Предлаже се метода заваривања са два снопа, углавном ради решавања прилагодљивостиласерско заваривањеза тачност монтаже, побољшати стабилност процеса заваривања и побољшати квалитет завара, посебно за заваривање танких плоча и заваривање легуре алуминијума.Ласерско заваривање са двоструким снопом може користити оптичке методе за раздвајање истог ласера у два одвојена снопа светлости за заваривање.Такође може да користи два различита типа ласера за комбиновање, ЦО2 ласер, Нд:ИАГ ласер и полупроводнички ласер велике снаге.могу се комбиновати.Променом енергије снопа, размака снопа, па чак и шеме дистрибуције енергије два снопа, поље температуре заваривања може се подесити погодно и флексибилно, мењајући образац постојања рупа и образац протока течног метала у растопљеном базену , пружајући боље решење за процес заваривања.Огроман простор избора је без премца код ласерског заваривања са једним снопом.Не само да има предности великог продора ласерског заваривања, велике брзине и високе прецизности, већ има и велику прилагодљивост материјалима и спојевима које је тешко заварити конвенционалним ласерским заваривањем.
Принцип офдвоструко ласерско заваривање
Двоструко заваривање подразумева коришћење два ласерска зрака истовремено током процеса заваривања.Распоред снопа, размак снопа, угао између два снопа, позиција фокусирања и однос енергије два снопа су све релевантне поставке за ласерско заваривање са двоструким снопом.параметар.Обично, током процеса заваривања, генерално постоје два начина да се распореде двоструке греде.Као што је приказано на слици, један је распоређен у серији дуж правца заваривања.Овај аранжман може смањити брзину хлађења растопљеног базена.Смањује склоност ка отврдњавању шава и стварање пора.Други је да их распоредите један поред другог или попречно на обе стране вара да би се побољшала прилагодљивост завареном размаку.
Принцип ласерског заваривања двоструког снопа
Двоструко заваривање подразумева коришћење два ласерска зрака истовремено током процеса заваривања.Распоред снопа, размак снопа, угао између два снопа, позиција фокусирања и однос енергије два снопа су све релевантне поставке за ласерско заваривање са двоструким снопом.параметар.Обично, током процеса заваривања, генерално постоје два начина да се распореде двоструке греде.Као што је приказано на слици, један је распоређен у серији дуж правца заваривања.Овај аранжман може смањити брзину хлађења растопљеног базена.Смањује склоност ка отврдњавању шава и стварање пора.Други је да их распоредите један поред другог или попречно на обе стране вара да би се побољшала прилагодљивост завареном размаку.
За тандемски распоређен систем ласерског заваривања са двоструким снопом, постоје три различита механизма заваривања у зависности од растојања између предњег и задњег снопа, као што је приказано на слици испод.
1. Код првог типа механизма за заваривање, растојање између два снопа светлости је релативно велико.Један сноп светлости има већу густину енергије и фокусиран је на површину радног предмета како би се створиле кључаонице у заваривању;други сноп светлости има мању густину енергије.Користи се само као извор топлоте за термичку обраду пре или после заваривања.Користећи овај механизам за заваривање, брзина хлађења базена за заваривање може се контролисати унутар одређеног опсега, што је корисно за заваривање неких материјала са високом осетљивошћу на пукотине, као што су високоугљенични челик, легирани челик, итд., а такође може побољшати жилавост шава.
2. Код другог типа механизма за заваривање, фокусна удаљеност између два светлосна снопа је релативно мала.Два снопа светлости производе две независне кључаонице у базену за заваривање, што мења образац протока течног метала и помаже да се спречи заплена.Може елиминисати појаву дефеката као што су ивице и избочине заварених зрна и побољшати формирање завара.
3. Код трећег типа механизма за заваривање, растојање између два снопа светлости је веома мало.У овом тренутку, два снопа светлости производе исту кључаоницу у базену за заваривање.У поређењу са ласерским заваривањем са једним снопом, пошто величина отвора за кључеве постаје већа и није га лако затворити, процес заваривања је стабилнији и гас се лакше испушта, што је корисно за смањење пора и прскања и добијање континуираног, уједначеног и лепи завари.
Током процеса заваривања, два ласерска зрака се такође могу направити под одређеним углом један према другом.Механизам заваривања је сличан паралелном механизму за заваривање са двоструком гредом.Резултати испитивања показују да коришћењем два ОО-а велике снаге са углом од 30° један према другом и растојањем од 1~2 мм, ласерски зрак може да добије кључаоницу у облику левка.Величина кључаонице је већа и стабилнија, што може ефикасно побољшати квалитет заваривања.У практичним применама, међусобна комбинација два снопа светлости може се променити у складу са различитим условима заваривања како би се постигли различити процеси заваривања.
6. Метода имплементације двоструког ласерског заваривања
Добивање двоструких зрака може се постићи комбиновањем два различита ласерска зрака, или се један ласерски сноп може поделити на два ласерска зрака за заваривање коришћењем система оптичке спектрометрије.Да би се сноп светлости поделио на два паралелна ласерска снопа различите снаге, може се користити спектроскоп или неки посебан оптички систем.На слици су приказана два шематска дијаграма принципа раздвајања светлости користећи огледала за фокусирање као разделнике снопа.
Поред тога, рефлектор се такође може користити као разделник снопа, а последњи рефлектор на оптичкој путањи може се користити као разделник снопа.Овај тип рефлектора се назива и рефлектор кровног типа.Његова рефлектујућа површина није равна површина, већ се састоји од две равни.Линија пресека две рефлектујуће површине налази се на средини површине огледала, слично слемену крова, као што је приказано на слици.Сноп паралелне светлости сија на спектроскоп, рефлектује се од две равни под различитим угловима и формира два снопа светлости и сија на различите положаје огледала за фокусирање.Након фокусирања добијају се два снопа светлости на одређеној удаљености на површини радног предмета.Променом угла између две рефлектујуће површине и положаја крова, могу се добити подељени светлосни снопови са различитим фокусним растојањима и распоредима.
Када користите две различите врстеласерски зраци то формирају двоструку греду, постоји много комбинација.Висококвалитетни ЦО2 ласер са Гаусовом расподелом енергије може се користити за главне радове заваривања, а полупроводнички ласер са правоугаоном расподелом енергије може се користити као помоћ у раду топлотне обраде.С једне стране, ова комбинација је економичнија.С друге стране, снага два светлосна снопа може се подесити независно.За различите облике спојева, подесиво температурно поље се може добити подешавањем положаја преклапања ласера и полупроводничког ласера, што је веома погодно за заваривање.Контрола процеса.Поред тога, ИАГ ласер и ЦО2 ласер се такође могу комбиновати у двоструки сноп за заваривање, континуирани ласер и пулсни ласер се могу комбиновати за заваривање, а фокусирани сноп и дефокусирани сноп такође се могу комбиновати за заваривање.
7. Принцип двоструког ласерског заваривања
3.1 Двоструко ласерско заваривање поцинкованих лимова
Поцинковани челични лим је најчешће коришћени материјал у аутомобилској индустрији.Тачка топљења челика је око 1500°Ц, док је тачка кључања цинка само 906°Ц.Због тога, када се користи метода заваривања фузијом, обично се ствара велика количина цинкове паре, због чега је процес заваривања нестабилан., формирајући поре у завару.Код преклопних спојева, испаравање поцинкованог слоја се не дешава само на горњој и доњој површини, већ се дешава и на површини споја.Током процеса заваривања, пара цинка се брзо избацује са површине растопљеног базена у неким областима, док је у другим областима тешко да цинк пара побегне из растопљеног базена.На површини базена, квалитет заваривања је веома нестабилан.
Ласерско заваривање са двоструким снопом може решити проблеме са квалитетом заваривања узроковане цинковом паром.Један метод је да се контролише време постојања и брзина хлађења растопљеног базена разумним усклађивањем енергије два снопа како би се олакшало избацивање цинкове паре;друга метода је Отпуштање цинкове паре претходним бушењем или урезивањем.Као што је приказано на слици 6-31, ЦО2 ласер се користи за заваривање.ИАГ ласер је испред ЦО2 ласера и користи се за бушење рупа или сечење жлебова.Претходно обрађене рупе или жлебови обезбеђују излазни пут за пару цинка која се ствара током наредног заваривања, спречавајући да остане у растопљеном базену и да формира дефекте.
3.2 Ласерско заваривање легуре алуминијума са двоструким снопом
Због посебних карактеристика перформанси материјала од легура алуминијума, постоје следеће потешкоће у коришћењу ласерског заваривања [39]: легура алуминијума има ниску стопу апсорпције ласера, а почетна рефлексивност површине ЦО2 ласерског зрака прелази 90%;шавови за ласерско заваривање алуминијумске легуре лако се производе Порозност, пукотине;сагоревање легираних елемената при заваривању и сл. Када се користи једноструко ласерско заваривање, тешко је успоставити кључаоницу и одржати стабилност.Ласерско заваривање са двоструким снопом може повећати величину кључаонице, што отежава затварање кључаонице, што је корисно за пражњење гаса.Такође може смањити брзину хлађења и смањити појаву пора и пукотина од заваривања.Пошто је процес заваривања стабилнији и количина прскања је смањена, облик површине шава добијен двоструким заваривањем алуминијумских легура је такође значајно бољи од заваривања са једним гредом.Слика 6-32 приказује изглед завареног шава сучеоног заваривања легуре алуминијума дебљине 3 мм коришћењем ЦО2 ласера са једним снопом и ласерског заваривања са двоструким снопом.
Истраживања показују да је приликом заваривања алуминијумске легуре серије 5000 дебљине 2 мм, када је растојање између две греде 0,6 ~ 1,0 мм, процес заваривања релативно стабилан и формирани отвор кључаонице је већи, што погодује испаравању и избацивању магнезијума током процес заваривања.Ако је растојање између две греде премало, процес заваривања једне греде неће бити стабилан.Ако је растојање превелико, то ће утицати на продор заваривања, као што је приказано на слици 6-33.Поред тога, однос енергије две греде такође има велики утицај на квалитет заваривања.Када су две греде са размаком од 0,9 мм распоређене у серију за заваривање, енергију претходног снопа треба на одговарајући начин повећати тако да је енергетски однос две греде пре и после већи од 1:1.Корисно је побољшати квалитет завареног шава, повећати површину топљења и још увек добити гладак и леп заварени шав када је брзина заваривања велика.
3.3 Двоструко заваривање плоча неједнаке дебљине
У индустријској производњи често је потребно заварити две или више металних плоча различитих дебљина и облика да би се формирала спојена плоча.Нарочито у аутомобилској производњи све је распрострањенија примена завариваних по мери.Заваривањем плоча са различитим спецификацијама, површинским премазима или својствима, може се повећати чврстоћа, смањити потрошни материјал и смањити квалитет.У заваривању панела обично се користи ласерско заваривање плоча различитих дебљина.Велики проблем је то што плоче које се заварују морају бити претходно обликоване са ивицама високе прецизности и обезбедити високо прецизну монтажу.Употреба двоструког заваривања плоча неједнаке дебљине може се прилагодити различитим променама зазора плоча, чеоних спојева, релативних дебљина и материјала плоча.Може заварити плоче са већим толеранцијама ивица и зазора и побољшати брзину заваривања и квалитет завара.
Главни процесни параметри Схуанггуангдонговог заваривања плоча неједнаке дебљине могу се поделити на параметре заваривања и параметре плоче, као што је приказано на слици.Параметри заваривања укључују снагу два ласерска зрака, брзину заваривања, положај фокуса, угао главе заваривања, угао ротације снопа споја са двоструким гредом и померање заваривања, итд. Параметри плоче укључују величину материјала, перформансе, услове резања, размаке на плочи , итд. Снага два ласерска зрака може се посебно подесити према различитим сврхама заваривања.Положај фокуса се генерално налази на површини танке плоче како би се постигао стабилан и ефикасан процес заваривања.Угао главе заваривања се обично бира да буде око 6. Ако је дебљина две плоче релативно велика, може се користити позитиван угао главе заваривања, односно ласер је нагнут према танкој плочи, као што је приказано на слици;када је дебљина плоче релативно мала, може се користити негативан угао главе заваривања.Помак заваривања је дефинисан као растојање између ласерског фокуса и ивице дебеле плоче.Подешавањем помака заваривања, количина удубљења завара се може смањити и може се добити добар попречни пресек завара.
Када заварите плоче са великим размацима, можете повећати ефективни пречник грејања снопа ротирањем двоструког угла снопа да бисте добили добре могућности попуњавања празнина.Ширина врха шава одређена је ефективним пречником снопа два ласерска зрака, односно углом ротације зрака.Што је већи угао ротације, шири је опсег грејања двоструке греде, а већа је ширина горњег дела вара.Два ласерска зрака играју различите улоге у процесу заваривања.Један се углавном користи за продирање у шав, док се други углавном користи за топљење дебелог плочастог материјала како би се попунио јаз.Као што је приказано на слици 6-35, под позитивним углом ротације снопа (предњи сноп делује на дебелу плочу, задњи сноп делује на заварени шав), предњи сноп пада на дебелу плочу да би загревао и топио материјал, и следећи Ласерски зрак ствара продор.Први ласерски зрак са предње стране може само делимично да отопи дебелу плочу, али у великој мери доприноси процесу заваривања, јер не само да топи страну дебеле плоче ради бољег попуњавања зазора, већ и претходно спаја материјал споја тако да следеће греде Лакше је заварити кроз спојеве, што омогућава брже заваривање.Код двоструког заваривања са негативним углом ротације (предњи сноп делује на завар, а задњи сноп делује на дебелу плочу), два снопа имају управо супротан ефекат.Прва греда топи спој, а друга греда топи дебелу плочу да би је испунила.јаз.У овом случају, предњи сноп мора да завари кроз хладну плочу, а брзина заваривања је спорија од употребе позитивног угла ротације снопа.А због ефекта предгревања претходног снопа, потоњи сноп ће истопити више дебелог плочастог материјала под истом снагом.У овом случају, снагу последњег ласерског зрака треба на одговарајући начин смањити.За поређење, коришћење позитивног угла ротације снопа може на одговарајући начин повећати брзину заваривања, а коришћење негативног угла ротације снопа може постићи боље пуњење празнина.Слика 6-36 приказује утицај различитих углова ротације греде на попречни пресек шава.
3.4 Ласерско заваривање великих дебелих плоча са двоструким снопом Са побољшањем нивоа снаге ласера и квалитета зрака, ласерско заваривање великих дебелих плоча постало је стварност.Међутим, пошто су ласери велике снаге скупи и заваривање великих дебелих плоча генерално захтева додатни метал, постоје одређена ограничења у стварној производњи.Употреба технологије ласерског заваривања са двоструким снопом не само да може повећати снагу ласера, већ и повећати ефективни пречник грејања зрака, повећати способност топљења жице за пуњење, стабилизовати ласерску кључаоницу, побољшати стабилност заваривања и побољшати квалитет заваривања.
Време поста: 29. април 2024
