Əsasən uyğunlaşma problemini həll etmək üçün ikiqat şüalı qaynaq üsulu təklif olunurlazer qaynağımontaj dəqiqliyinə, qaynaq prosesinin sabitliyini artırmağa və qaynağın keyfiyyətini yaxşılaşdırmağa, xüsusən də nazik lövhəli qaynaq və alüminium ərintili qaynaq üçün. İkiqat şüalı lazer qaynağı eyni lazeri qaynaq üçün iki ayrı işıq şüasına ayırmaq üçün optik metodlardan istifadə edə bilər. Həmçinin birləşdirmək üçün iki fərqli lazer növündən, CO2 lazerindən, Nd:YAG lazerindən və yüksək güclü yarımkeçirici lazerdən istifadə edə bilər. Birləşdirilə bilər. Şüa enerjisini, şüa aralığını və hətta iki şüanın enerji paylanma modelini dəyişdirməklə, qaynaq temperaturu sahəsi rahat və çevik şəkildə tənzimlənə bilər, dəliklərin mövcudluq modelini və əridilmiş hovuzdakı maye metalın axın modelini dəyişdirərək qaynaq prosesi üçün daha yaxşı bir həll təmin edir. Geniş seçim sahəsi tək şüalı lazer qaynağı ilə müqayisə olunmazdır. O, yalnız böyük lazer qaynaq nüfuzetmə, sürətli sürət və yüksək dəqiqlik üstünlüklərinə malik deyil, həm də ənənəvi lazer qaynağı ilə qaynaq etmək çətin olan materiallara və birləşmələrə böyük uyğunlaşma qabiliyyətinə malikdir.
Prinsipiikiqat şüalı lazer qaynağı
İkiqat şüa qaynağı qaynaq prosesi zamanı eyni anda iki lazer şüasından istifadə deməkdir. Şüa düzülüşü, şüa aralığı, iki şüa arasındakı bucaq, fokuslanma mövqeyi və iki şüanın enerji nisbəti hamısı ikiqat şüa lazer qaynağında müvafiq parametrlərdir. parametr. Normalda, qaynaq prosesi zamanı ikiqat şüaları yerləşdirməyin ümumiyyətlə iki yolu var. Şəkildə göstərildiyi kimi, biri qaynaq istiqaməti boyunca ardıcıl olaraq düzülür. Bu düzülüş əridilmiş hovuzun soyuma sürətini azalda bilər. Qaynağın sərtləşmə meylini və məsamələrin yaranmasını azaldır. Digəri isə qaynaq boşluğuna uyğunlaşmanı yaxşılaşdırmaq üçün onları qaynağın hər iki tərəfində yan-yana və ya çarpaz şəkildə yerləşdirməkdir.
İkiqat şüa lazer qaynaq prinsipi
İkiqat şüa qaynağı qaynaq prosesi zamanı eyni anda iki lazer şüasından istifadə deməkdir. Şüa düzülüşü, şüa aralığı, iki şüa arasındakı bucaq, fokuslanma mövqeyi və iki şüanın enerji nisbəti hamısı ikiqat şüa lazer qaynağında müvafiq parametrlərdir. parametr. Normalda, qaynaq prosesi zamanı ikiqat şüaları yerləşdirməyin ümumiyyətlə iki yolu var. Şəkildə göstərildiyi kimi, biri qaynaq istiqaməti boyunca ardıcıl olaraq düzülür. Bu düzülüş əridilmiş hovuzun soyuma sürətini azalda bilər. Qaynağın sərtləşmə meylini və məsamələrin yaranmasını azaldır. Digəri isə qaynaq boşluğuna uyğunlaşmanı yaxşılaşdırmaq üçün onları qaynağın hər iki tərəfində yan-yana və ya çarpaz şəkildə yerləşdirməkdir.
Tandem düzülmüş ikili şüalı lazer qaynaq sistemi üçün, aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, ön və arxa şüalar arasındakı məsafədən asılı olaraq üç fərqli qaynaq mexanizmi mövcuddur.
1. Birinci növ qaynaq mexanizmində iki işıq şüası arasındakı məsafə nisbətən böyükdür. Bir işıq şüası daha böyük enerji sıxlığına malikdir və qaynaqda açar dəliklər yaratmaq üçün iş parçasının səthinə yönəldilir; digər işıq şüası daha kiçik enerji sıxlığına malikdir. Yalnız qaynaqdan əvvəl və ya qaynaqdan sonra istilik müalicəsi üçün istilik mənbəyi kimi istifadə olunur. Bu qaynaq mexanizmindən istifadə edərək qaynaq hovuzunun soyutma sürəti müəyyən bir diapazonda idarə oluna bilər ki, bu da yüksək karbonlu polad, ərintili polad və s. kimi yüksək çat həssaslığı olan bəzi materialları qaynaq etmək üçün faydalıdır və həmçinin qaynağın möhkəmliyini artıra bilər.
2. İkinci növ qaynaq mexanizmində iki işıq şüası arasındakı fokus məsafəsi nisbətən azdır. İki işıq şüası qaynaq hovuzunda iki müstəqil açar dəliyi əmələ gətirir ki, bu da maye metalın axın modelini dəyişdirir və ilişib qalmanın qarşısını almağa kömək edir. Bu, kənarlar və qaynaq muncuqlarının qabarıqlığı kimi qüsurların yaranmasını aradan qaldıra və qaynaq əmələ gəlməsini yaxşılaşdıra bilər.
3. Üçüncü növ qaynaq mexanizmində iki işıq şüası arasındakı məsafə çox azdır. Bu zaman iki işıq şüası qaynaq hovuzunda eyni açar dəliyi yaradır. Tək şüalı lazer qaynağı ilə müqayisədə açar dəliyinin ölçüsü böyüdüyü və bağlanması asan olmadığı üçün qaynaq prosesi daha sabitdir və qazın boşaldılması daha asandır ki, bu da məsamələri və sıçramaları azaltmaq, davamlı, vahid və gözəl qaynaqlar əldə etmək üçün faydalıdır.
Qaynaq prosesi zamanı iki lazer şüası bir-birinə müəyyən bir bucaq altında da edilə bilər. Qaynaq mexanizmi paralel ikiqat şüa qaynaq mexanizminə bənzəyir. Test nəticələri göstərir ki, bir-birinə 30° bucaq və 1~2 mm məsafədə olan iki yüksək güclü OO istifadə etməklə lazer şüası qıf şəkilli açar dəliyi əldə edə bilər. Açar dəliyinin ölçüsü daha böyük və daha sabitdir ki, bu da qaynaq keyfiyyətini effektiv şəkildə yaxşılaşdıra bilər. Praktik tətbiqlərdə fərqli qaynaq proseslərinə nail olmaq üçün iki işıq şüasının qarşılıqlı kombinasiyası müxtəlif qaynaq şərtlərinə uyğun olaraq dəyişdirilə bilər.
6. İkiqat şüalı lazer qaynağının tətbiq üsulu
İkiqat şüaların əldə edilməsi iki fərqli lazer şüasını birləşdirməklə və ya bir lazer şüasını optik spektrometriya sistemindən istifadə edərək qaynaq üçün iki lazer şüasına bölməklə əldə edilə bilər. Bir işıq şüasını müxtəlif güclərdə iki paralel lazer şüasına bölmək üçün spektroskop və ya xüsusi bir optik sistem istifadə edilə bilər. Şəkildə fokuslayıcı güzgülərdən şüa bölücü kimi istifadə edərək işığın bölünməsi prinsiplərinin iki sxematik diaqramı göstərilir.
Bundan əlavə, reflektor şüa bölücü kimi də istifadə edilə bilər və optik yoldakı son reflektor şüa bölücü kimi də istifadə edilə bilər. Bu tip reflektora dam tipli reflektor da deyilir. Onun əks etdirən səthi düz səth deyil, iki müstəvidən ibarətdir. Şəkildə göstərildiyi kimi, iki əks etdirən səthin kəsişmə xətti güzgü səthinin ortasında, dam silsiləsinə bənzər şəkildə yerləşir. Paralel işıq şüası spektroskopda parlayır, iki müstəvi tərəfindən müxtəlif bucaqlarda əks olunaraq iki işıq şüası əmələ gətirir və fokuslanan güzgünün müxtəlif mövqelərinə parlayır. Fokuslandıqdan sonra iş parçasının səthində müəyyən məsafədə iki işıq şüası əldə edilir. İki əks etdirən səth arasındakı bucağı və damın mövqeyini dəyişdirməklə, fərqli fokus məsafələri və düzülüşləri olan bölünmüş işıq şüaları əldə etmək olar.
İki fərqli növdən istifadə edərkənlazer şüaları tİkiqat şüa yaratmaq üçün bir çox kombinasiya mövcuddur. Əsas qaynaq işi üçün Qaus enerji paylanmasına malik yüksək keyfiyyətli CO2 lazerindən, istilik emalı işinə kömək etmək üçün isə düzbucaqlı enerji paylanmasına malik yarımkeçirici lazerdən istifadə etmək olar. Bir tərəfdən, bu kombinasiya daha qənaətlidir. Digər tərəfdən, iki işıq şüasının gücü müstəqil şəkildə tənzimlənə bilər. Müxtəlif birləşmə formaları üçün lazer və yarımkeçirici lazerin üst-üstə düşmə mövqeyini tənzimləməklə tənzimlənən temperatur sahəsi əldə etmək olar ki, bu da qaynaq üçün çox uyğundur. Prosesin idarə olunması. Bundan əlavə, YAG lazeri və CO2 lazeri də qaynaq üçün ikiqat şüaya birləşdirilə bilər, davamlı lazer və impuls lazeri qaynaq üçün birləşdirilə bilər, fokuslanmış şüa və defokuslanmış şüa da qaynaq üçün birləşdirilə bilər.
7. İkiqat şüalı lazer qaynağı prinsipi
3.1 Sinklənmiş təbəqələrin ikiqat şüalı lazerlə qaynağı
Sinklənmiş polad təbəqə avtomobil sənayesində ən çox istifadə edilən materialdır. Poladın ərimə nöqtəsi təxminən 1500°C, sinkin qaynama nöqtəsi isə cəmi 906°C-dir. Buna görə də, ərimə qaynağı metodundan istifadə edərkən, adətən çox miqdarda sink buxarı əmələ gəlir və bu da qaynaq prosesinin qeyri-sabit olmasına səbəb olur və qaynaqda məsamələr əmələ gətirir. Döşəmə birləşmələri üçün sinklənmiş təbəqənin buxarlanması yalnız yuxarı və aşağı səthlərdə deyil, həm də birləşmə səthində baş verir. Qaynaq prosesi zamanı sink buxarı bəzi yerlərdə əridilmiş hovuz səthindən tez bir zamanda çıxır, digər yerlərdə isə sink buxarının əridilmiş hovuzdan çıxması çətindir. Hovuz səthində qaynaq keyfiyyəti çox qeyri-sabitdir.
İkiqat şüalı lazer qaynağı sink buxarının yaratdığı qaynaq keyfiyyəti problemlərini həll edə bilər. Bir üsul, sink buxarının çıxmasını asanlaşdırmaq üçün iki şüanın enerjisini ağlabatan şəkildə uyğunlaşdırmaqla əridilmiş hovuzun mövcudluq müddətini və soyutma sürətini idarə etməkdir; digər üsul isə əvvəlcədən deşmə və ya yiv açmaqla sink buxarını buraxmaqdır. Şəkil 6-31-də göstərildiyi kimi, qaynaq üçün CO2 lazerindən istifadə olunur. YAG lazeri CO2 lazerinin qarşısında yerləşir və deşiklər qazmaq və ya yivlər kəsmək üçün istifadə olunur. Əvvəlcədən işlənmiş deşiklər və ya yivlər sonrakı qaynaq zamanı əmələ gələn sink buxarı üçün bir çıxış yolu təmin edir, onun əridilmiş hovuzda qalmasının və qüsurların əmələ gəlməsinin qarşısını alır.
3.2 Alüminium ərintisinin ikiqat şüalı lazer qaynağı
Alüminium ərinti materiallarının xüsusi performans xüsusiyyətlərinə görə lazer qaynaqının istifadəsində aşağıdakı çətinliklər mövcuddur [39]: alüminium ərintisində lazerin udma sürəti aşağıdır və CO2 lazer şüası səthinin ilkin əks etdirmə qabiliyyəti 90%-dən çoxdur; alüminium ərintisindən lazer qaynaq tikişləri asanlıqla məsaməlilik, çatlar əmələ gətirir; qaynaq zamanı ərinti elementlərinin yanması və s. Tək lazer qaynağı istifadə edilərkən açar dəliyini yaratmaq və sabitliyi qorumaq çətindir. İkiqat şüalı lazer qaynağı açar dəliyinin ölçüsünü artıra bilər və açar dəliyinin bağlanmasını çətinləşdirir ki, bu da qaz boşalmasına faydalıdır. Həmçinin soyutma sürətini azalda və məsamələrin və qaynaq çatlarının yaranmasını azalda bilər. Qaynaq prosesi daha sabit olduğundan və sıçrama miqdarı azaldığı üçün alüminium ərintilərinin ikiqat şüalı qaynağı ilə əldə edilən qaynaq səthinin forması da tək şüalı qaynaqdan xeyli yaxşıdır. Şəkil 6-32-də CO2 tək şüalı lazer və ikiqat şüalı lazer qaynağı istifadə edərək 3 mm qalınlığında alüminium ərintisindən hazırlanmış bud qaynağının qaynaq tikişinin görünüşü göstərilir.
Tədqiqatlar göstərir ki, 2 mm qalınlığında 5000 seriyalı alüminium ərintisini qaynaq edərkən, iki şüa arasındakı məsafə 0,6 ~ 1,0 mm olduqda, qaynaq prosesi nisbətən sabit olur və əmələ gələn açar dəliyi daha böyük olur ki, bu da qaynaq prosesi zamanı maqneziumun buxarlanmasına və qaçmasına kömək edir. İki şüa arasındakı məsafə çox kiçikdirsə, tək şüanın qaynaq prosesi sabit olmayacaq. Məsafə çox böyükdürsə, Şəkil 6-33-də göstərildiyi kimi, qaynaq nüfuzetmə qabiliyyətinə təsir göstərəcək. Bundan əlavə, iki şüanın enerji nisbəti də qaynaq keyfiyyətinə böyük təsir göstərir. Araları 0,9 mm olan iki şüa qaynaq üçün ardıcıl olaraq düzüldükdə, əvvəlki şüanın enerjisi müvafiq olaraq artırılmalıdır ki, əvvəl və sonra iki şüanın enerji nisbəti 1:1-dən çox olsun. Qaynaq tikişinin keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq, ərimə sahəsini artırmaq və qaynaq sürəti yüksək olduqda hamar və gözəl qaynaq tikişi əldə etmək faydalıdır.
3.3 Qeyri-bərabər qalınlıqlı lövhələrin ikiqat şüalı qaynağı
Sənaye istehsalında, birləşdirilmiş lövhə yaratmaq üçün tez-tez müxtəlif qalınlıqlarda və formalarda iki və ya daha çox metal lövhəni qaynaq etmək lazımdır. Xüsusilə avtomobil istehsalında xüsusi qaynaqlanmış boşluqların tətbiqi getdikcə daha geniş yayılır. Müxtəlif spesifikasiyalara, səth örtüklərinə və ya xüsusiyyətlərinə malik lövhələri qaynaq etməklə möhkəmliyi artırmaq, istehlak materiallarını azaltmaq və keyfiyyəti azaltmaq olar. Müxtəlif qalınlıqlarda lövhələrin lazerlə qaynağı adətən panel qaynağında istifadə olunur. Əsas problem qaynaq ediləcək lövhələrin yüksək dəqiqlikli kənarlarla əvvəlcədən hazırlanması və yüksək dəqiqlikli yığılmanı təmin etməsidir. Qeyri-bərabər qalınlıqlı lövhələrin ikiqat şüalı qaynaqının istifadəsi lövhə boşluqlarında, yan birləşmələrdə, nisbi qalınlıqlarda və lövhə materiallarında müxtəlif dəyişikliklərə uyğunlaşa bilər. Daha böyük kənar və boşluq toleranslarına malik lövhələri qaynaq edə və qaynaq sürətini və qaynaq keyfiyyətini artıra bilər.
Shuangguangdong şirkətinin qeyri-bərabər qalınlıqlı lövhələrin qaynaqlanmasının əsas proses parametrləri şəkildə göstərildiyi kimi qaynaq parametrlərinə və lövhə parametrlərinə bölünə bilər. Qaynaq parametrlərinə iki lazer şüasının gücü, qaynaq sürəti, fokus mövqeyi, qaynaq başlığı bucağı, ikiqat şüalı bucaq birləşməsinin şüa fırlanma bucağı və qaynaq ofseti və s. daxildir. Lövhə parametrlərinə material ölçüsü, performans, kəsmə şərtləri, lövhə boşluqları və s. daxildir. İki lazer şüasının gücü müxtəlif qaynaq məqsədlərinə uyğun olaraq ayrıca tənzimlənə bilər. Fokus mövqeyi ümumiyyətlə sabit və səmərəli qaynaq prosesinə nail olmaq üçün nazik lövhənin səthində yerləşir. Qaynaq başlığı bucağı adətən 6 ətrafında seçilir. İki lövhənin qalınlığı nisbətən böyükdürsə, müsbət qaynaq başlığı bucağı istifadə edilə bilər, yəni şəkildə göstərildiyi kimi lazer nazik lövhəyə doğru əyilir; lövhənin qalınlığı nisbətən kiçik olduqda, mənfi qaynaq başlığı bucağı istifadə edilə bilər. Qaynaq ofseti lazer fokusu ilə qalın lövhənin kənarı arasındakı məsafə kimi müəyyən edilir. Qaynaq ofsetini tənzimləməklə qaynaq əyriliyinin miqdarı azaldıla və yaxşı bir qaynaq kəsiyi əldə edilə bilər.
Böyük boşluqları olan lövhələri qaynaq edərkən, yaxşı boşluq doldurma qabiliyyəti əldə etmək üçün ikiqat şüa bucağını fırlatmaqla effektiv şüa qızdırma diametrini artıra bilərsiniz. Qaynağın üst hissəsinin eni iki lazer şüasının effektiv şüa diametri, yəni şüanın fırlanma bucağı ilə müəyyən edilir. Fırlanma bucağı nə qədər böyükdürsə, ikiqat şüanın qızdırma diapazonu bir o qədər genişdir və qaynağın yuxarı hissəsinin eni bir o qədər böyükdür. İki lazer şüası qaynaq prosesində fərqli rol oynayır. Biri əsasən tikişi nüfuz etmək üçün, digəri isə əsasən boşluğu doldurmaq üçün qalın lövhə materialını əritmək üçün istifadə olunur. Şəkil 6-35-də göstərildiyi kimi, müsbət şüa fırlanma bucağı altında (ön şüa qalın lövhəyə, arxa şüa qaynağa təsir göstərir), ön şüa materialı qızdırmaq və əritmək üçün qalın lövhəyə düşür və növbəti lazer şüası nüfuz yaradır. Ön tərəfdəki ilk lazer şüası qalın lövhəni yalnız qismən əridə bilər, lakin qaynaq prosesinə böyük töhfə verir, çünki o, boşluğu daha yaxşı doldurmaq üçün qalın lövhənin yan tərəfini əritməklə yanaşı, birləşmə materialını əvvəlcədən birləşdirir ki, sonrakı şüalar birləşmələrdən daha asan qaynaq edilsin və bu da daha sürətli qaynaq etməyə imkan verir. Mənfi fırlanma bucağı olan ikiqat şüalı qaynaqda (ön şüa qaynağa, arxa şüa isə qalın lövhəyə təsir göstərir), iki şüa tam əks təsirə malikdir. Birinci şüa birləşməni əridir, ikinci şüa isə boşluğu doldurmaq üçün qalın lövhəni əridir. Bu halda, ön şüanın soyuq lövhədən qaynaq etməsi tələb olunur və qaynaq sürəti müsbət şüa fırlanma bucağından istifadə etməkdən daha yavaşdır. Əvvəlki şüanın əvvəlcədən qızdırma effekti səbəbindən, ikinci şüa eyni güc altında daha qalın lövhə materialını əridəcək. Bu halda, sonuncu lazer şüasının gücü müvafiq olaraq azaldılmalıdır. Müqayisə üçün, müsbət şüa fırlanma bucağından istifadə qaynaq sürətini müvafiq olaraq artıra bilər və mənfi şüa fırlanma bucağından istifadə daha yaxşı boşluq doldurmasına nail ola bilər. Şəkil 6-36, qaynaq tikişinin en kəsiyinə müxtəlif şüa fırlanma bucaqlarının təsirini göstərir.
3.4 Böyük qalın lövhələrin ikiqat şüalı lazerlə qaynağı Lazer güc səviyyəsinin və şüa keyfiyyətinin yaxşılaşması ilə böyük qalın lövhələrin lazerlə qaynağı reallığa çevrilmişdir. Lakin, yüksək güclü lazerlər bahalı olduğundan və böyük qalın lövhələrin qaynağı ümumiyyətlə doldurucu metal tələb etdiyindən, faktiki istehsalda müəyyən məhdudiyyətlər mövcuddur. İkiqat şüalı lazer qaynaq texnologiyasının istifadəsi yalnız lazer gücünü artırmaqla yanaşı, həm də effektiv şüa qızdırma diametrini artıra, doldurucu telini əritmə qabiliyyətini artıra, lazer açar dəliyini sabitləşdirə, qaynaq stabilliyini yaxşılaşdıra və qaynaq keyfiyyətini yaxşılaşdıra bilər.
Yazı vaxtı: 29 aprel 2024
