Keevitamine on protsess, mille käigus ühendatakse kaks või enam metalli kuumuse abil. Keevitamine hõlmab tavaliselt materjali kuumutamist sulamistemperatuurini, nii et alusmetall sulab ja täidab vuukide vahelised tühimikud, moodustades tugeva ühenduse. Laserkeevitus on ühendusmeetod, mis kasutab laserit soojusallikana.
Võtame näiteks kandilise korpusega aku: aku südamik on laseriga ühendatud mitme osa kaudu. Kogu laserkeevitusprotsessi käigus on materjali ühenduse tugevus, tootmise efektiivsus ja defektide määr kolm küsimust, millele tööstusharu kõige rohkem tähelepanu pöörab. Materjali ühenduse tugevust saab kajastada metallograafilise läbitungimissügavuse ja -laiusega (mis on tihedalt seotud laservalgusallikaga); tootmise efektiivsus on peamiselt seotud laservalgusallika töötlemisvõimega; defektide määr on peamiselt seotud laservalgusallika valikuga; seetõttu käsitleb see artikkel turul levinumaid. Läbi viiakse mitme laservalgusallika lihtne võrdlus, et aidata kaastöötajaid.
Sestlaserkeevituson sisuliselt valguse soojuseks muundamise protsess, milles osalevad mitmed võtmeparameetrid: kiire kvaliteet (BBP, M2, hajumisnurk), energiatihedus, südamiku läbimõõt, energiajaotuse vorm, adaptiivne keevituspea, töötlemine. Protsessiaknaid ja töödeldavaid materjale kasutatakse peamiselt nendest suundadest lähtuvate laservalgusallikate analüüsimiseks ja võrdlemiseks.
Ühe- ja mitmemoodiliste laserite võrdlus
Ühemoodilise ja mitmemoodilise definitsioon:
Üksikrežiim viitab laseri energia ühele jaotusmustrile kahemõõtmelisel tasapinnal, samas kui mitmerežiim viitab ruumilisele energia jaotusmustrile, mis moodustub mitme jaotusmustri superpositsioonist. Üldiselt saab kiire kvaliteedi M2 teguri suurust kasutada selleks, et hinnata, kas kiudlaseri väljund on ühemoodiline või mitmemoodiline: M2 alla 1,3 on puhas ühemoodiline laser, M2 vahemikus 1,3 kuni 2,0 on kvaasiühemoodiline laser (vähemoodiline) ja M2 üle 2,0 mitmemoodiliste laserite puhul.
Sestlaserkeevituson sisuliselt valguse soojuseks muundamise protsess, milles osalevad mitmed võtmeparameetrid: kiire kvaliteet (BBP, M2, hajumisnurk), energiatihedus, südamiku läbimõõt, energiajaotuse vorm, adaptiivne keevituspea, töötlemine. Protsessiaknaid ja töödeldavaid materjale kasutatakse peamiselt nendest suundadest lähtuvate laservalgusallikate analüüsimiseks ja võrdlemiseks.
Ühe- ja mitmemoodiliste laserite võrdlus
Ühemoodilise ja mitmemoodilise definitsioon:
Üksikrežiim viitab laseri energia ühele jaotusmustrile kahemõõtmelisel tasapinnal, samas kui mitmerežiim viitab ruumilisele energia jaotusmustrile, mis moodustub mitme jaotusmustri superpositsioonist. Üldiselt saab kiire kvaliteedi M2 teguri suurust kasutada selleks, et hinnata, kas kiudlaseri väljund on ühemoodiline või mitmemoodiline: M2 alla 1,3 on puhas ühemoodiline laser, M2 vahemikus 1,3 kuni 2,0 on kvaasiühemoodiline laser (vähemoodiline) ja M2 üle 2,0 mitmemoodiliste laserite puhul.
Nagu joonisel näidatud: joonis b näitab ühe põhimoodi energiajaotust ning energiajaotus mis tahes suunas, mis läbib ringi keskpunkti, on Gaussi kõvera kujul. Joonis a näitab mitmemoodilist energiajaotust, mis on ruumiline energiajaotus, mis moodustub mitme üksiku lasermoodi superpositsioonist. Mitmemoodilise superpositsiooni tulemuseks on lameda ülaosaga kõver.
Levinumad ühemoodilised laserid: IPG YLR-2000-SM, kus SM on lühend sõnadest Single Mode. Arvutustes kasutatakse fookuspunkti suuruse arvutamiseks kollimeeritud fookust 150–250, energiatihedus on 2000 W ja võrdluseks kasutatakse fookuse energiatihedust.
Ühe- ja mitmerežiimiliste režiimide võrdluslaserkeevitusefektid
Ühemoodiline laser: väike südamiku läbimõõt, kõrge energiatihedus, tugev läbitungimisvõime, väike kuummõjutsoon, sarnane terava noaga, eriti sobiv õhukeste plaatide keevitamiseks ja kiireks keevitamiseks ning seda saab kasutada galvanomeetritega väikeste osade ja väga peegeldavate osade (äärmiselt peegeldavate osade) kõrvade, ühendusdetailide jms töötlemiseks, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel. Ühemoodilisel laseril on väiksem võtmeauk ja piiratud maht sisemist kõrgsurvemetalli auru, seega sellel üldiselt puuduvad defektid, näiteks sisemised poorid. Madalatel kiirustel on välimus kare ilma kaitsva õhu puhumiseta. Suuretel kiirustel lisandub kaitse. Gaasi töötlemise kvaliteet on hea, efektiivsus on kõrge, keevisõmblused on siledad ja tasased ning saagikuse määr on kõrge. Sobib virnkeevitamiseks ja läbitungkeevitamiseks.
Mitmerežiimne laser: suur südamiku läbimõõt, veidi madalam energiatihedus kui üherežiimsel laseril, nüri nuga, suurem võtmeauk, paksem metallkonstruktsioon, väiksem sügavuse ja laiuse suhe ning sama võimsuse juures on läbitungimissügavus 30% madalam kui üherežiimsel laseril, seega sobib see kasutamiseks põkk-keevituse ja paksude plaatide töötlemiseks suurte montaaživahedega.
Komposiitrõnga laserkontrast
Hübriidkeevitus: 915 nm lainepikkusega pooljuhtlaserkiir ja 1070 nm lainepikkusega kiudlaserkiir on ühendatud samasse keevituspeasse. Kaks laserkiirt on koaksiaalselt jaotatud ja kahe laserkiire fokaaltasandit saab paindlikult reguleerida, nii et tootel on nii pooljuhtlaserkeevitusvõimed pärast keevitamist. Efekt on ere ja kiudaineid meenutava sügavusegalaserkeevitus.
Pooljuhtides kasutatakse sageli üle 400 μm suurust valguslaiku, mis vastutab peamiselt materjali eelsoojendamise, materjali pinna sulatamise ja kiudlaseri materjali neeldumiskiiruse suurendamise eest (laseri materjali neeldumiskiirus suureneb temperatuuri tõustes).
Rõngaslaser: Kaks kiudlasermoodulit kiirgavad laservalgust, mis kandub materjali pinnale komposiitkiu (silindrilises optilises kius olev rõngaskiud) kaudu.
Kaks rõngakujulise punktiga laserkiirt: välimine rõngas vastutab võtmeaugu ava laiendamise ja materjali sulatamise eest ning sisemine rõngaslaser vastutab läbitungimissügavuse eest, võimaldades üliväikese pritsmetega keevitamist. Sisemise ja välimise rõnga laseri südamiku läbimõõtu saab vabalt sobitada ning südamiku läbimõõtu saab vabalt sobitada. Protsessi aken on paindlikum kui ühe laserkiire puhul.
Komposiit-ringkeevituse efektide võrdlus
Kuna hübriidkeevitus on pooljuhtide soojusjuhtivuskeevituse ja kiudoptilise sügava läbitungimisega keevituse kombinatsioon, on välimise rõnga läbitungimine madalam, metallograafiline struktuur on teravam ja saledam; samal ajal on välimus soojusjuhtiv, sulavannil on väikesed kõikumised, suur ulatus ja sulavann on stabiilsem, peegeldades siledamat välimust.
Kuna rõngaslaser on sügava läbitungimisega keevitamise ja sügava läbitungimisega keevitamise kombinatsioon, võib ka välimine rõngas tekitada läbitungimissügavuse, mis võib võtmeaugu ava tõhusalt laiendada. Sama võimsuse juures on läbitungimissügavus suurem ja metallograafia paksem, kuid samal ajal on sulavanni stabiilsus veidi väiksem kui optilise kiu pooljuhtide keevitamisel. Optilise kiu pooljuhtide kõikumine on veidi suurem kui komposiitkeevitamisel ja karedus on suhteliselt suur.
Postituse aeg: 20. okt 2023
