todėl rakto skylutę sunku užsidaryti, o tai naudinga dujų išleidimui. Tai taip pat gali sumažinti aušinimo greitį ir sumažinti porų bei suvirinimo įtrūkimų atsiradimą. Kadangi suvirinimo procesas yra stabilesnis ir sumažėja purslų kiekis, suvirinimo paviršiaus forma, gaunama suvirinant aliuminio lydinius dvigubu pluoštu, taip pat yra žymiai geresnė nei vieno pluošto suvirinimo. 6-32 paveiksle parodyta 3 mm storio aliuminio lydinio sandūrinio suvirinimo, naudojant CO2 vieno pluošto lazerį ir dviejų pluoštų lazerinį suvirinimą, suvirinimo siūlės išvaizda.
Tyrimai rodo, kad suvirinant 2 mm storio 5000 serijos aliuminio lydinį, kai atstumas tarp dviejų sijų yra 0,6–1,0 mm, suvirinimo procesas yra gana stabilus, o susidariusi rakto anga yra didesnė, o tai skatina magnio išgaravimą ir pasišalinimą. suvirinimo procesas. Jei atstumas tarp dviejų sijų yra per mažas, vienos sijos suvirinimo procesas nebus stabilus. Jei atstumas per didelis, tai turės įtakos suvirinimo įsiskverbimui, kaip parodyta 6-33 pav. Be to, dviejų sijų energijos santykis taip pat turi didelę įtaką suvirinimo kokybei. Kai dvi sijos, kurių atstumas yra 0,9 mm, yra išdėstytos nuosekliai suvirinimui, ankstesnio pluošto energija turėtų būti atitinkamai padidinta, kad dviejų sijų energijos santykis prieš ir po būtų didesnis nei 1:1. Tai naudinga pagerinti suvirinimo siūlės kokybę, padidinti lydymosi plotą ir vis tiek gauti lygią ir gražią suvirinimo siūlę, kai suvirinimo greitis yra didelis.
3.3 Nevienodo storio plokščių suvirinimas dvigubu pluoštu
Pramoninėje gamyboje dažnai reikia suvirinti dvi ar daugiau skirtingo storio ir formos metalinių plokščių, kad būtų suformuota sujungta plokštė. Ypač automobilių gamyboje vis labiau plinta pagal užsakymą suvirintų ruošinių taikymas. Suvirinant skirtingų specifikacijų, paviršiaus dangų ar savybių plokštes, galima padidinti stiprumą, sumažinti eksploatacines medžiagas ir pabloginti kokybę. Skirtingo storio plokščių suvirinimas lazeriu dažniausiai naudojamas plokščių suvirinimui. Didelė problema yra ta, kad suvirinamos plokštės turi būti iš anksto suformuotos su didelio tikslumo briaunomis ir užtikrinti didelio tikslumo surinkimą. Naudojant nevienodo storio plokščių suvirinimą dvigubu pluoštu, galima prisitaikyti prie skirtingų plokščių tarpų, sandūrinių sujungimų, santykinio storio ir plokščių medžiagų pokyčių. Jis gali suvirinti plokštes su didesnių kraštų ir tarpų tolerancija ir pagerinti suvirinimo greitį bei suvirinimo kokybę.
Pagrindiniai Shuangguangdong nevienodo storio plokščių suvirinimo proceso parametrai gali būti suskirstyti į suvirinimo parametrus ir plokščių parametrus, kaip parodyta paveikslėlyje. Suvirinimo parametrai apima dviejų lazerio spindulių galią, suvirinimo greitį, fokusavimo padėtį, suvirinimo galvutės kampą, dvigubo pluošto sandūrinės jungties pluošto sukimosi kampą ir suvirinimo poslinkį ir kt. Plokštės parametrai apima medžiagos dydį, našumą, apipjaustymo sąlygas, lentos tarpus. tt Dviejų lazerio spindulių galią galima reguliuoti atskirai, atsižvelgiant į skirtingus suvirinimo tikslus. Fokusavimo padėtis paprastai yra plonos plokštės paviršiuje, kad suvirinimo procesas būtų stabilus ir efektyvus. Suvirinimo galvutės kampas paprastai parenkamas maždaug 6. Jei dviejų plokščių storis yra palyginti didelis, galima naudoti teigiamą suvirinimo galvutės kampą, tai yra, lazeris pakreipiamas link plonos plokštės, kaip parodyta paveikslėlyje; kai plokštės storis palyginti mažas, galima naudoti neigiamą suvirinimo galvutės kampą. Suvirinimo poslinkis apibrėžiamas kaip atstumas tarp lazerio židinio ir storos plokštės krašto. Reguliuojant suvirinimo poslinkį galima sumažinti suvirinimo įlenkimų kiekį ir gauti gerą suvirinimo skerspjūvį.
Suvirindami plokštes su dideliais tarpais, galite padidinti efektyvų sijos šildymo skersmenį, pasukdami dvigubą sijos kampą, kad gautumėte geras tarpo užpildymo galimybes. Viršutinės siūlės plotis nustatomas pagal efektyvų dviejų lazerio spindulių pluošto skersmenį, tai yra, pluošto sukimosi kampą. Kuo didesnis sukimosi kampas, tuo platesnis dvigubos sijos šildymo diapazonas ir didesnis viršutinės siūlės dalies plotis. Suvirinimo procese du lazerio spinduliai atlieka skirtingus vaidmenis. Vienas daugiausia naudojamas prasiskverbti per siūlę, o kitas daugiausia naudojamas storai plokštelinei medžiagai išlydyti, kad užpildytų tarpą. Kaip parodyta 6-35 paveiksle, esant teigiamam spindulio sukimosi kampui (priekinė sija veikia storąją plokštę, galinė – suvirinimo siūlę), priekinė sija krinta ant storos plokštės, kad įkaitintų ir išlydytų medžiagą, ir sekantis Lazerio spindulys sukuria prasiskverbimą. Pirmasis lazerio spindulys priekyje gali tik iš dalies ištirpdyti storą plokštę, tačiau jis labai prisideda prie suvirinimo proceso, nes jis ne tik išlydo storos plokštės šoną, kad būtų geriau užpildyti tarpus, bet ir iš anksto sujungia siūlės medžiagą, kad Šios sijos Lengviau suvirinti per jungtis, todėl galima suvirinti greičiau. Suvirinant dvigubu pluoštu, kai sukimosi kampas yra neigiamas (priekinė sija veikia suvirinimo siūlę, o galinė – storą plokštę), dvi sijos turi visiškai priešingą poveikį. Pirmoji sija išlydo jungtį, o antroji – storą plokštę, kad ją užpildytų. tarpas. Šiuo atveju priekinė sija turi suvirinti per šaltą plokštę, o suvirinimo greitis yra mažesnis nei naudojant teigiamą pluošto sukimosi kampą. O dėl ankstesnės sijos pakaitinimo efekto pastaroji sija išlydys daugiau storos plokštelinės medžiagos esant tokiai pat galiai. Tokiu atveju pastarojo lazerio spindulio galia turėtų būti atitinkamai sumažinta. Palyginimui, naudojant teigiamą pluošto sukimosi kampą, galima tinkamai padidinti suvirinimo greitį, o naudojant neigiamą pluošto sukimosi kampą galima pasiekti geresnį tarpo užpildymą. 6-36 paveiksle parodyta skirtingų sijos sukimosi kampų įtaka suvirinimo siūlės skerspjūviui.
3.4 Didelių storų plokščių suvirinimas dvigubu spinduliu lazeriu Gerėjant lazerio galios lygiui ir pluošto kokybei, didelių storų plokščių suvirinimas lazeriu tapo realybe. Tačiau kadangi didelės galios lazeriai yra brangūs, o didelių storų plokščių suvirinimui paprastai reikia metalo užpildo, faktinėje gamyboje yra tam tikrų apribojimų. Dviejų spindulių lazerinio suvirinimo technologijos naudojimas gali ne tik padidinti lazerio galią, bet ir padidinti efektyvų pluošto šildymo skersmenį, padidinti gebėjimą ištirpinti užpildo laidą, stabilizuoti lazerio rakto skylutę, pagerinti suvirinimo stabilumą ir pagerinti suvirinimo kokybę.
Paskelbimo laikas: 2024-04-29
