Ənənəvi qaynaq texnologiyası ilə müqayisədə,lazer qaynaqqaynaq dəqiqliyi, səmərəlilik, etibarlılıq, avtomatlaşdırma və digər aspektlərdə misilsiz üstünlüklərə malikdir. Son illərdə avtomobil, energetika, elektronika və digər sahələrdə sürətlə inkişaf etmiş və 21-ci əsrin ən perspektivli istehsal texnologiyalarından biri hesab olunur.
1. İkiqat şüanın icmalılazer qaynaq
İkiqat şüalazer qaynaqeyni lazeri qaynaq üçün iki ayrı işıq şüasına ayırmaq üçün optik üsullardan istifadə etmək və ya CO2 lazer, Nd: YAG lazer və yüksək güclü yarımkeçirici lazer kimi iki müxtəlif növ lazeri birləşdirmək üçün istifadə etməkdir. Hamısı birləşdirilə bilər. Əsasən lazer qaynaqının montaj dəqiqliyinə uyğunlaşmasını həll etmək, qaynaq prosesinin dayanıqlığını artırmaq və qaynağın keyfiyyətini artırmaq təklif edilmişdir. İkiqat şüalazer qaynaqşüa enerjisi nisbətini, şüa məsafəsini və hətta iki lazer şüasının enerji paylama sxemini dəyişdirərək, açar dəliyinin mövcudluğunu və ərimiş hovuzda maye metalın axın modelini dəyişdirərək qaynaq temperaturu sahəsini rahat və çevik şəkildə tənzimləyə bilər. Qaynaq proseslərinin daha geniş seçimini təmin edir. O, təkcə böyük üstünlüklərə malik deyillazer qaynaqnüfuz, sürətli sürət və yüksək dəqiqlik, eyni zamanda ənənəvi qaynaqlarla qaynaqlanması çətin olan materiallar və birləşmələr üçün də uyğundur.lazer qaynaq.
İkiqat şüa üçünlazer qaynaq, biz əvvəlcə ikiqat şüa lazerinin həyata keçirilməsi üsullarını müzakirə edirik. Hərtərəfli ədəbiyyat göstərir ki, ikiqat şüa qaynağına nail olmaq üçün iki əsas yol var: ötürücü fokuslama və əks etdirmə fokuslanması. Xüsusilə, bunlardan biri fokuslanan güzgülər və kollimasiya edən güzgülər vasitəsilə iki lazerin bucağını və məsafəsini tənzimləməklə əldə edilir. Digəri lazer mənbəyindən istifadə etməklə və sonra ikili şüalara nail olmaq üçün əks etdirən güzgülər, ötürücü güzgülər və paz formalı güzgülər vasitəsilə fokuslanmaqla əldə edilir. Birinci üsul üçün əsasən üç forma var. Birinci forma iki lazeri optik liflər vasitəsilə birləşdirmək və onları eyni kollimasiya edən güzgü və fokuslayıcı güzgü altında iki fərqli şüaya bölməkdir. İkincisi, iki lazerin müvafiq qaynaq başlıqlarından lazer şüaları çıxarması və qaynaq başlıqlarının məkan mövqeyini tənzimləməklə ikiqat şüa meydana gəlməsidir. Üçüncü üsul odur ki, lazer şüası əvvəlcə iki güzgü 1 və 2 vasitəsilə bölünür, sonra isə müvafiq olaraq iki fokuslayıcı güzgü 3 və 4 tərəfindən fokuslanır. İki fokus nöqtəsi arasındakı mövqe və məsafə iki fokuslama güzgülərinin 3 və 4-ün bucaqlarını tənzimləməklə tənzimlənə bilər. İkinci üsul ikili şüa əldə etmək üçün işığı parçalamaq üçün bərk cisimli lazerdən istifadə etmək və bucağı və perspektiv güzgü və fokuslama güzgü vasitəsilə məsafə. Aşağıdakı birinci sıradakı son iki şəkil CO2 lazerinin spektroskopik sistemini göstərir. Düz güzgü paz formalı güzgü ilə əvəz olunur və ikili şüa paralel işığa nail olmaq üçün işığı bölmək üçün fokuslanan güzgü qarşısında yerləşdirilir.
İkiqat şüaların həyata keçirilməsini başa düşdükdən sonra qaynaq prinsiplərini və üsullarını qısaca təqdim edək. İkiqat şüadalazer qaynaqBu prosesdə üç ümumi şüa tənzimləməsi var, yəni ardıcıl düzülmə, paralel tənzimləmə və hibrid tənzimləmə. parça, yəni həm qaynaq istiqamətində, həm də qaynaq şaquli istiqamətdə bir məsafə var. Şəklin axırıncı sətirində göstərildiyi kimi, ardıcıl qaynaq prosesində müxtəlif ləkə aralıqları altında görünən kiçik dəliklərin və ərimiş hovuzların müxtəlif formalarına görə, onları daha da tək ərimələrə bölmək olar. Üç dövlət var: hovuz, ümumi ərimiş hovuz və ayrı ərimiş hovuz. Tək ərimiş hovuzun və ayrılmış ərimiş hovuzun xüsusiyyətləri tək olanlara bənzəyirlazer qaynaq, ədədi simulyasiya diaqramında göstərildiyi kimi. Fərqli növlər üçün müxtəlif proses effektləri var.
Tip 1: Müəyyən bir nöqtə aralığı altında, iki şüa açar dəliyi eyni ərimiş hovuzda ümumi böyük açar dəliyi əmələ gətirir; 1-ci tip üçün, bir işıq şüasının kiçik bir çuxur yaratmaq üçün istifadə edildiyi və digər işıq şüasının qaynaq istilik müalicəsi üçün istifadə edildiyi bildirilir, bu da yüksək karbonlu polad və alaşımlı poladın struktur xüsusiyyətlərini effektiv şəkildə yaxşılaşdıra bilər.
Tip 2: Eyni ərimiş hovuzda ləkələr arasındakı məsafəni artırın, iki şüanı iki müstəqil açar deliyinə ayırın və ərimiş hovuzun axın sxemini dəyişdirin; 2-ci tip üçün onun funksiyası iki elektron şüa qaynağına bərabərdir, Müvafiq fokus uzunluğunda qaynaq sıçratmasını və nizamsız qaynaqları azaldır.
Tip 3: Nöqtələr arasındakı məsafəni daha da artırın və iki şüanın enerji nisbətini dəyişdirin ki, iki şüadan biri qaynaq prosesində qaynaqdan əvvəl və ya qaynaqdan sonrakı emal etmək üçün istilik mənbəyi kimi istifadə edilsin, digər şüa isə kiçik deşiklər yaratmaq üçün istifadə olunur. 3-cü tip üçün tədqiqat nəticəsində məlum olub ki, iki şüa açar deşiyi əmələ gətirir, kiçik dəliyin yıxılması asan deyil və qaynaq tikişi məsamələrin əmələ gəlməsi asan deyil.
2. Qaynaq prosesinin qaynaq keyfiyyətinə təsiri
Ardıcıl şüa-enerji nisbətinin qaynaq tikişinin formalaşmasına təsiri
Lazer gücü 2 kVt olduqda, qaynaq sürəti 45 mm/s, defokus miqdarı 0 mm, şüa məsafəsi 3 mm olduqda, RS dəyişdirilərkən qaynaq səthinin forması (RS= 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) belə olur. şəkildə göstərilmişdir. RS=0,50 və 2,00 olduqda, qaynaq daha çox əyilir və müntəzəm balıq pulcuqları nümunələri yaratmadan qaynağın kənarında daha çox sıçrayış olur. Bunun səbəbi, şüa enerjisi nisbəti çox kiçik və ya çox böyük olduqda, lazer enerjisinin çox konsentrasiyası, qaynaq prosesi zamanı lazer çuxurunun daha ciddi salınmasına səbəb olur və buxarın geri çəkilmə təzyiqi ərinmiş maddənin atılmasına və sıçramasına səbəb olur. ərimiş hovuzda hovuz metalı; Həddindən artıq istilik girişi, alüminium ərintisi tərəfindəki ərimiş hovuzun nüfuz dərinliyinin çox böyük olmasına səbəb olur və cazibə qüvvəsinin təsiri altında depressiyaya səbəb olur. RS=0,67 və 1,50 olduqda, qaynaq səthində balıq pulcuqunun nümunəsi vahid olur, qaynaq forması daha gözəl olur və qaynaq səthində görünən qaynaq isti çatları, məsamələri və digər qaynaq qüsurları yoxdur. Müxtəlif şüa enerji nisbətləri RS olan qaynaqların kəsişmə formaları şəkildə göstərildiyi kimidir. Qaynaqların en kəsiyi tipik “şərab şüşəsi formasında” olması, qaynaq prosesinin lazer dərin nüfuz qaynaq rejimində aparıldığını göstərir. RS alüminium ərintisi tərəfində qaynağın P2 nüfuz dərinliyinə mühüm təsir göstərir. Şüa enerji nisbəti RS=0,5 olduqda, P2 1203,2 mikron təşkil edir. Şüa enerjisi nisbəti RS=0,67 və 1,5 olduqda, P2 əhəmiyyətli dərəcədə azalır ki, bu da müvafiq olaraq 403,3 mikron və 93,6 mikron təşkil edir. Şüa enerjisi nisbəti RS=2 olduqda, birləşmənin kəsişməsinin qaynaqla nüfuz etmə dərinliyi 1151,6 mikron təşkil edir.
Paralel şüa-enerji nisbətinin qaynaq tikişinin formalaşmasına təsiri
Lazerin gücü 2,8 kVt, qaynaq sürəti 33 mm/s, defokus miqdarı 0 mm, şüa məsafəsi 1 mm olduqda, şüa enerji nisbətinin dəyişdirilməsi ilə qaynaq səthi alınır (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5). , 2, 4) Görünüş şəkildə göstərilmişdir. RS=2 olduqda, qaynağın səthində balıq pulcuqunun nümunəsi nisbətən qeyri-müntəzəmdir. Digər beş fərqli şüa enerji nisbəti ilə əldə edilən qaynağın səthi yaxşı formalaşır və məsamələr və sıçrayış kimi görünən qüsurlar yoxdur. Buna görə də, serial dual-beam ilə müqayisədəlazer qaynaq, paralel ikili şüaları istifadə edərək qaynaq səthi daha vahid və gözəldir. RS=0,25 olduqda qaynaqda cüzi depressiya var; şüa enerjisi nisbəti tədricən artdıqca (RS=0,5, 0,67 və 1,5) qaynağın səthi vahid olur və çökəklik əmələ gəlmir; lakin şüa enerji nisbəti daha da artdıqda ( RS=1.50, 2.00), lakin qaynağın səthində çökmələr olur. Şüa enerjisi nisbəti RS=0,25, 1,5 və 2 olduqda, qaynağın en kəsik forması “şərab şüşəsi formalı” olur; RS=0,50, 0,67 və 1 olduqda qaynağın en kəsik forması “qunvari” olur. RS=4 olduqda qaynağın dibində təkcə çatlar əmələ gəlmir, həm də qaynağın orta və aşağı hissəsində bəzi məsamələr əmələ gəlir. RS=2 olduqda qaynaq tikişinin daxilində böyük proses məsamələri əmələ gəlir, lakin çatlar əmələ gəlmir. RS=0,5, 0,67 və 1,5 olduqda alüminium ərintisi tərəfində qaynağın nüfuzetmə dərinliyi P2 daha kiçik olur və qaynağın en kəsiyi yaxşı əmələ gəlir və aşkar qaynaq qüsurları əmələ gəlmir. Bunlar göstərir ki, paralel ikili şüa lazer qaynağı zamanı şüa enerjisi nisbəti də qaynağın nüfuz etməsinə və qaynaq qüsurlarına mühüm təsir göstərir.
Paralel şüa – şüa aralığının qaynaq tikişinin formalaşmasına təsiri
Lazerin gücü 2,8 kVt, qaynaq sürəti 33 mm/s, defokus miqdarı 0 mm və şüa enerji nisbəti RS=0,67 olduqda, şüa aralığını (d=0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm) dəyişdirin. şəkildə göstərildiyi kimi qaynaq səthinin morfologiyası. d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm olduqda, qaynağın səthi hamar və düz, forması isə gözəl olur; qaynağın balıq miqyası nümunəsi müntəzəm və gözəldir və görünən məsamələr, çatlar və digər qüsurlar yoxdur. Buna görə də, dörd şüa məsafəsi şəraitində qaynaq səthi yaxşı formalaşır. Bundan əlavə, d=2 mm olduqda iki müxtəlif qaynaq meydana gəlir ki, bu da iki paralel lazer şüasının artıq ərimiş hovuza təsir etmədiyini və effektiv ikili şüalı lazer hibrid qaynağı yarada bilməyəcəyini göstərir. Şüa aralığı 0,5 mm olduqda, qaynaq "hunişəkillidir", alüminium ərintisi tərəfindəki qaynağın nüfuz dərinliyi P2 712,9 mikrondur və qaynaq içərisində çatlar, məsamələr və digər qüsurlar yoxdur. Şüa aralığı artmağa davam etdikcə, alüminium ərintisi tərəfindəki qaynağın nüfuz dərinliyi P2 əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Şüa aralığı 1 mm olduqda, alüminium ərintisi tərəfindəki qaynağın nüfuz dərinliyi yalnız 94,2 mikrondur. Şüa aralığı daha da artdıqca, qaynaq alüminium ərintisi tərəfində effektiv nüfuz yaratmır. Buna görə də, şüa məsafəsi 0,5 mm olduqda, ikiqat şüa rekombinasiya effekti ən yaxşısıdır. Şüa aralığı artdıqca, qaynaq istilik girişi kəskin şəkildə azalır və iki şüalı lazerin rekombinasiya effekti tədricən pisləşir.
Qaynaq morfologiyasındakı fərq, qaynaq prosesi zamanı ərimiş hovuzun fərqli axını və soyuducu qatılaşması ilə əlaqədardır. Rəqəmsal simulyasiya üsulu yalnız ərimiş hovuzun gərginlik analizini daha intuitiv edə bilməz, həm də eksperimental xərcləri azalda bilər. Aşağıdakı şəkildə bir şüa, müxtəlif tənzimləmə və ləkə aralığı ilə yan ərimə hovuzunda dəyişikliklər göstərilir. Əsas nəticələrə aşağıdakılar daxildir: (1) Tək şüa zamanılazer qaynaqproses, ərimiş hovuz çuxurunun dərinliyi ən dərindir, çuxurun çökməsi fenomeni var, çuxur divarı qeyri-müntəzəmdir və çuxur divarının yaxınlığında axın sahəsinin paylanması qeyri-bərabərdir; ərinmiş hovuzun arxa səthinin yaxınlığında Yenidən axın güclüdür və ərimiş hovuzun dibində yuxarıya doğru reflow var; səthin ərimiş hovuzunun axın sahəsinin paylanması nisbətən vahid və yavaş, ərimiş hovuzun eni isə dərinlik istiqaməti üzrə qeyri-bərabərdir. İkiqat şüadakı kiçik dəliklər arasında ərimiş hovuzda divarın geri çəkilmə təzyiqindən yaranan narahatlıq var.lazer qaynaq, və həmişə kiçik dəliklərin dərinlik istiqaməti boyunca mövcuddur. İki şüa arasındakı məsafə artmağa davam etdikcə, şüanın enerji sıxlığı tədricən tək zirvədən ikiqat pik vəziyyətinə keçir. İki zirvə arasında minimum dəyər var və enerji sıxlığı tədricən azalır. (2) İkiqat şüa üçünlazer qaynaq, ləkə aralığı 0-0,5 mm olduqda, ərimiş hovuzun kiçik dəliklərinin dərinliyi bir qədər azalır və ümumi ərimiş hovuz axınının davranışı tək şüa ilə oxşardır.lazer qaynaq; ləkə aralığı 1 mm-dən yuxarı olduqda, kiçik deşiklər tamamilə ayrılır və qaynaq prosesi zamanı iki lazer arasında demək olar ki, heç bir qarşılıqlı əlaqə yoxdur, bu, 1750W gücündə iki ardıcıl/iki paralel tək şüa lazer qaynağına bərabərdir. Demək olar ki, heç bir ön qızdırma effekti yoxdur və ərimiş hovuz axınının davranışı tək şüa lazer qaynaqına bənzəyir. (3) Ləkə aralığı 0,5-1 mm olduqda, kiçik dəliklərin divar səthi iki tənzimləmədə daha düz olur, kiçik dəliklərin dərinliyi tədricən azalır və dibi tədricən ayrılır. Kiçik dəliklər və səthin ərimiş hovuzunun axını arasındakı pozğunluq 0,8 mm-dir. Ən güclü. Ardıcıl qaynaq üçün, ərimiş hovuzun uzunluğu tədricən artır, eni ləkələr arasındakı məsafə 0,8 mm olduqda ən böyük olur və ön qızdırma effekti nöqtələr arasındakı məsafə 0,8 mm olduqda ən aydın olur. Marangoni qüvvəsinin təsiri tədricən zəifləyir və ərimiş hovuzun hər iki tərəfinə daha çox metal maye axır. Ərinmə eni paylanmasını daha vahid edin. Paralel qaynaq üçün, ərimiş hovuzun eni tədricən artır və uzunluğu maksimum 0,8 mm-dir, lakin heç bir ön qızdırma effekti yoxdur; marangoni qüvvəsinin yaratdığı səthə yaxın reflow həmişə mövcuddur və kiçik çuxurun dibində aşağıya doğru reflow tədricən yox olur; en kəsiyi axın sahəsi o qədər də yaxşı deyil. Ardıcıl olaraq güclüdür, pozulma ərimiş hovuzun hər iki tərəfindəki axına çətin təsir edir və ərimiş eni qeyri-bərabər paylanır.
Göndərmə vaxtı: 12 oktyabr 2023-cü il
