Fergeliking fan welding effekten fan lasers mei ferskillende kearn diameters

Laser weldingkin berikt wurde mei help fan trochgeande of pulsed laser beams. De prinsipes fanlaser weldingkin wurde ferdield yn waarmte conduction welding en laser djippe penetraasje welding. As de macht tichtens is minder as 104 ~ 105 W / cm2, it is waarmte conduction welding. Op dit stuit, de penetraasje djipte is ûndjip en de welding snelheid is stadich; as de macht tichtens is grutter as 105 ~ 107 W / cm2, de metalen oerflak is konkaaf yn "gaten" fanwege waarmte, foarmje djippe penetraasje welding, dat hat It hat de skaaimerken fan flugge welding snelheid en grutte aspekt ratio. It prinsipe fan termyske conductionlaser weldingis: laser strieling ferwaarmt it oerflak te ferwurkjen, en it oerflak waarmte diffuses nei it ynterieur troch termyske conduction. Troch it kontrolearjen fan laserparameters lykas laserpulsbreedte, enerzjy, pykkrêft en werhellingsfrekwinsje, wurdt it wurkstik smolten om in spesifyk smelte swimbad te foarmjen.

Laser djip penetraasje welding brûkt algemien in trochgeande laser beam te foltôgjen de ferbining fan materialen. It metallurgyske fysike proses is tige ferlykber mei dat fan elektroanenstraallassen, dat is, it enerzjykonverzjemeganisme wurdt foltôge troch in "key-hole" struktuer.

Under laser bestraling mei in hege genôch krêft tichtens, it materiaal ferdampt en lytse gatten wurde foarme. Dit lytse gat fol mei damp is as in swart lichem, absorbearret hast alle enerzjy fan 'e ynfallende beam. De lykwichtstemperatuer yn it gat berikt sa'n 2500°C. De waarmte wurdt oerbrocht fan 'e bûtenmuorre fan' e hege temperatuer gat, wêrtroch't it metaal om it gat hinne smelt. It lytse gat is fol mei hege temperatuer stoom generearre troch de trochgeande ferdamping fan de muorre materiaal ûnder de bestraling fan de beam. De muorren fan it lytse gat wurde omjûn troch gesmolten metaal, en it floeibere metaal wurdt omjûn troch fêste materialen (yn de measte konvinsjonele welding prosessen en laser conduction welding, de enerzjy earst Deposited op it oerflak fan it workpiece en dan ferfierd nei it ynterieur troch oerdracht ). De floeibere stream bûten it gat muorre en de oerflak spanning fan de muorre laach binne yn faze mei de kontinu oanmakke stoom druk yn it gat holte en behâlden in dynamyske lykwicht. De ljochtbalke komt kontinu yn it lytse gat, en it materiaal bûten it lytse gat streamt kontinu. As de ljochtbalke beweecht, is it lytse gat altyd yn in stabile steat fan stream.

Dat wol sizze, it lytse gat en it smolten metaal om de gatmuorre hinne bewege foarút mei de foarútsnelheid fan 'e pilotbalke. De smelte metaal follet it gat oerbleaun neidat it lytse gat is fuorthelle en condenses dêrop, en de weld wurdt foarme. Dit alles bart sa fluch dat lassnelheden maklik ferskate meters per minút berikke kinne.

Nei it begripen fan de basisbegripen fan macht tichtens, termyske conductivity welding, en djip penetraasje welding, wy sille neist útfiere in ferlykjende analyze fan de macht tichtens en metallografyske fazen fan ferskillende kearn diameters.

Fergeliking fan welding eksperiminten basearre op mienskiplike laser kearn diameters op 'e merk:

Power tichtens fan fokale spot posysje fan lasers mei ferskillende kearn diameters

Ut it perspektyf fan macht tichtens, ûnder deselde macht, hoe lytser de kearn diameter, hoe heger de helderheid fan de laser en de mear konsintrearre de enerzjy. As de laser wurdt fergelike mei in skerp mes, hoe lytser de kearndiameter, hoe skerper de laser. De macht tichtens fan de 14um kearn diameter laser is mear as 50 kear dat fan de 100um kearn diameter laser, en it ferwurkjen kapasiteit is sterker. Tagelyk is de hjir berekkene machtstichtens gewoan in ienfâldige gemiddelde tichtheid. De eigentlike enerzjyferdieling is in ungefearde Gaussyske ferdieling, en de sintrale enerzjy sil ferskate kearen de gemiddelde machtstichtens wêze.

Skematyske diagram fan laser enerzjy distribúsje mei ferskillende kearn diameters

De kleur fan it enerzjyferdielingsdiagram is de enerzjyferdieling. Hoe reader de kleur, hoe heger de enerzjy. De reade enerzjy is it plak dêr't de enerzjy konsintrearre is. Troch de laser-enerzjyferdieling fan laserstralen mei ferskillende kearndiameters kin sjoen wurde dat de laserstraalfront net skerp is en de laserstraal skerp is. Hoe lytser, hoe mear konsintrearre de enerzjy is op ien punt, hoe skerper it is en hoe sterker har penetrearjend fermogen.

Fergeliking fan welding effekten fan lasers mei ferskillende kearn diameters

Fergeliking fan lasers mei ferskate kearndiameters:

(1) It eksperimint brûkt in snelheid fan 150mm / s, fokus posysje welding, en it materiaal is 1 rige aluminium, 2mm dik;

(2) Hoe grutter de kearndiameter, hoe grutter de smeltbreedte, hoe grutter de troch waarmte beynfloede sône, en hoe lytser de ienheidstichtens. Wannear't de kearndiameter grutter is as 200um, is it net maklik om in penetraasjedjipte te berikken op hege-reaksje alloys lykas aluminium en koper, en in hegere Deep penetration welding kin allinich mei hege krêft berikt wurde;

(3) Lytse-core lasers hawwe hege macht tichtens en kin fluch punch keyholes op it oerflak fan materialen mei hege enerzjy en lytse waarmte-oannommen sônes. Lykwols, tagelyk is it oerflak fan 'e weld rûch, en de kâns op ynstoarting fan' e keyhole is heech by low-speed welding, en it keyhole wurdt sletten tidens de welding syklus. De syklus is lang, en mankeminten lykas mankeminten en poaren binne gefoelich foar foarkomme. It is geskikt foar hege-snelheid ferwurkjen of ferwurkjen mei in swing trajekt;

(4) Lasers mei grutte kearndiameter hawwe gruttere ljochte spots en mear ferspraat enerzjy, wêrtroch't se mear geskikt binne foar laser oerflak remelting, cladding, annealing en oare prosessen.