Pakutakse välja kahetalaline keevitusmeetod, peamiselt kohanemisvõime lahendamisekslaserkeevituskokkupaneku täpsuse, keevitusprotsessi stabiilsuse ja keevisõmbluse kvaliteedi parandamiseks, eriti õhukeste plaatide ja alumiiniumisulamite keevitamiseks. Topeltkiirega laserkeevitus võib kasutada optilisi meetodeid, et eraldada sama laser keevitamiseks kaheks eraldi valgusvihuks. Samuti saab kombineerimiseks kasutada kahte erinevat tüüpi laserit, CO2 laserit, Nd:YAG laserit ja suure võimsusega pooljuhtlaserit. saab kombineerida. Muutes tala energiat, talade vahekaugust ja isegi kahe tala energiajaotusmustrit, saab keevitustemperatuuri välja mugavalt ja paindlikult reguleerida, muutes avade olemasolu ja vedela metalli voolumustrit sulabasseinis. , pakkudes paremat lahendust keevitusprotsessiks. Valikus on suur valik ühekiire laserkeevitus. Sellel pole mitte ainult suure laserkeevituse läbitungimisvõime, kiire kiiruse ja suure täpsuse eeliseid, vaid sellel on ka suurepärane kohanemisvõime materjalide ja ühendustega, mida on tavapärase laserkeevitusega raske keevitada.
Põhimõtekahekiireline laserkeevitus
Topeltkiirega keevitamine tähendab kahe laserkiire samaaegset kasutamist keevitusprotsessi ajal. Kiirte paigutus, kiirte vahekaugus, kahe kiire vaheline nurk, teravustamisasend ja kahe kiire energiasuhe on kõik topeltkiirega laserkeevituse puhul olulised seadistused. parameeter. Tavaliselt on keevitusprotsessi ajal topelttalade paigutamiseks kaks võimalust. Nagu joonisel näidatud, on üks paigutatud järjestikku piki keevitussuunda. Selline paigutus võib vähendada sulabasseini jahutuskiirust. Vähendab keevisõmbluse kõvenemise kalduvust ja pooride teket. Teine võimalus on paigutada need kõrvuti või risti mõlemale poole keevisõmblust, et parandada kohanemisvõimet keevisõmbluse vahega.
Topeltkiirega laserkeevituspõhimõte
Topeltkiirega keevitamine tähendab kahe laserkiire samaaegset kasutamist keevitusprotsessi ajal. Kiirte paigutus, kiirte vahekaugus, kahe kiire vaheline nurk, teravustamisasend ja kahe kiire energiasuhe on kõik topeltkiirega laserkeevituse puhul olulised seadistused. parameeter. Tavaliselt on keevitusprotsessi ajal topelttalade paigutamiseks kaks võimalust. Nagu joonisel näidatud, on üks paigutatud järjestikku piki keevitussuunda. Selline paigutus võib vähendada sulabasseini jahutuskiirust. Vähendab keevisõmbluse kõvenemise kalduvust ja pooride teket. Teine võimalus on paigutada need kõrvuti või risti mõlemale poole keevisõmblust, et parandada kohanemisvõimet keevisõmbluse vahega.
Tandempaigaldatud kahekiirelise laserkeevitussüsteemi jaoks on kolm erinevat keevitusmehhanismi, olenevalt eesmise ja tagumise tala vahelisest kaugusest, nagu on näidatud alloleval joonisel.
1. Esimest tüüpi keevitusmehhanismi puhul on kahe valgusvihu vaheline kaugus suhteliselt suur. Ühel valgusvihul on suurem energiatihedus ja see keskendub töödeldava detaili pinnale, et tekitada keevitamisel võtmeauke; teine valgusvihk on väiksema energiatihedusega. Kasutatakse ainult soojusallikana keevituseelsel või -järgsel kuumtöötlusel. Selle keevitusmehhanismi abil saab keevitusbasseini jahutuskiirust teatud vahemikus reguleerida, mis on kasulik mõnede kõrge pragude tundlikkusega materjalide (nt kõrge süsinikusisaldusega teras, legeerteras jne) keevitamisel ning võib samuti parandada tugevust. keevisõmblusest.
2. Teist tüüpi keevitusmehhanismide puhul on kahe valgusvihu vaheline fookuskaugus suhteliselt väike. Kaks valguskiirt tekitavad keevitusbasseinis kaks sõltumatut võtmeauku, mis muudab vedela metalli voolumustrit ja aitab vältida kinnikiilumist. See võib kõrvaldada defektid, nagu servad ja keevisõmblused, ning parandada keevisõmbluse moodustumist.
3. Kolmandat tüüpi keevitusmehhanismide puhul on kahe valgusvihu vaheline kaugus väga väike. Sel ajal tekitavad kaks valguskiirt keevitusvannis sama lukuaugu. Võrreldes ühekiire laserkeevitusega, kuna võtmeaugu suurus muutub suuremaks ja seda ei ole lihtne sulgeda, on keevitusprotsess stabiilsem ja gaasi on lihtsam välja lasta, mis on kasulik pooride ja pritsmete vähendamiseks ning pideva, ühtlase ja ilusad keevisõmblused.
Keevitusprotsessi käigus saab kahte laserkiirt teha ka üksteise suhtes teatud nurga all. Keevitusmehhanism on sarnane paralleelse topelttala keevitusmehhanismiga. Katsetulemused näitavad, et kasutades kahte suure võimsusega OO-d, mille nurk on üksteise suhtes 30° ja mille kaugus on 1–2 mm, saab laserkiire abil saada lehtrikujulise võtmeaugu. Võtmeaugu suurus on suurem ja stabiilsem, mis võib keevituskvaliteeti tõhusalt parandada. Praktilistes rakendustes saab kahe valgusvihu vastastikust kombinatsiooni muuta vastavalt erinevatele keevitustingimustele, et saavutada erinevad keevitusprotsessid.
6. Topeltkiire laserkeevituse teostusmeetod
Topeltkiirte saamist saab saavutada kahe erineva laserkiire kombineerimisel või ühe laserkiire jaotada keevitamiseks optilise spektromeetria süsteemi abil kaheks laserkiireks. Valguskiire jagamiseks kaheks paralleelseks erineva võimsusega laserkiireks võib kasutada spektroskoopi või mõnda spetsiaalset optilist süsteemi. Pildil on kaks skemaatilist skeemi valguse jaotamise põhimõtetest, kasutades valgusvihu jaoturitena teravustamispeegleid.
Lisaks saab helkurit kasutada ka valgusvihu jaotajana ning optilise tee viimast reflektorit saab kasutada valgusvihu jaotajana. Seda tüüpi helkurit nimetatakse ka katusetüüpi helkuriks. Selle peegeldav pind ei ole tasane, vaid koosneb kahest tasapinnast. Kahe peegeldava pinna ristumisjoon paikneb peegelpinna keskel sarnaselt katuseharjaga, nagu on näidatud joonisel. Spekroskoopile paistab paralleelne valguskiir, mis peegeldub kahelt erineva nurga all olevalt tasapinnalt, moodustades kaks valguskiirt, ja paistab teravustamispeegli erinevatesse kohtadesse. Pärast teravustamist saadakse töödeldava detaili pinnale teatud kaugusel kaks valguskiirt. Kahe peegeldava pinna vahelise nurga ja katuse asendi muutmisega on võimalik saada erineva fookuskauguse ja paigutusega poolitatud valgusvihku.
Kui kasutate kahte erinevat tüüpilaserkiired to moodustavad topelttala, kombinatsioone on palju. Põhikeevitustöödel saab kasutada kvaliteetset Gaussi energiajaotusega CO2 laserit ning kuumtöötlustöödel abiks ristkülikukujulise energiajaotusega pooljuhtlaserit. Ühest küljest on see kombinatsioon säästlikum. Teisest küljest saab kahe valgusvihu võimsust reguleerida iseseisvalt. Erinevate vuugivormide jaoks saab reguleeritava temperatuurivälja laseri ja pooljuhtlaseri kattumise asendi reguleerimisega, mis sobib väga hästi keevitamiseks. Protsessi juhtimine. Lisaks saab keevitamiseks kombineerida ka YAG laserit ja CO2 laserit topeltkiireks, keevitamiseks kombineerida pidevlaserit ja impulsslaserit ning keevitamiseks kombineerida ka fokuseeritud kiirt ja defokuseeritud kiirt.
7. Topeltkiire laserkeevituse põhimõte
3.1 Tsingitud lehtede topeltkiirega laserkeevitus
Tsingitud terasleht on autotööstuses kõige sagedamini kasutatav materjal. Terase sulamistemperatuur on umbes 1500 ° C, samas kui tsingi keemistemperatuur on ainult 906 ° C. Seetõttu tekib liitkeevitusmeetodi kasutamisel tavaliselt suur hulk tsingiauru, mis põhjustab keevitusprotsessi ebastabiilsuse. , moodustades keevisõmbluses poorid. Ringliidete puhul ei toimu tsingitud kihi lendumine mitte ainult ülemisel ja alumisel pinnal, vaid toimub ka liitepinnal. Keevitusprotsessi käigus paiskub tsingiaur mõnes piirkonnas kiiresti sulabasseini pinnalt välja, samas kui teistes kohtades on tsingiaurul raske sulabasseinist välja pääseda. Basseini pinnal on keevituskvaliteet väga ebastabiilne.
Topeltkiirega laserkeevitus võib lahendada tsingiauru põhjustatud keevituskvaliteedi probleemid. Üks meetod on reguleerida sulabasseini olemasolu aega ja jahutuskiirust, sobitades mõistlikult kahe tala energia, et hõlbustada tsingiaurude väljapääsu; teine meetod on tsingiauru vabastamine eelstantsimise või soonte tegemise teel. Nagu on näidatud joonisel 6-31, kasutatakse keevitamiseks CO2 laserit. YAG laser asub CO2 laseri ees ja seda kasutatakse aukude puurimiseks või soonte lõikamiseks. Eeltöödeldud avad või sooned tagavad järgneva keevitamise käigus tekkiva tsingiauru väljapääsu, vältides selle jäämist sulabasseini ja defektide teket.
3.2 Alumiiniumsulami topeltkiirega laserkeevitus
Alumiiniumisulamimaterjalide eriomaduste tõttu on laserkeevitamise kasutamisel järgmised raskused [39]: alumiiniumisulamil on laseri madal neeldumiskiirus ja CO2 laserkiire pinna esialgne peegeldusvõime ületab 90%; alumiiniumisulamist laserkeevitusõmblusi on lihtne valmistada Poorsus, praod; sulamielementide põletamine keevitamise ajal jne. Ühekordse laserkeevituse kasutamisel on võtmeauku rajamine ja stabiilsuse säilitamine keeruline. Topeltkiirega laserkeevitus võib suurendada võtmeaugu suurust, muutes lukuaugu sulgumise keeruliseks, mis on kasulik gaasilahendusele. Samuti võib see vähendada jahutuskiirust ning vähendada pooride ja keevituspragude teket. Kuna keevitusprotsess on stabiilsem ja pritsmete hulk väheneb, on ka alumiiniumsulamite topelttalakeevitamisel saadav keevispinna kuju oluliselt parem kui ühetala keevitamisel. Joonisel 6-32 on kujutatud 3 mm paksuse alumiiniumisulamist põkkkeevituse keevisõmbluse välimust, kasutades CO2 ühekiirlaserit ja kahekiirelist laserkeevitust.
Uuringud näitavad, et 2 mm paksuse 5000-seeria alumiiniumisulami keevitamisel, kui kahe tala vaheline kaugus on 0,6–1,0 mm, on keevitusprotsess suhteliselt stabiilne ja moodustunud võtmeaugu ava on suurem, mis soodustab magneesiumi aurustumist ja väljumist ajal. keevitusprotsess. Kui kahe tala vaheline kaugus on liiga väike, ei ole ühe tala keevitusprotsess stabiilne. Kui vahemaa on liiga suur, mõjutab see keevituse läbitungimist, nagu on näidatud joonisel 6-33. Lisaks mõjutab keevitamise kvaliteeti oluliselt ka kahe tala energiasuhe. Kui kaks tala, mille vahekaugus on 0,9 mm, on keevitamiseks järjestikku paigutatud, tuleks eelmise tala energiat vastavalt suurendada, nii et kahe tala energiasuhe enne ja pärast oleks suurem kui 1:1. Kasulik on parandada keevitusõmbluse kvaliteeti, suurendada sulamispiirkonda ning saavutada kõrge keevituskiiruse korral sile ja ilus keevisõmblus.
3.3 Ebavõrdse paksusega plaatide topelttala keevitamine
Tööstuslikus tootmises on sageli vaja keevitada kaks või enam erineva paksuse ja kujuga metallplaati, et moodustada splaissplaat. Eriti autotootmises on rätsepatööna keevitatud toorikute kasutamine muutumas üha laiemaks. Erinevate spetsifikatsioonide, pinnakatete või omadustega plaatide keevitamisel saab tugevust suurendada, kulumaterjale vähendada ja kvaliteeti vähendada. Tavaliselt kasutatakse paneelide keevitamisel erineva paksusega plaatide laserkeevitust. Suureks probleemiks on see, et keevitatavad plaadid peavad olema eelvormitud ülitäpsete servadega ja tagama ülitäpse montaaži. Ebavõrdse paksusega plaatide topelttala keevitamise kasutamine võib kohaneda erinevate muutustega plaatide vahedes, põkkliidetes, suhtelises paksuses ja plaadimaterjalides. Sellega saab keevitada suurema serva- ja vahetolerantsiga plaate ning parandada keevituskiirust ja keevituskvaliteeti.
Shuangguangdongi ebavõrdse paksusega plaatide keevitamise peamised protsessiparameetrid saab jagada keevitusparameetriteks ja plaatide parameetriteks, nagu on näidatud joonisel. Keevitusparameetrid hõlmavad kahe laserkiire võimsust, keevituskiirust, fookuse asendit, keevituspea nurka, kahe tala põkkühenduse kiirte pöördenurka ja keevitusnihet jne. Plaatide parameetrid hõlmavad materjali suurust, jõudlust, trimmimistingimusi, plaatide vahesid. jne. Kahe laserkiire võimsust saab reguleerida eraldi vastavalt erinevatele keevitamise eesmärkidele. Fookusasend asub üldiselt õhukese plaadi pinnal, et saavutada stabiilne ja tõhus keevitusprotsess. Keevituspea nurk valitakse tavaliselt umbes 6. Kui kahe plaadi paksus on suhteliselt suur, võib kasutada positiivset keevituspea nurka, see tähendab, et laser on kallutatud õhukese plaadi poole, nagu on näidatud pildil; kui plaadi paksus on suhteliselt väike, võib kasutada negatiivset keevituspea nurka. Keevitusnihe on määratletud kui kaugus laseri fookuse ja paksu plaadi serva vahel. Keevitusnihke reguleerimisega saab vähendada keevisõmbluse mõlgi suurust ja saavutada hea keevisõmbluse ristlõike.
Suurte vahedega plaatide keevitamisel saate tõhusat talasoojenduse läbimõõtu suurendada, pöörates kahekordset tala nurka, et saavutada hea pilu täitmisvõime. Keevisõmbluse ülaosa laiuse määrab kahe laserkiire efektiivne kiire diameeter, see tähendab kiire pöördenurk. Mida suurem on pöördenurk, seda laiem on topelttala kuumutuspiirkond ja seda suurem on keevisõmbluse ülemise osa laius. Kaks laserkiirt mängivad keevitusprotsessis erinevat rolli. Ühte kasutatakse peamiselt õmbluse läbistamiseks, teist aga paksu plaadimaterjali sulatamiseks, et täita tühimikku. Nagu on näidatud joonisel 6-35, langeb kiire positiivse pöördenurga all (eesmine tala mõjub paksule plaadile, tagumine keevisõmblusele) esitala langeb paksule plaadile materjali kuumutamiseks ja sulatamiseks ning järgmine Laserkiir tekitab läbitungimise. Esimene laserkiir ees suudab paksu plaadi ainult osaliselt sulatada, kuid see aitab oluliselt kaasa keevitusprotsessile, sest see mitte ainult ei sulata paksu plaadi külge, et paremini täita tühikuid, vaid ka eelühendab vuugimaterjali nii, et järgmised talad Lihtsam on keevitada läbi vuukide, mis võimaldab kiiremat keevitamist. Negatiivse pöördenurgaga topelttala keevitamisel (eesmine tala mõjub keevisõmblusele ja tagumine tala paksule plaadile) mõjuvad kaks tala täpselt vastupidiselt. Esimene tala sulatab vuugi ja teine tala paksu plaadi selle täitmiseks. lõhe. Sel juhul tuleb esitala läbi külma plaadi keevitada ja keevituskiirus on aeglasem kui positiivse tala pöördenurga kasutamisel. Ja eelmise tala eelsoojendusefekti tõttu sulatab viimane tala sama võimsusega rohkem paksu plaatmaterjali. Sel juhul tuleks viimase laserkiire võimsust vastavalt vähendada. Võrdluseks, positiivse tala pöördenurga kasutamine võib sobivalt suurendada keevituskiirust ja negatiivse tala pöördenurga kasutamine võib saavutada parema pilu täitmise. Joonisel 6-36 on kujutatud erinevate talade pöördenurkade mõju keevisõmbluse ristlõikele.
3.4 Suurte paksude plaatide topeltkiirega laserkeevitus Laseri võimsustaseme ja kiire kvaliteedi paranemisega on suurte paksude plaatide laserkeevitus muutunud reaalsuseks. Kuna suure võimsusega laserid on kallid ja suurte paksude plaatide keevitamiseks on üldjuhul vaja täitematerjali, on tegelikul tootmisel teatud piirangud. Kahe kiirga laserkeevitustehnoloogia kasutamine ei saa mitte ainult suurendada laseri võimsust, vaid suurendada ka efektiivset kiire kuumutamise läbimõõtu, suurendada täitejuhtme sulatamise võimet, stabiliseerida laseri võtmeauku, parandada keevitamise stabiilsust ja parandada keevituskvaliteeti.
Postitusaeg: 29. aprill 2024
