Yn ferliking mei tradisjonele welding technology,laser weldinghat ongeëvenaarde foardielen yn welding krektens, effisjinsje, betrouberens, automatisearring en oare aspekten. Yn 'e ôfrûne jierren hat it him rap ûntwikkele op it mêd fan auto's, enerzjy, elektroanika en oare fjilden, en wurdt beskôge as ien fan' e meast kânsrike produksjetechnologyen yn 'e 21e ieu.
1. Oersjoch fan dûbele beamlaser welding
Dûbele beamlaser weldingis te brûken optyske metoaden te skieden deselde laser yn twa aparte stralen fan ljocht foar welding, of te brûken twa ferskillende soarten lasers te kombinearjen, lykas CO2 laser, Nd: YAG laser en hege-power semiconductor laser. Alles kin wurde kombinearre. It waard foarsteld benammen te lossen de oanpassingsfermogen fan laser welding oan gearkomste krektens, ferbetterjen fan de stabiliteit fan it welding proses, en ferbetterjen fan de kwaliteit fan de weld. Dûbele beamlaser weldingkin maklik en fleksibel oanpasse it welding temperatuer fjild troch it feroarjen fan de beam enerzjy ratio, beam spacing, en sels de enerzjy distribúsje patroan fan de twa laser balken, feroarjen fan it bestean patroan fan de keyhole en de stream patroan fan floeiber metaal yn it smelte swimbad. Biedt in bredere kar fan welding prosessen. It hat net allinnich de foardielen fan gruttelaser weldingpenetraasje, snelle snelheid en hege presyzje, mar is ek geskikt foar materialen en gewrichten dy't dreech te laske mei konvinsjonelelaser welding.
Foar dûbele beamlaser welding, wy earst beprate de útfiering metoaden fan double-beam laser. Wiidweidige literatuer lit sjen dat d'r twa wichtige manieren binne om dûbele-beam-lassen te berikken: transmissiefokus en refleksjefokus. Spesifyk, men wurdt berikt troch it oanpassen fan de hoeke en ôfstân fan twa lasers troch fokus spegels en kollimating spegels. De oare wurdt berikt troch it brûken fan in laser boarne en dan fokus troch reflektearjende spegels, transmissive spegels en wig-foarmige spegels te berikken dûbele balken. Foar de earste metoade binne der benammen trije foarmen. De earste foarm is te keppeljen twa lasers troch optyske fezels en split se yn twa ferskillende balken ûnder deselde kollimating spegel en fokus spegel. De twadde is dat twa lasers útfier laser stralen troch harren respektive welding hollen, en in dûbele beam wurdt foarme troch it oanpassen fan de romtlike posysje fan de welding hollen. De tredde metoade is dat de laser beam earst splitst troch twa spegels 1 en 2, en dan rjochte troch twa fokus spegels 3 en 4 respektivelik. De posysje en ôfstân tusken de twa fokale spots kinne oanpast wurde troch it oanpassen fan de hoeken fan de twa fokus spegels 3 en 4. De twadde metoade is in gebrûk in solid-state laser te splitsen it ljocht te kommen ta dûbele balken, en oanpasse de hoeke en ôfstân troch in perspektyfspegel en in fokusspegel. De lêste twa foto's yn 'e earste rige hjirûnder litte it spektroskopyske systeem fan in CO2-laser sjen. De platte spegel wurdt ferfongen troch in wigfoarmige spegel en pleatst foar de fokusspegel om it ljocht te splitsen om dûbele beam parallel ljocht te berikken.
Nei it begripen fan de ymplemintaasje fan dûbele balken, litte wy koart de weldingprinsipes en metoaden yntrodusearje. Yn de dûbele beamlaser weldingproses, der binne trije mienskiplike beam arranzjeminten, nammentlik serial arrangement, parallel arrangement en hybride arrangement. doek, dat is, der is in ôfstân yn sawol de welding rjochting en de welding fertikale rjochting. Lykas werjûn yn 'e lêste rige fan' e figuer, neffens de ferskillende foarmen fan lytse gatten en smolten puollen dy't ferskine ûnder ferskillende spot spacing tidens de serial welding proses, se kinne wurde fierder ferdield yn inkele melts. D'r binne trije steaten: pool, mienskiplik smelten swimbad en skieden smelten pool. De skaaimerken fan ien smelte pool en skieden smelte pool binne fergelykber mei dy fan singlelaser welding, lykas werjûn yn de numerike simulaasje diagram. D'r binne ferskate proses-effekten foar ferskate soarten.
Type 1: Under in bepaalde spot spacing foarmje twa beam keyholes in mienskiplik grutte keyhole yn deselde raand pool; foar type 1, wurdt rapportearre dat ien beam fan ljocht wurdt brûkt om te meitsjen in lyts gat, en de oare beam fan ljocht wurdt brûkt foar welding waarmte behanneling, dat kin Effektyf ferbetterje de strukturele eigenskippen fan hege koalstof stiel en alloy stiel.
Type 2: Fergrutsje de spot spacing yn deselde raand pool, skiede de twa balken yn twa ûnôfhinklike keyholes, en feroarje de stream patroan fan de smelte pool; foar type 2, syn funksje is lykweardich oan twa elektroanen beam welding, Fermindert weld spatter en ûnregelmjittige welds op it passend focal lingte.
Type 3: Fierder fergrutsje de spot ôfstân en feroarje de enerzjy ratio fan de twa balken, sadat ien fan de twa balken wurdt brûkt as waarmte boarne foar it útfieren fan pre-welding of post-welding ferwurking tidens it welding proses, en de oare balke wurdt brûkt om lytse gatten te generearjen. Foar type 3, de stúdzje fûn dat de twa balken foarmje in keyhole, it lytse gat is net maklik te ynstoarten, en de weld is net maklik te produsearjen poarjes.
2. De ynfloed fan welding proses op welding kwaliteit
Effekt fan serial beam-enerzjy ratio op welding naad formaasje
As de laserkrêft 2kW is, is de lassnelheid 45 mm / s, it defocusbedrach is 0 mm, en de beamôfstân is 3 mm, is de weldflakfoarm by it feroarjen fan RS (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) as werjûn yn de figuer. Wannear't RS = 0,50 en 2,00, de weld wurdt dented yn gruttere mjitte, en der is mear spatter op 'e râne fan' e weld, sûnder foarmje reguliere fisk skaal patroanen. Dit komt om't as de beam-enerzjy-ferhâlding te lyts of te grut is, de laser-enerzjy te konsintrearre is, wêrtroch't de laserpinhole serieuzer oscillere tidens it lasproses, en de recoildruk fan 'e stoom feroarsaket it útwerpen en spatten fan' e smelte pool metaal yn it smelte swimbad; Oermjittige waarmte ynfier feroarsaket de penetraasje djipte fan de smelte swimbad oan de aluminium alloy kant te grut, wêrtroch in depresje ûnder de aksje fan swiertekrêft. Wannear't RS = 0,67 en 1,50, de fisk skaal patroan op de weld oerflak is unifoarm, de weld foarm is moaier, en der binne gjin sichtber welding hot skuorren, poarjes en oare welding mankeminten op de weld oerflak. De dwerstrochsneed foarmen fan de welds mei ferskillende beam enerzjy ferhâldingen RS binne lykas werjûn yn de figuer. De dwerstrochsneed fan 'e welds is yn in typyske "wynglêsfoarm", wat oanjout dat it lasproses wurdt útfierd yn laser-djippe penetraasjelasmodus. RS hat in wichtige ynfloed op de penetraasje djipte P2 fan de weld oan de aluminium alloy kant. As de beam enerzjyferhâlding RS = 0,5, is P2 1203,2 mikron. As de beam enerzjyferhâlding RS = 0,67 en 1,5 is, wurdt P2 signifikant fermindere, dy't respektivelik 403,3 mikron en 93,6 mikron binne. As de beam enerzjy ratio is RS = 2, de weld penetraasje djipte fan de mienskiplike dwerstrochsneed is 1151,6 microns.
Effekt fan parallel beam-enerzjy ratio op welding naad formaasje
As de laserkrêft 2,8 kW is, de weldingsnelheid 33 mm / s, de defocusbedrach is 0 mm, en de beamôfstân is 1 mm, wurdt it weldflak krigen troch it feroarjen fan de beamenerzjyferhâlding (RS = 0,25, 0,5, 0,67, 1,5 , 2, 4) It uterlik wurdt werjûn yn de figuer. Wannear't RS = 2, de fisk skaal patroan op it oerflak fan de weld is relatyf ûnregelmjittich. It oerflak fan de weld krigen troch de oare fiif ferskillende beam enerzjy ferhâldings wurdt goed foarme, en der binne gjin sichtbere mankeminten lykas poarjes en spatter. Dêrom, yn ferliking mei serial dual-beamlaser welding, de weld oerflak mei help fan parallelle dual-beams is mear unifoarm en moai. As RS = 0,25, is der in lichte depresje yn 'e weld; as de beam enerzjy ferhâlding stadichoan nimt ta (RS = 0,5, 0,67 en 1,5), it oerflak fan de weld is unifoarm en gjin depresje wurdt foarme; lykwols, doe't de beam enerzjy ferhâlding fierder ferheget (RS = 1,50, 2,00), ma der binne depressions op it oerflak fan 'e weld. Doe't de beam enerzjy ratio RS = 0,25, 1,5 en 2, de dwerstrochsneed foarm fan de weld is "wyn glass-shaped"; doe't RS = 0,50, 0,67 en 1, is de dwerstrochsneed foarm fan de weld "trechter-shaped". Wannear't RS = 4, net allinnich cracks wurde oanmakke op 'e boaiem fan' e weld, mar ek guon poaren wurde oanmakke yn 'e midden en legere diel fan' e weld. Wannear't RS = 2, ferskine grutte proses poarjes binnen de weld, mar gjin barsten ferskine. Wannear't RS = 0,5, 0,67 en 1,5, de penetraasje djipte P2 fan 'e weld oan' e aluminium alloy kant is lytser, en de dwerstrochsneed fan 'e weld is goed foarme en gjin dúdlike welding mankeminten wurde foarme. Dy litte sjen dat de beam enerzjy ratio ûnder parallel dual-beam laser welding ek hat in wichtige ynfloed op weld penetraasje en welding defekten.
Parallelle beam - it effekt fan beam ôfstân op welding naad formaasje
As de laserkrêft 2,8 kW is, is de lassnelheid 33 mm / s, it defocusbedrach is 0 mm, en de beam-enerzjyferhâlding RS = 0,67, feroarje de beam-ôfstân (d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm) om te krijen de weld oerflak morfology as de foto toant. As d = 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, it oerflak fan 'e weld is glêd en flak, en de foarm is moai; de fisk skaal patroan fan de weld is regelmjittich en moai, en der binne gjin sichtbere poaren, skuorren en oare mankeminten. Dêrom, ûnder de fjouwer beam spacing betingsten, it weld oerflak is goed foarme. Dêrneist, doe't d = 2 mm, foarme twa ferskillende welds, dat docht bliken dat de twa parallelle laser stralen net mear hannelje op in smelte pool, en kin net foarmje in effektive dual-beam laser hybride welding. Doe't de beam spacing is 0,5 mm, de weld is "trechter-shaped", de penetraasje djipte P2 fan de weld oan de aluminium alloy kant is 712,9 microns, en der binne gjin skuorren, poarjes en oare defekten binnen de weld. As de beam spacing bliuwt te fergrutsjen, de penetraasje djipte P2 fan de weld oan de aluminium alloy kant gâns ôfnimt. As de beam ôfstân is 1 mm, de penetraasje djipte fan de weld oan de aluminium alloy kant is mar 94,2 microns. As de beam spacing fierder nimt ta, de weld net foarmje effektive penetraasje op de aluminium alloy kant. Dêrom, as de beam ôfstân is 0.5mm, it dûbel-beam rekombinaasje effekt is it bêste. As de beam spacing nimt ta, de welding waarmte ynput nimt ôf skerp, en de twa-beam laser rekombinaasje effekt stadichoan wurdt slimmer.
It ferskil yn weld morfology wurdt feroarsake troch de ferskillende flow en cooling solidification fan it smelte swimbad tidens it welding proses. De numerike simulaasjemetoade kin net allinich de stressanalyse fan it smelte swimbad yntuïtyf meitsje, mar ek de eksperimintele kosten ferminderje. De foto hjirûnder toant de feroarings yn 'e kant melt pool mei in inkele beam, ferskillende arranzjeminten en spot spacing. De wichtichste konklúzjes binne: (1) Tidens de single-beamlaser weldingproses, de djipte fan 'e smolten pool gat is de djipste, der is in ferskynsel fan gat ynstoarten, it gat muorre is ûnregelmjittich, en de stream fjild ferdieling tichtby it gat muorre is oneffen; tichtby de efterste oerflak fan it smelte swimbad De reflow is sterk, en der is omheech reflow oan 'e boaiem fan' e smelte pool; de stream fjild ferdieling fan it oerflak smelte swimbad is relatyf unifoarm en stadich, en de breedte fan 'e smelte swimbad is uneven lâns de djipte rjochting. Der is steuring feroarsake troch muorre recoil druk yn it smelte swimbad tusken de lytse gatten yn dûbele beamlaser welding, en it bestiet altyd lâns de djipte rjochting fan de lytse gatten. As de ôfstân tusken de twa balken bliuwt te fergrutsjen, de enerzjy tichtens fan de balke stadichoan oergongen fan in inkele pyk nei in dûbele pyk steat. D'r is in minimale wearde tusken de twa peaks, en de enerzjytichtens nimt stadichoan ôf. (2) Foar dûbele beamlaser welding, doe't de spot spacing is 0-0.5mm, de djipte fan 'e smolten swimbad lytse gatten nimt in bytsje ôf, en de totale smolten swimbad flow gedrach is fergelykber mei dat fan single-beamlaser welding; doe't de spot spacing is boppe 1mm, de lytse gatten binne folslein skieden, en tidens de welding proses Der is hast gjin ynteraksje tusken de twa lasers, dat is lykweardich oan twa opienfolgjende / twa parallelle single-beam laser weldings mei in krêft fan 1750W. Der is hast gjin preheating effekt, en de smelte pool flow gedrach is fergelykber mei dy fan single-beam laser welding. (3) As de spot ôfstân is 0.5-1mm, de muorre oerflak fan 'e lytse gatten is platter yn' e twa arranzjeminten, de djipte fan 'e lytse gatten stadichoan fermindert, en de boaiem stadichoan skiedt. De fersteuring tusken de lytse gatten en de stream fan it oerflak smelte swimbad binne op 0.8mm. De sterkste. Foar serial welding, de lingte fan it smelte swimbad stadichoan nimt ta, de breedte is de grutste as de spot spacing is 0.8mm, en de preheating effekt is meast dúdlik as de spot spacing is 0.8mm. It effekt fan Marangoni-krêft wurdt stadichoan swakker, en mear metalen floeistof streamt oan beide kanten fan it smelte swimbad. Meitsje de melt breedte ferdieling mear unifoarm. Foar parallel welding, de breedte fan it smelte swimbad stadichoan ferheget, en de lingte is maksimaal op 0.8mm, mar der is gjin preheating effekt; de reflow tichtby it oerflak feroarsake troch de Marangoni-krêft bestiet altyd, en de delgeande reflow oan 'e boaiem fan' e lytse gat ferdwynt stadichoan; de dwerstrochsneed streaming fjild is net sa goed as It is sterk yn rige, de fersteuring amper ynfloed op de stream oan beide kanten fan it raand swimbad, en de smelte breedte is uneven ferdield.
Post tiid: okt-12-2023
