Yn ferliking mei tradisjonele lastechnology,laserlassenhat ûnfergelykbere foardielen yn lasnauwkeurigens, effisjinsje, betrouberens, automatisearring en oare aspekten. Yn 'e lêste 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 belofte produksjetechnologyen yn 'e 21e iuw.
1. Oersjoch fan dûbele balkelaserlassen
Dûbele beamlaserlassenis om optyske metoaden te brûken om deselde laser te skieden yn twa aparte ljochtstrielen foar lassen, of om twa ferskillende soarten lasers te brûken om te kombinearjen, lykas CO2-laser, Nd: YAG-laser en heechfermogen healgeleiderlaser. Alle kinne wurde kombineare. It waard benammen foarsteld om de oanpassingsfermogen fan laserlassen oan gearstallingsnauwkeurigens op te lossen, de stabiliteit fan it lasproses te ferbetterjen en de kwaliteit fan 'e las te ferbetterjen. Dûbele striellaserlassenkin it lastemperatuerfjild handich en fleksibel oanpasse troch de strielenerzjyferhâlding, strielôfstân, en sels it enerzjyferdielingspatroan fan 'e twa laserstrielen te feroarjen, wêrtroch it besteanspatroan fan it kaaisgat en it streampatroan fan floeiber metaal yn 'e smeltende plas feroaret. Biedet in bredere kar oan lasprosessen. It hat net allinich de foardielen fan gruttelaserlassenpenetraasje, hege snelheid en hege presyzje, mar is ek geskikt foar materialen en gewrichten dy't lestich te lassen binne mei konvinsjonelelaserlassen.
Foar dûbele beamlaserlassen, wy beprate earst de ymplemintaasjemetoaden fan dûbele striellaser. Wiidweidige literatuer lit sjen dat d'r twa haadmanieren binne om dûbele striellassen te berikken: transmissiefokussearring en refleksjefokussearring. Spesifyk wurdt ien berikt troch de hoeke en ôfstân fan twa lasers oan te passen fia fokusspegels en kollimearjende spegels. De oare wurdt berikt troch in laserboarne te brûken en dan te fokussearjen fia reflektearjende spegels, transmissive spegels en wigfoarmige spegels om dûbele strielen te berikken. Foar de earste metoade binne d'r benammen trije foarmen. De earste foarm is om twa lasers te keppeljen fia optyske fezels en se te splitsen yn twa ferskillende strielen ûnder deselde kollimearjende spegel en fokusspegel. De twadde is dat twa lasers laserstrielen útfiere fia har respektive laskoppen, en in dûbele striel wurdt foarme troch de romtlike posysje fan 'e laskoppen oan te passen. De tredde metoade is dat de laserstriel earst splitst wurdt troch twa spegels 1 en 2, en dan fokussearre wurdt troch twa fokusspegels 3 en 4 respektivelik. De posysje en ôfstân tusken de twa fokuspunten kinne oanpast wurde troch de hoeken fan 'e twa fokusspegels 3 en 4 oan te passen. De twadde metoade is om in fêste-steatlaser te brûken om it ljocht te splitsen om dûbele strielen te berikken, en de hoeke en ôfstân oan te passen fia in perspektyfspegel en in fokusspegel. De lêste twa ôfbyldings yn 'e earste rige hjirûnder litte it spektroskopyske systeem fan in CO2-laser sjen. De platte spegel wurdt ferfongen troch in wigfoarmige spegel en foar de fokusspegel pleatst om it ljocht te splitsen om parallel ljocht mei dûbele strielen te berikken.
Nei it begripen fan 'e ymplemintaasje fan dûbele balken, litte wy koart de lasprinsipes en metoaden yntrodusearje. Yn 'e dûbele balkelaserlassenproses, binne der trije mienskiplike beamarranzjeminten, nammentlik seriële arranzjemint, parallelle arranzjemint en hybride arranzjemint. doek, dat is, der is in ôfstân yn sawol de lasrjochting as de fertikale lasrjochting. Lykas te sjen is yn 'e lêste rige fan' e figuer, neffens de ferskillende foarmen fan lytse gatten en smeltende plassen dy't ferskine ûnder ferskillende puntôfstân tidens it seriële lasproses, kinne se fierder wurde ferdield yn ienkele smelten. Der binne trije steaten: plasse, mienskiplike smeltende plasse en skieden smeltende plasse. De skaaimerken fan ienkele smeltende plasse en skieden smeltende plassen binne fergelykber mei dy fan ienkelelaserlassen, lykas te sjen is yn it numerike simulaasjediagram. Der binne ferskillende proseseffekten foar ferskillende typen.
Type 1: Under in bepaalde plakôfstân foarmje twa kaaisgatten fan 'e striel in mienskiplik grut kaaisgat yn deselde smeltende plas; foar type 1 wurdt rapportearre dat ien ljochtstriel brûkt wurdt om in lyts gat te meitsjen, en de oare ljochtstriel wurdt brûkt foar it lassen fan waarmtebehanneling, wat de strukturele eigenskippen fan hege koalstofstiel en legearingsstiel effektyf kin ferbetterje.
Type 2: Fergrutsje de puntôfstân yn deselde smeltende plas, skied de twa strielen yn twa ûnôfhinklike kaaisgatten, en feroarje it streampatroan fan 'e smeltende plas; foar type 2 is syn funksje lykweardich oan twa elektronenstriellassen, ferminderet laspatten en unregelmjittige lassen by de passende brânpuntsôfstân.
Type 3: Fergrutsje de puntôfstân fierder en feroarje de enerzjyferhâlding fan 'e twa balken, sadat ien fan 'e twa balken brûkt wurdt as waarmteboarne om foar- of nei-lassen te ferwurkjen tidens it lasproses, en de oare balke brûkt wurdt om lytse gatten te generearjen. Foar type 3 fûn de stúdzje dat de twa balken in kaaisgat foarmje, it lytse gat net maklik yn te klappen is, en de las net maklik poaren produseart.
2. De ynfloed fan it lasproses op de laskwaliteit
Effekt fan seriële striel-enerzjyferhâlding op lasnaadfoarming
As it laserfermogen 2kW is, is de lassnelheid 45 mm/s, is de defokushoeveelheid 0 mm, en is de strielôfstân 3 mm, is de foarm fan it lasflak by it feroarjen fan RS (RS = 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) lykas werjûn yn 'e ôfbylding. As RS = 0.50 en 2.00 is de las yn gruttere mjitte yndeukt, en is der mear spatten oan 'e râne fan' e las, sûnder regelmjittige fiskskaalpatroanen te foarmjen. Dit komt om't as de strielenerzjyferhâlding te lyts of te grut is, de laserenerzjy te konsintrearre is, wêrtroch't it lasergat earnstiger oscilleret tidens it lasproses, en de terugslagdruk fan 'e stoom feroarsaket it útstjitten en spatten fan it smeltende metaal yn 'e smeltende plas; Oermjittige waarmte-ynfier feroarsaket dat de penetraasjedjipte fan 'e smeltende plas oan' e aluminiumlegeringkant te grut is, wêrtroch't in depresje ûntstiet ûnder ynfloed fan swiertekrêft. As RS = 0,67 en 1,50 is, is it fiskskaalpatroan op it lasflak unifoarm, is de lasfoarm moaier, en binne der gjin sichtbere lasbarsten, poaren en oare lasdefekten op it lasflak. De dwerstrochsneedfoarmen fan 'e lassen mei ferskillende strielenerzjyferhâldingen RS binne lykas werjûn yn 'e figuer. De dwerstrochsneed fan 'e lassen hat in typyske "wynglêsfoarm", wat oanjout dat it lasproses wurdt útfierd yn laser djippe penetraasjelasmodus. RS hat in wichtige ynfloed op 'e penetraasjedjipte P2 fan 'e las oan 'e aluminiumlegeringkant. As de strielenerzjyferhâlding RS = 0,5 is, is P2 1203,2 mikron. As de strielenerzjyferhâlding RS = 0,67 en 1,5 is, wurdt P2 signifikant fermindere, dy't respektivelik 403,3 mikron en 93,6 mikron binne. As de strielenerzjyferhâlding RS = 2 is, is de laspenetraasjedjipte fan 'e dwerstrochsneed fan' e naad 1151,6 mikron.
Effekt fan parallelle striel-enerzjyferhâlding op lasnaadfoarming
As it laserfermogen 2.8kW is, de lassnelheid 33mm/s, de defokushoeveelheid 0mm en de strielôfstân 1mm, wurdt it lasflak krigen troch de strielenerzjyferhâlding te feroarjen (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4). It uterlik wurdt werjûn yn 'e figuer. As RS=2 is, is it fiskskaalpatroan op it oerflak fan 'e las relatyf ûnregelmjittich. It oerflak fan 'e las dat krigen wurdt troch de oare fiif ferskillende strielenerzjyferhâldingen is goed foarme, en binne d'r gjin sichtbere defekten lykas poaren en spatten. Dêrom, yn ferliking mei seriële dûbele striellaserlassen, it lasoerflak mei parallelle dûbele balken is unifoarmer en moaier. As RS = 0.25 is, is der in lichte ferleging yn 'e las; as de strielenerzjyferhâlding stadichoan tanimt (RS = 0.5, 0.67 en 1.5), is it oerflak fan 'e las unifoarm en wurdt der gjin ferleging foarme; as de strielenerzjyferhâlding lykwols fierder tanimt (RS = 1.50, 2.00), binne der ferlegings op it oerflak fan 'e las. As de strielenerzjyferhâlding RS = 0.25, 1.5 en 2 is, is de dwerssnitfoarm fan 'e las "wynglêsfoarmich"; as RS = 0.50, 0.67 en 1 is, is de dwerssnitfoarm fan 'e las "trechterfoarmich". As RS = 4 wurde net allinich skuorren oan 'e ûnderkant fan' e las generearre, mar wurde ek wat poaren generearre yn it midden en ûnderste diel fan 'e las. As RS = 2 ferskine grutte prosespoaren yn 'e las, mar ferskine gjin skuorren. As RS = 0,5, 0,67 en 1,5 is de penetraasjedjipte P2 fan 'e las oan' e aluminiumlegearingkant lytser, en de dwerstrochsneed fan 'e las is goed foarme en wurde gjin dúdlike lasfouten foarme. Dit lit sjen dat de striel-enerzjyferhâlding tidens parallel dûbele striellaserlassen ek in wichtige ynfloed hat op laspenetraasje en lasfouten.
Parallelle balke - it effekt fan balkeôfstân op lasnaadfoarming
As it laserfermogen 2.8kW is, de lassnelheid 33mm/s, de defokushoeveelheid 0mm is, en de strielenerzjyferhâlding RS=0.67, feroarje dan de strielôfstân (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) om de morfology fan it lasflak te krijen lykas de ôfbylding sjen lit. As d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm is it oerflak fan 'e las glêd en flak, en de foarm is moai; it fiskskaalpatroan fan 'e las is regelmjittich en moai, en d'r binne gjin sichtbere poaren, barsten en oare defekten. Dêrom is it lasflak ûnder de omstannichheden mei fjouwer strielôfstân goed foarme. Derneist, as d=2 mm, wurde twa ferskillende lassen foarme, wat oanjout dat de twa parallelle laserstrielen net mear op in smeltende plas ynwurkje, en gjin effektive dûbele striellaserhybridelassen foarmje kinne. As de strielôfstân 0.5 mm is, is de lasnaad "trechterfoarmich", de penetraasjedjipte P2 fan 'e lasnaad oan 'e kant fan 'e aluminiumlegering is 712.9 mikron, en binne der gjin skuorren, poaren en oare defekten yn 'e lasnaad. As de strielôfstân bliuwt tanimme, nimt de penetraasjedjipte P2 fan 'e lasnaad oan 'e kant fan 'e aluminiumlegering signifikant ôf. As de strielôfstân 1 mm is, is de penetraasjedjipte fan 'e lasnaad oan 'e kant fan 'e aluminiumlegering mar 94.2 mikron. As de strielôfstân fierder tanimt, foarmet de lasnaad gjin effektive penetraasje oan 'e kant fan 'e aluminiumlegering. Dêrom, as de strielôfstân 0.5 mm is, is it dûbele strielrekombinaasje-effekt it bêste. As de strielôfstân tanimt, nimt de laswaarmte-ynfier skerp ôf, en wurdt it twastriellaserrekombinaasje-effekt stadichoan minder.
It ferskil yn lasmorfology wurdt feroarsake troch de ferskillende stream en koelende stolling fan 'e smeltende plas tidens it lasproses. De numerike simulaasjemetoade kin net allinich de spanningsanalyse fan 'e smeltende plas yntuïtiver meitsje, mar ek de eksperimintele kosten ferminderje. De ôfbylding hjirûnder lit de feroarings sjen yn 'e sydsmeltplas mei in inkele beam, ferskillende arranzjeminten en puntôfstân. De wichtichste konklúzjes binne: (1) Tidens de ienige beamlaserlassenproses, de djipte fan it smeltende badgat is it djipst, d'r is in ferskynsel fan gatynstoarting, de gatwand is ûnregelmjittich, en de streamfjildferdieling tichtby de gatwand is ûngelikense; tichtby it efterste oerflak fan it smeltende bad is de weromstreaming sterk, en d'r is opwaartse weromstreaming oan 'e ûnderkant fan it smeltende bad; de streamfjildferdieling fan it oerflak fan it smeltende bad is relatyf unifoarm en stadich, en de breedte fan it smeltende bad is ûngelikense lâns de djipterjochting. D'r is fersteuring feroarsake troch de weromslachdruk fan 'e muorre yn it smeltende bad tusken de lytse gatten yn dûbele balkelaserlassen, en it bestiet altyd lâns de djipterjochting fan 'e lytse gatten. As de ôfstân tusken de twa strielen trochgiet mei tanimmen, giet de enerzjytichtens fan 'e striel stadichoan oer fan in inkele pyk nei in dûbele pyksteat. Der is in minimale wearde tusken de twa pieken, en de enerzjytichtens nimt stadichoan ôf. (2) Foar dûbele striellaserlassen, as de puntôfstân 0-0.5 mm is, nimt de djipte fan 'e lytse gatten fan 'e smeltende plas wat ôf, en it algemiene streamgedrach fan 'e smeltende plas is fergelykber mei dat fan ienbalke-laserlassen; as de puntôfstân boppe 1 mm is, binne de lytse gatten folslein skieden, en tidens it lasproses is der hast gjin ynteraksje tusken de twa lasers, wat lykweardich is oan twa opienfolgjende/twa parallelle ienbeamlaserlassen mei in krêft fan 1750W. Der is hast gjin foarferwaarmingseffekt, en it streamgedrach fan 'e smeltende plas is fergelykber mei dat fan ienbeamlaserlassen. (3) As de puntôfstân 0,5-1 mm is, is it muorreoerflak fan 'e lytse gatten flakker yn 'e twa arranzjeminten, nimt de djipte fan 'e lytse gatten stadichoan ôf, en de boaiem skiedt stadichoan. De steuring tusken de lytse gatten en de stream fan 'e oerflaktesmeltende plas is op 0,8 mm. It sterkst. By serielassen nimt de lingte fan 'e smeltende plas stadichoan ta, de breedte is it grutst as de puntôfstân 0,8 mm is, en it foarferwaarmingseffekt is it dúdlikst as de puntôfstân 0,8 mm is. It effekt fan Marangoni-krêft ferswakket stadichoan, en mear metaalfloeistof streamt nei beide kanten fan 'e smeltende plas. Meitsje de ferdieling fan 'e smelbreedte unifoarmer. By parallel lassen nimt de breedte fan 'e smeltende plas stadichoan ta, en de lingte is maksimaal 0,8 mm, mar der is gjin foarferwaarmingseffekt; de weromstreaming tichtby it oerflak feroarsake troch de Marangoni-krêft bestiet altyd, en de nei ûnderen lizze weromstreaming oan 'e ûnderkant fan it lytse gat ferdwynt stadichoan; it streamfjild fan 'e dwersdoorsnede is net sa goed as yn searjes, de steuring beynfloedet amper de stream oan beide kanten fan 'e smeltende plas, en de breedte fan 'e smeltende plas is ûngelikense ferdield.
Pleatsingstiid: 12 oktober 2023
