Võrreldes traditsioonilise keevitustehnoloogiaga,laserkeevitusomab võrratuid eeliseid keevitamise täpsuse, tõhususe, töökindluse, automatiseerimise ja muude aspektide osas. Viimastel aastatel on see kiiresti arenenud autode, energeetika, elektroonika ja muudes valdkondades ning seda peetakse üheks 21. sajandi lootustandvamaks tootmistehnoloogiaks.
1. Topelttala ülevaadelaserkeevitus
Topelttalalaserkeevituson kasutada optilisi meetodeid, et eraldada sama laser keevitamiseks kaheks eraldi valguskiireks või kasutada kombineerimiseks kahte erinevat tüüpi laserit, nagu CO2 laser, Nd: YAG laser ja suure võimsusega pooljuhtlaser. Kõike saab kombineerida. Seda tehti peamiselt selleks, et lahendada laserkeevituse kohandatavus montaaži täpsusega, parandada keevitusprotsessi stabiilsust ja parandada keevisõmbluse kvaliteeti. Topelttalalaserkeevitussaab mugavalt ja paindlikult reguleerida keevitustemperatuuri välja, muutes kiirte energiasuhet, kiirte vahekaugust ja isegi kahe laserkiire energiajaotusmustrit, muutes võtmeaugu olemasolu mustrit ja vedela metalli voolumustrit sulabasseinis. Pakub laiemat valikut keevitusprotsesse. Sellel pole mitte ainult suured eelisedlaserkeevitusläbitungiv, kiire kiirus ja kõrge täpsus, kuid sobib ka materjalidele ja liitekohtadele, mida on raske tavaliste keevitusseadmetega keevitadalaserkeevitus.
Topelttala jaokslaserkeevitus, arutame esmalt topeltkiire laseri rakendusmeetodeid. Põhjalik kirjandus näitab, et topeltkiirega keevitamise saavutamiseks on kaks peamist võimalust: ülekande teravustamine ja peegelduse teravustamine. Täpsemalt, üks saavutatakse kahe laseri nurga ja vahekauguse reguleerimisega teravustamispeeglite ja kollimeerivate peeglite kaudu. Teine saavutatakse laserallika kasutamisega ja seejärel fokusseerimisega peegeldavate peeglite, läbilaskvate peeglite ja kiilukujuliste peeglite abil, et saavutada topeltkiir. Esimese meetodi puhul on peamiselt kolm vormi. Esimene vorm on ühendada kaks laserit läbi optiliste kiudude ja jagada need kaheks erinevaks kiireks sama kollimeeriva peegli ja teravustamispeegli all. Teine on see, et kaks laserit väljastavad laserkiire oma vastavate keevituspeade kaudu ja topeltkiir moodustatakse keevituspeade ruumilise asukoha reguleerimise teel. Kolmas meetod seisneb selles, et laserkiir jagatakse esmalt läbi kahe peegli 1 ja 2 ning seejärel fokusseeritakse vastavalt kahe teravustamispeegli 3 ja 4 abil. Kahe fookuspunkti asendit ja kaugust saab reguleerida kahe teravustamispeegli 3 ja 4 nurkade reguleerimisega. Teine meetod on kasutada pooljuhtlaserit valguse jagamiseks, et saavutada topeltkiire, ning reguleerida nurga ja vahekaugus läbi perspektiivpeegli ja teravustamispeegli. Alloleva esimese rea kaks viimast pilti näitavad CO2 laseri spektroskoopilist süsteemi. Lamepeegel asendatakse kiilukujulise peegliga ja asetatakse teravustamispeegli ette, et jagada valgus kahe kiirega paralleelse valguse saavutamiseks.
Pärast topelttalade teostuse mõistmist tutvustame lühidalt keevitamise põhimõtteid ja meetodeid. Kahepoolses talaslaserkeevitusProtsessis on kolm tavalist talade paigutust, nimelt jadapaigutus, paralleelpaigutus ja hübriidpaigutus. riie, see tähendab, et nii keevitussuunas kui ka keevitamise vertikaalsuunas on vahemaa. Nagu on näidatud joonise viimasel real, saab vastavalt väikeste aukude ja sulabasseinide erineva kujuga, mis ilmnevad jadakeevitusprotsessi ajal erinevate täppide vahedega, neid veelgi jagada üksikuteks sulanditeks. Olekuid on kolm: bassein, tavaline sulabassein ja eraldatud sulabassein. Üksiku sulabasseini ja eraldatud sulabasseini omadused on sarnased üksikute sulamite omadustegalaserkeevitus, nagu on näidatud numbrilisel simulatsiooniskeemil. Erinevate tüüpide jaoks on erinevad protsessiefektid.
1. tüüp: teatud punktivahede all moodustavad kaks tala võtmeauku ühise suure võtmeaugu samas sulas; tüübi 1 puhul on teatatud, et ühte valguskiirt kasutatakse väikese augu loomiseks ja teist valguskiirt keevitamiseks kuumtöötlemiseks, mis võib tõhusalt parandada kõrge süsinikusisaldusega terase ja legeerterase struktuurseid omadusi.
Tüüp 2: suurendage sama sulabasseini täppide vahekaugust, eraldage kaks tala kaheks sõltumatuks võtmeaukuks ja muutke sulabasseini voolumustrit; tüübi 2 puhul on selle funktsioon samaväärne kahe elektronkiire keevitusega. Vähendab keevisõmbluse pritsmeid ja ebakorrapäraseid keevisõmblusi sobival fookuskaugusel.
Tüüp 3: suurendage veelgi täppide vahekaugust ja muutke kahe tala energiasuhet nii, et ühte kahest talast kasutataks soojusallikana keevitusprotsessi ajal keevituseelse või -järgse töötlemise teostamiseks ja teist tala. kasutatakse väikeste aukude tekitamiseks. 3. tüübi puhul leiti uuringus, et kaks tala moodustavad võtmeaugu, väikest auku ei ole lihtne kokku variseda ja keevisõmblusest pole lihtne poore tekitada.
2. Keevitusprotsessi mõju keevitamise kvaliteedile
Jadakiire ja energia suhte mõju keevitusõmbluse tekkele
Kui laseri võimsus on 2 kW, keevituskiirus on 45 mm/s, defookuse suurus on 0 mm ja kiirte vahekaugus on 3 mm, on keevispinna kuju RS muutmisel (RS= 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) nagu näidatud joonisel. Kui RS = 0,50 ja 2,00, on keevisõmblus suuremal määral mõlkis ja keevisõmbluse serval on rohkem pritsmeid, ilma et tekiks korrapäraseid kalasoomuse mustreid. Selle põhjuseks on asjaolu, et kui kiire energia suhe on liiga väike või liiga suur, on laseri energia liiga kontsentreeritud, mistõttu laseri auk hakkab keevitusprotsessi ajal tugevamalt võnkuma ning auru tagasilöögirõhk põhjustab sula väljapaiskumise ja pritsimise. basseini metall sulabasseinis; Liigne soojussisend põhjustab alumiiniumisulami poolel oleva sulabasseini läbitungimissügavuse liiga suureks, mis põhjustab gravitatsiooni mõjul depressiooni. Kui RS = 0,67 ja 1,50, on keevispinna kalaskaala muster ühtlane, keevisõmbluse kuju on ilusam ning keevispinnal ei ole nähtavaid keevitamise kuumpragusid, poore ja muid keevitusdefekte. Erinevate talade energiasuhetega RS keevisõmbluste ristlõike kujud on joonisel näidatud. Keevisõmbluste ristlõige on tüüpilise "veiniklaasi" kujuga, mis näitab, et keevitusprotsess toimub lasersügavkeevitusrežiimis. RS mõjutab oluliselt keevisõmbluse läbitungimissügavust P2 alumiiniumisulami poolel. Kui kiire energiasuhe RS = 0,5, on P2 1203,2 mikronit. Kui kiire energiasuhe on RS = 0,67 ja 1,5, väheneb P2 oluliselt, mis on vastavalt 403,3 mikronit ja 93,6 mikronit. Kui tala energiasuhe on RS=2, on liite ristlõike keevisõmbluse läbitungimissügavus 1151,6 mikronit.
Paralleelse tala ja energia suhte mõju keevisõmbluse tekkele
Kui laseri võimsus on 2,8 kW, keevituskiirus on 33 mm/s, defookusaste on 0 mm ja kiirte vahekaugus on 1 mm, saadakse keevispind, muutes kiire energia suhet (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5). , 2, 4) Välimus on näidatud joonisel. Kui RS=2, on kalasoomuster keevisõmbluse pinnal suhteliselt ebakorrapärane. Ülejäänud viie erineva tala energiasuhtega saadud keevisõmbluse pind on hästi vormitud ning puuduvad nähtavad defektid nagu poorid ja pritsmed. Seetõttu võrreldes seeriaviisilise kahekiiregalaserkeevitus, on paralleelsete kahetaladega keevispind ühtlasem ja ilusam. Kui RS=0,25, on keevisõmbluses väike süvendus; tala energiasuhte järkjärgulise suurenemisega (RS=0,5, 0,67 ja 1,5) on keevisõmbluse pind ühtlane ja süvendit ei teki; kui aga tala energiasuhe veelgi suureneb ( RS=1,50, 2,00), kuid keevisõmbluse pinnal on süvendid. Kui kiire energiasuhe RS=0,25, 1,5 ja 2, on keevisõmbluse ristlõike kuju „veiniklaasikujuline“; kui RS=0,50, 0,67 ja 1, on keevisõmbluse ristlõike kuju lehtrikujuline. Kui RS=4, ei teki keevisõmbluse põhjas mitte ainult pragusid, vaid ka mõned poorid keevisõmbluse kesk- ja alaosas. Kui RS=2, tekivad keevisõmbluse sisse suured protsessipoorid, kuid pragusid ei teki. Kui RS = 0,5, 0,67 ja 1,5, on keevisõmbluse läbitungimissügavus P2 alumiiniumisulami poolel väiksem ja keevisõmbluse ristlõige on hästi vormitud ning ilmseid keevitusdefekte ei teki. Need näitavad, et kiire energia suhe paralleelse kahekiirelise laserkeevituse ajal mõjutab oluliselt ka keevisõmbluse läbitungimist ja keevitusdefekte.
Paralleeltala – talade vahekauguse mõju keevisõmbluse tekkele
Kui laseri võimsus on 2,8 kW, keevituskiirus on 33 mm/s, defookusaste on 0 mm ja kiire energiasuhe RS=0,67, muutke kiirte vahekaugust (d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm), et saada. keevispinna morfoloogia, nagu pildil näha. Kui d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, on keevisõmbluse pind sile ja tasane ning kuju on ilus; keevisõmbluse kalasoomusmuster on korrapärane ja ilus ning nähtavaid poore, pragusid ja muid defekte ei ole. Seetõttu on nelja tala vahekauguse tingimustes keevispind hästi vormitud. Lisaks, kui d = 2 mm, moodustuvad kaks erinevat keevisõmblust, mis näitab, et kaks paralleelset laserkiirt ei toimi enam sulabasseinile ega suuda moodustada tõhusat kahekiirelist laserhübriidkeevitust. Kui talade vahekaugus on 0,5 mm, on keevisõmblus “lehtrikujuline”, alumiiniumisulami poolel on keevisõmbluse läbitungimissügavus P2 712,9 mikronit ning keevisõmbluse sees ei ole pragusid, poore ja muid defekte. Talade vahekauguse jätkudes väheneb oluliselt keevisõmbluse läbitungimissügavus P2 alumiiniumisulami poolel. Kui talade vahekaugus on 1 mm, on keevisõmbluse läbitungimissügavus alumiiniumsulami poolel vaid 94,2 mikronit. Kuna talade vahekaugus veelgi suureneb, ei moodusta keevisõmblus alumiiniumisulami poolel tõhusat läbitungimist. Seega, kui talade vahekaugus on 0,5 mm, on topelttala rekombinatsiooniefekt parim. Kiirte vahekauguse suurenedes väheneb keevitussoojussisend järsult ja kahe kiire laseri rekombinatsiooni efekt halveneb järk-järgult.
Erinevus keevisõmbluse morfoloogias on tingitud keevitusprotsessi käigus sulava basseini erinevast voolust ja jahutamisest. Numbriline simulatsioonimeetod ei muuda mitte ainult sulabasseini pingeanalüüsi intuitiivsemaks, vaid vähendab ka katsekulusid. Alloleval pildil on näha muutused külgmise sulamisbasseinis ühe tala, erinevate paigutuste ja punktide vahedega. Peamised järeldused on järgmised: (1) Ühekiire ajallaserkeevitusprotsessi käigus on sulabasseini augu sügavus kõige sügavam, esineb augu kokkuvarisemise nähtus, augu sein on ebakorrapärane ja vooluvälja jaotus augu seina lähedal on ebaühtlane; sulabasseini tagumise pinna lähedal Tagasivool on tugev ja sulabasseini põhjas on tagasivool ülespoole; pinnapealse sulabasseini vooluvälja jaotus on suhteliselt ühtlane ja aeglane ning sulabasseini laius on sügavuse suunas ebaühtlane. Kahekordse tala väikeste aukude vahel on sulabasseinis seina tagasilöögisurve põhjustatud häiredlaserkeevitus, ja see eksisteerib alati väikeste aukude sügavuse suunas. Kuna kahe kiirte vaheline kaugus kasvab jätkuvalt, läheb kiire energiatihedus järk-järgult üle ühest tipust topelttipu olekusse. Kahe tipu vahel on minimaalne väärtus ja energiatihedus väheneb järk-järgult. (2) Topelttala jaokslaserkeevitus, kui punktide vaheline kaugus on 0–0,5 mm, väheneb sulabasseini väikeste aukude sügavus veidi ja sulabasseini üldine voolukäitumine on sarnane ühe tala omagalaserkeevitus; kui täppide vahe on üle 1 mm, on väikesed augud täielikult eraldatud ja keevitusprotsessi ajal kahe laseri vahel peaaegu puudub koostoime, mis võrdub kahe järjestikuse/kahe paralleelse ühekiire laserkeevitusega võimsusega 1750 W. Eelsoojendusefekt peaaegu puudub ja sulabasseini voolu käitumine on sarnane ühekiire laserkeevitusega. (3) Kui punktide vahe on 0,5–1 mm, on väikeste aukude seinapind mõlemas paigutuses lamedam, väikeste aukude sügavus väheneb järk-järgult ja põhi eraldub järk-järgult. Häire väikeste aukude ja pinnapealse sulabasseini voolu vahel on 0,8 mm. Kõige tugevam. Jadakeevituse korral suureneb sulavanni pikkus järk-järgult, laius on suurim, kui punktide vahe on 0,8 mm, ja eelsoojendusefekt on kõige ilmsem, kui punktide vahe on 0,8 mm. Marangoni jõu mõju nõrgeneb järk-järgult ja rohkem metallist vedelikku voolab mõlemale poole sulabasseini. Muutke sulamislaiuse jaotus ühtlasemaks. Paralleelse keevitamise korral suureneb sulabasseini laius järk-järgult ja maksimaalne pikkus on 0,8 mm, kuid eelsoojendusefekt puudub; Marangoni jõu põhjustatud tagasivool pinna lähedal on alati olemas ja väikese augu põhjas allapoole tagasivool kaob järk-järgult; ristlõike vooluväli ei ole nii hea kui See on järjestikku tugev, häire peaaegu ei mõjuta voolu mõlemal pool sulabasseini ja sula laius on jaotunud ebaühtlaselt.
Postitusaeg: 12.10.2023
