Paragone di l'effetti di saldatura di laser cù diversi diametri di core

Saldatura laserpò esse ottenutu aduprendu fasci laser cuntinui o pulsati. I principii disaldatura laserpò esse divisu in saldatura à conduzione termica è saldatura à penetrazione prufonda laser. Quandu a densità di putenza hè menu di 104 ~ 105 W / cm2, si tratta di saldatura à conduzione termica. In questu mumentu, a prufundità di penetrazione hè bassa è a velocità di saldatura hè lenta; quandu a densità di putenza hè più grande di 105 ~ 107 W / cm2, a superficia metallica hè concava in "buchi" per via di u calore, furmendu una saldatura à penetrazione prufonda, chì hà e caratteristiche di una velocità di saldatura rapida è un grande rapportu d'aspettu. U principiu di a conduzione termicasaldatura laserhè: a radiazione laser riscalda a superficia da trattà, è u calore di a superficia si diffonde à l'internu per via di a conduzione termica. Cuntrullendu i parametri laser cum'è a larghezza di l'impulsu laser, l'energia, a putenza di piccu è a frequenza di ripetizione, a pezza hè fusa per furmà un bagnu fusu specificu.

A saldatura à penetrazione prufonda laser generalmente usa un raghju laser cuntinuu per cumpletà a cunnessione di i materiali. U so prucessu fisicu metallurgicu hè assai simile à quellu di a saldatura à raghju elettronicu, vale à dì, u mecanismu di cunversione di l'energia hè cumpletatu per mezu di una struttura "à bucu di serratura".

Sottu à l'irradiazione laser cù una densità di putenza abbastanza alta, u materiale evapora è si formanu picculi buchi. Stu picculu foru pienu di vapore hè cum'è un corpu neru, chì assorbe quasi tutta l'energia di u fasciu incidente. A temperatura d'equilibriu in u foru righjunghje circa 2500°C. U calore hè trasferitu da u muru esternu di u foru à alta temperatura, pruvucendu a fusione di u metallu chì circonda u foru. U picculu foru hè pienu di vapore à alta temperatura generatu da l'evaporazione cuntinua di u materiale di u muru sottu à l'irradiazione di u fasciu. I muri di u picculu foru sò circundati da metallu fusu, è u metallu liquidu hè circundatu da materiali solidi (in a maiò parte di i prucessi di saldatura cunvinziunali è a saldatura à conduzione laser, l'energia hè prima depositata nantu à a superficia di a pezza è dopu trasportata à l'internu per trasferimentu). U flussu di liquidu fora di u muru di u foru è a tensione superficiale di u stratu di u muru sò in fase cù a pressione di vapore generata cuntinuamente in a cavità di u foru è mantenenu un equilibriu dinamicu. U fasciu di luce entra cuntinuamente in u picculu foru, è u materiale fora di u picculu foru scorre cuntinuamente. Mentre u fasciu di luce si move, u picculu foru hè sempre in un statu di flussu stabile.

Vale à dì, u picculu foru è u metallu fusu chì circunda a parete di u foru si movenu in avanti cù a velocità di avanzamentu di u raghju pilotu. U metallu fusu riempie u spaziu lasciatu dopu chì u picculu foru hè statu cacciatu è si condensa di cunsiguenza, è a saldatura hè furmata. Tuttu què accade cusì rapidamente chì e velocità di saldatura ponu facilmente ghjunghje à parechji metri per minutu.

Dopu avè capitu i cuncetti basi di densità di putenza, saldatura à conducibilità termica è saldatura à penetrazione prufonda, faremu dopu un'analisi cumparativa di a densità di putenza è di e fasi metallografiche di diversi diametri di u core.

Paragone di l'esperimenti di saldatura basati annantu à i diametri cumuni di u core laser in u mercatu:

Densità di putenza di a pusizione focale di i laser cù diversi diametri di u core

Da u puntu di vista di a densità di putenza, sottu à a listessa putenza, più chjucu hè u diametru di u core, più alta hè a luminosità di u laser è più cuncintrata hè l'energia. Sè u laser hè paragunatu à un cultellu affilatu, più chjucu hè u diametru di u core, più affilatu hè u laser. A densità di putenza di u laser cù un diametru di u core di 14 um hè più di 50 volte quella di u laser cù un diametru di u core di 100 um, è a capacità di trasfurmazione hè più forte. À u listessu tempu, a densità di putenza calculata quì hè solu una semplice densità media. A distribuzione attuale di l'energia hè una distribuzione gaussiana apprussimativa, è l'energia cintrale serà parechje volte a densità di putenza media.

Schema di a distribuzione di l'energia laser cù diversi diametri di u core

U culore di u diagrama di distribuzione di l'energia hè a distribuzione di l'energia. Più u culore hè rossu, più alta hè l'energia. L'energia rossa hè u locu induve l'energia hè cuncintrata. Attraversu a distribuzione di l'energia laser di i fasci laser cù diversi diametri di core, si pò vede chì u fronte di u fasciu laser ùn hè micca affilatu è u fasciu laser hè affilatu. Più chjucu hè, più l'energia hè cuncintrata in un puntu, più hè affilatu è più forte hè a so capacità di penetrazione.

Paragone di l'effetti di saldatura di laser cù diversi diametri di core

Paragone di laser cù diversi diametri di core:

(1) L'esperimentu usa una velocità di 150 mm/s, saldatura in pusizione focale, è u materiale hè aluminiu di serie 1, spessore 2 mm;

(2) Più grande hè u diametru di u core, più grande hè a larghezza di fusione, più grande hè a zona affettata da u calore è più chjuca hè a densità di putenza unitaria. Quandu u diametru di u core supera i 200 um, ùn hè micca faciule ottene una prufundità di penetrazione nantu à leghe à alta reazione cum'è l'aluminiu è u rame, è una saldatura à penetrazione profonda più alta pò esse ottenuta solu cù alta putenza;

(3) I laser à core chjucu anu una alta densità di putenza è ponu perforà rapidamente i fori di serratura nantu à a superficia di i materiali cù alta energia è piccule zone affettate da u calore. Tuttavia, à u listessu tempu, a superficia di a saldatura hè ruvida, è a probabilità di crollu di u foru di serratura hè alta durante a saldatura à bassa velocità, è u foru di serratura hè chjusu durante u ciclu di saldatura. U ciclu hè longu, è difetti cum'è difetti è pori sò propensi à accade. Hè adattatu per a trasfurmazione à alta velocità o a trasfurmazione cù una traiettoria di oscillazione;

(4) I laser à grande diametru di core anu punti luminosi più grandi è energia più dispersa, ciò chì li rende più adatti per a rifusione di a superficia laser, u rivestimentu, a ricottura è altri prucessi.