У поређењу са традиционалном технологијом заваривања,ласерско заваривањеима неупоредиве предности у тачности заваривања, ефикасности, поузданости, аутоматизацији и другим аспектима. Последњих година се брзо развија у области аутомобила, енергетике, електронике и других области, и сматра се једном од најперспективнијих производних технологија у 21. веку.
1. Преглед двоструке гределасерско заваривање
Двоструки снопласерско заваривањеје коришћење оптичких метода за раздвајање истог ласера у два одвојена снопа светлости за заваривање, или коришћење две различите врсте ласера за комбиновање, као што су ЦО2 ласер, Нд: ИАГ ласер и полупроводнички ласер велике снаге. Све се може комбиновати. Предложено је углавном да би се решила прилагодљивост ласерског заваривања на тачност монтаже, побољшала стабилност процеса заваривања и побољшао квалитет завара. Двоструки снопласерско заваривањеможе погодно и флексибилно да подеси температурно поље заваривања променом енергетског односа зрака, размака снопа, па чак и шеме дистрибуције енергије два ласерска зрака, мењајући образац постојања кључаонице и образац протока течног метала у растопљеном базену. Пружа већи избор процеса заваривања. Не само да има предности великихласерско заваривањепенетрација, велика брзина и висока прецизност, али је такође погодан за материјале и спојеве које је тешко заварити конвенционалнимласерско заваривање.
За двоструке гределасерско заваривање, прво разматрамо методе имплементације ласера са двоструким снопом. Свеобухватна литература показује да постоје два главна начина да се постигне заваривање са двоструким снопом: фокусирање трансмисије и фокусирање рефлексије. Конкретно, један се постиже подешавањем угла и размака два ласера кроз огледала за фокусирање и колимирајућа огледала. Други се постиже коришћењем ласерског извора, а затим фокусирањем кроз рефлектујућа огледала, трансмисивна огледала и огледала у облику клина како би се постигли двоструки снопови. За први метод постоје углавном три облика. Први облик је спајање два ласера кроз оптичка влакна и њихово раздвајање у два различита зрака испод истог колимационог огледала и огледала за фокусирање. Други је да два ласера емитују ласерске зраке кроз своје одговарајуће главе за заваривање, а двоструки сноп се формира подешавањем просторног положаја глава за заваривање. Трећи метод је да се ласерски сноп прво дели кроз два огледала 1 и 2, а затим фокусира помоћу два огледала за фокусирање 3 и 4. Положај и растојање између две жижне тачке могу се подесити подешавањем углова два огледала за фокусирање 3 и 4. Други метод је коришћење ласера у чврстом стању за раздвајање светлости да би се постигли двоструки снопови и подешавање угла и размак кроз перспективно огледало и огледало за фокусирање. Последње две слике у првом реду испод приказују спектроскопски систем ЦО2 ласера. Равно огледало је замењено огледалом у облику клина и постављено испред огледала за фокусирање како би се светлост поделила како би се постигло паралелно светло са двоструким снопом.
Након разумевања имплементације двоструких греда, хајде да укратко представимо принципе и методе заваривања. У двострукој гредиласерско заваривањеУ процесу, постоје три уобичајена распореда зрака, односно серијски распоред, паралелни распоред и хибридни распоред. тканина, односно постоји размак и у правцу заваривања и у вертикалном смеру заваривања. Као што је приказано у последњем реду слике, према различитим облицима малих рупа и растопљених базена који се појављују под различитим размацима тачака током процеса серијског заваривања, они се могу даље поделити на појединачне растопљене. Постоје три стања: базен, заједнички растопљени базен и одвојени растопљени базен. Карактеристике појединачног растопљеног базена и одвојеног растопљеног базена су сличне онима за појединачниласерско заваривање, као што је приказано на дијаграму нумеричке симулације. Постоје различити ефекти процеса за различите типове.
Тип 1: Под одређеним размаком тачака, две кључаонице формирају заједничку велику кључаоницу у истом таљеном базену; за тип 1, пријављено је да се један сноп светлости користи за стварање мале рупе, а други сноп светлости се користи за термичку обраду заваривања, што може ефикасно побољшати структурна својства челика са високим угљиком и легираног челика.
Тип 2: Повећајте размак тачака у истој таљеној базени, раздвојите две греде у две независне кључаонице и промените образац протока у истопљеном базену; за тип 2, његова функција је еквивалентна заваривању са два електрона. Смањује прскање завара и неправилне заваре на одговарајућој жижној даљини.
Тип 3: Даље повећајте размак између тачака и промените однос енергије два снопа, тако да се један од два снопа користи као извор топлоте за обављање обраде пре или после заваривања током процеса заваривања, а други сноп користи се за стварање малих рупа. За тип 3, студија је открила да две греде формирају кључаоницу, малу рупу није лако срушити, а завар није лако створити поре.
2. Утицај процеса заваривања на квалитет заваривања
Утицај односа серијског снопа и енергије на формирање завареног шава
Када је снага ласера 2кВ, брзина заваривања је 45 мм/с, количина дефокуса је 0 мм, а размак снопа је 3 мм, облик површине вара при промени РС (РС= 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) је као приказано на слици. Када је РС=0,50 и 2,00, шав је у већој мери удубљен, а више прскања на ивици вара, без формирања правилних шара рибље љуске. То је зато што када је однос енергије зрака премали или превелик, енергија ласера је превише концентрисана, што узрокује озбиљније осциловање ласерског отвора током процеса заваривања, а повратни притисак паре изазива избацивање и прскање растопљеног базенски метал у растопљеном базену; Прекомерни унос топлоте узрокује да дубина продирања растопљеног базена на страни легуре алуминијума буде превелика, изазивајући депресију под дејством гравитације. Када су РС=0,67 и 1,50, шара рибљег љуспица на површини вара је уједначена, облик вара је лепши, а на површини завара нема видљивих врућих пукотина, пора и других дефеката заваривања. Облици попречног пресека заварених спојева са различитим односима енергије снопа РС приказани су на слици. Попречни пресек заварених спојева је типичан „облик чаше за вино“, што указује да се процес заваривања одвија у режиму ласерског заваривања дубоког продирања. РС има важан утицај на дубину продирања П2 шава на страни легуре алуминијума. Када је однос енергије зрака РС=0,5, П2 је 1203,2 микрона. Када је однос енергије зрака РС=0,67 и 1,5, П2 је значајно смањен, који су 403,3 микрона и 93,6 микрона респективно. Када је однос енергије снопа РС=2, дубина продирања шава попречног пресека споја је 1151,6 микрона.
Утицај односа паралелног снопа и енергије на формирање завареног шава
Када је снага ласера 2,8кВ, брзина заваривања је 33мм/с, количина дефокуса је 0мм, а размак снопа је 1мм, површина завара се добија променом односа енергије зрака (РС=0,25, 0,5, 0,67, 1,5 , 2, 4) Изглед је приказан на слици. Када је РС=2, узорак рибље љуске на површини завара је релативно неправилан. Површина шава добијена помоћу осталих пет различитих односа енергије зрака је добро обликована и нема видљивих недостатака као што су поре и прскање. Стога, у поређењу са серијским двоструким снопомласерско заваривање, површина завара помоћу паралелних двоструких греда је уједначенија и лепша. Када је РС=0,25, постоји благо удубљење у завару; како се однос енергије снопа постепено повећава (РС=0,5, 0,67 и 1,5), површина шава је уједначена и нема удубљења; међутим, када се однос енергије снопа даље повећава (РС=1,50, 2,00), али постоје удубљења на површини шава. Када је однос енергије зрака РС=0,25, 1,5 и 2, облик попречног пресека шава је „у облику чаше за вино“; када је РС=0,50, 0,67 и 1, облик попречног пресека шава је „левкаст“. Када је РС=4, не само да се стварају пукотине на дну шава, већ се стварају и неке поре у средњем и доњем делу шава. Када је РС=2, унутар вара се појављују велике процесне поре, али се не појављују пукотине. Када су РС=0,5, 0,67 и 1,5, дубина продирања П2 шава на страни легуре алуминијума је мања, а попречни пресек шава је добро обликован и не стварају се очигледни дефекти заваривања. Ово показује да однос енергије снопа током паралелног ласерског заваривања са двоструким снопом такође има важан утицај на продор шава и дефекте заваривања.
Паралелни сноп – ефекат размака снопа на формирање завареног шава
Када је снага ласера 2,8кВ, брзина заваривања је 33мм/с, количина дефокуса је 0мм, а однос енергије зрака РС=0,67, промените размак снопа (д=0,5мм, 1мм, 1,5мм, 2мм) да бисте добили морфологија површине завара као што је приказано на слици. Када је д=0,5 мм, 1 мм, 1,5 мм, 2 мм, површина завара је глатка и равна, а облик је леп; узорак рибље љуспице на завару је правилан и леп и нема видљивих пора, пукотина и других недостатака. Стога, под условима размака од четири зрака, површина завара је добро формирана. Поред тога, када је д=2 мм, формирају се два различита завара, што показује да два паралелна ласерска снопа више не делују на растопљени базен и не могу да формирају ефикасно хибридно ласерско заваривање са двоструким снопом. Када је размак снопа 0,5 мм, шав је „левкастог“, дубина продирања П2 шава на страни легуре алуминијума је 712,9 микрона, а унутар вара нема пукотина, пора и других дефеката. Како размак снопа наставља да се повећава, дубина продирања П2 шава на страни легуре алуминијума значајно се смањује. Када је размак снопа 1 мм, дубина продирања шава на страни легуре алуминијума је само 94,2 микрона. Како се размак снопа даље повећава, шав не ствара ефективно продирање на страни легуре алуминијума. Стога, када је размак снопа 0,5 мм, ефекат рекомбинације двоструког снопа је најбољи. Како се размак снопа повећава, унос топлоте заваривања нагло опада, а ефекат рекомбинације ласера са два зрака постепено постаје гори.
Разлика у морфологији завара је узрокована различитим протоком и очвршћавањем растопљеног базена током процеса заваривања. Метода нумеричке симулације не само да може учинити анализу напона растопљеног базена интуитивнијом, већ и смањити трошкове експеримента. Слика испод приказује промене у бочном базену талине са једним снопом, различитим распоредима и размаком тачака. Главни закључци укључују: (1) Током једноснопаласерско заваривањепроцес, дубина рупе растопљеног базена је најдубља, постоји феномен колапса рупе, зид рупе је неправилан, а расподела поља протока у близини зида рупе је неуједначена; близу задње површине растопљеног базена Рефлов је јак, а на дну истопљеног базена постоји повратни проток нагоре; дистрибуција поља протока површинског растопљеног базена је релативно уједначена и спора, а ширина растопљеног базена је неуједначена дуж правца дубине. Постоји сметња узрокована повратним притиском зида у растопљеном базену између малих рупа у двоструком снопуласерско заваривање, и увек постоји дуж правца дубине малих рупа. Како растојање између два снопа наставља да расте, густина енергије зрака постепено прелази из једног врха у стање двоструког врха. Између два врха постоји минимална вредност, а густина енергије постепено опада. (2) За двоструке гределасерско заваривање, када је размак између тачака 0-0,5 мм, дубина малих рупа у растопљеном базену благо се смањује, а укупно понашање тока растопљеног базена је слично оном код једноструких снопаласерско заваривање; када је размак између тачака већи од 1 мм, мале рупе су потпуно одвојене, а током процеса заваривања Готово да нема интеракције између два ласера, што је еквивалентно два узастопна/два паралелна ласерска заваривања са једним снопом снаге 1750В. Скоро да нема ефекта предгревања, а понашање тока растопљеног базена је слично оном код ласерског заваривања са једним снопом. (3) Када је размак између тачака 0,5-1 мм, површина зида малих рупа је равнија у два распореда, дубина малих рупа се постепено смањује, а дно се постепено одваја. Поремећај између малих рупа и протока површинског растопљеног базена је 0,8 мм. Најјачи. За серијско заваривање, дужина растопљеног базена се постепено повећава, ширина је највећа када је размак између тачака 0,8 мм, а ефекат предгревања је најочигледнији када је размак места 0,8 мм. Ефекат Марангони силе постепено слаби и више металне течности тече на обе стране растопљеног базена. Учините расподелу ширине талине уједначенијим. За паралелно заваривање, ширина растопљеног базена се постепено повећава, а дужина је максимална на 0,8 мм, али нема ефекта предгревања; повратни ток у близини површине узрокован Марангонијевом силом увек постоји, а повратни ток надоле на дну мале рупе постепено нестаје; поље струјања попречног пресека није тако добро као што је снажно у серији, поремећај једва утиче на проток са обе стране растопљеног базена, а ширина растопљеног је неравномерно распоређена.
Време поста: 12.10.2023
