A furmazione è u sviluppu di chjappi:
Definizione di Keyhole: Quandu l'irradiance di a radiazione hè più grande di 10 ^ 6W / cm ^ 2, a superficia di u materiale si funnu è evaporate sottu l'azzione di u laser.Quandu a velocità di evaporazione hè abbastanza grande, a pressione di rinfriscamentu di vapore generata hè abbastanza per superà a tensione di a superficia è a gravità di u liquidu di u metallu liquidu, spostendu cusì una parte di u metallu liquidu, facendu chì a piscina fusa in a zona di eccitazione affonda è forma picculi pozzi. ;U fasciu di luce agisce direttamente nantu à u fondu di a piccula fossa, facendu chì u metale si funnu più è gasificà.Vapuri d'alta pressione cuntinueghja à furzà u metallu liquidu à u fondu di a fossa per scorri versu a periferia di a piscina fusa, sfondendu ancu u picculu pirtusu.Stu prucessu cuntinueghja, ultimamente furmendu una serratura cum'è un pirtusu in u metallu liquidu.Quandu a pressione di vapore di metallu generata da u fasciu laser in u picculu pirtusu righjunghji l'equilibriu cù a tensione di a superficia è a gravità di u metallu liquidu, u picculu pirtusu ùn s'approfondisce più è forma un picculu pirtusu stabile in prufundità, chì hè chjamatu "effettu di u picculu burato". .
Quandu u fasciu laser si move in relazione à a pezza di travagliu, u picculu pirtusu mostra un fronte curvatu ligeramente in daretu è un triangulu inversatu chjaramente inclinatu à u spinu.U bordu di fronte di u picculu pirtusu hè l'area di azzione di u laser, cù alta temperatura è pressione di vapore alta, mentre chì a temperatura longu u spinu posteriore hè relativamente bassu è a pressione di vapore hè chjuca.Sottu à sta differenza di pressione è di temperatura, u liquidu fondu scorri intornu à u picculu pirtusu da u front end à u backend, furmendu un vortice à u spinu di u picculu pirtusu, è infine solidificate à u spinu.U statu dinamicu di u keyhole ottenutu attraversu a simulazione laser è a saldatura attuale hè mostratu in a figura sopra, A morfologia di i buchi chjuchi è u flussu di u liquidu fondu circundante durante u viaghju à diverse velocità.
A causa di a prisenza di picculi buchi, l'energia di u fasciu laser penetra in l'internu di u materiale, furmendu stu cordone di saldatura prufonda è stretta.A morfologia trasversale tipica di a cucitura di saldatura di penetrazione profonda laser hè mostrata in a figura sopra.A prufundità di penetrazione di a cucitura di saldatura hè vicinu à a prufundità di a serratura (per esse precisu, a capa metalografica hè 60-100um più profonda di a serratura, una capa di menu liquidu).A più alta a densità di l'energia laser, u più prufonda u picculu foru, è più grande a prufundità di penetrazione di a saldatura.In a saldatura laser d'alta putenza, u rapportu massimu di prufundità à larghezza di a saldatura pò ghjunghje à 12: 1.
Analisi di l'assorbimentu dienergia laserda a serratura
Prima di a furmazione di picculi buchi è plasma, l'energia di u laser hè principalmente trasmessa à l'internu di a pezza per a cunduzzione termale.U prucessu di saldatura appartene à a saldatura conductiva (cù una prufundità di penetrazione di menu di 0,5 mm), è a rata d'assorbimentu di u materiale di u laser hè trà 25-45%.Una volta chì u keyhole hè furmatu, l'energia di u laser hè principalmente assorbita da l'internu di a pezza à traversu l'effettu keyhole, è u prucessu di saldatura diventa una penetrazione profonda di saldatura (cù una prufundità di penetrazione di più di 0,5 mm), u tassu di assorbimentu pò ghjunghje. più di 60-90%.
L'effettu keyhole ghjoca un rolu estremamente impurtante in rinfurzà l'assorbimentu di u laser durante u processu cum'è a saldatura laser, u taglio è a perforazione.U fasciu laser chì entra in u buccu di a serratura hè guasi cumplettamente assorbutu attraversu parechje riflessioni da u muru di u foru.
Hè generalmente cridutu chì u mecanismu di assorbimentu di l'energia di u laser à l'internu di a serratura include dui prucessi: assorbimentu inversu è assorbimentu Fresnel.
Bilanciu di pressione in u buccu di a serratura
Durante a saldatura à penetrazione profonda di laser, u materiale hè sottumessu à una vaporizzazione severa, è a pressione di espansione generata da u vapore à alta temperatura espelle u metallu liquidu, furmendu picculi buchi.In più di a pressione di vapore è di a pressione di ablazione (cunnisciutu ancu cum'è forza di reazione di evaporazione o pressione di rinfriscà) di u materiale, ci sò ancu a tensione di a superficia, a pressione statica di liquidu causata da a gravità è a pressione dinamica di fluidu generata da u flussu di materiale fusu à l'internu. un picculu pirtusu.Frà queste pressioni, solu a pressione di vapore mantene l'apertura di u picculu pirtusu, mentri l'altri trè forze strive to close the small pirtusu.Per mantene a stabilità di a serratura durante u prucessu di saldatura, a pressione di vapore deve esse abbastanza per superà altre resistenze è ottene l'equilibriu, mantenendu a stabilità à longu andà di a serratura.Per a simplicità, hè in generale crede chì e forze chì agiscenu nantu à u muru di a serratura sò principarmenti a pressione di ablazione (pressione di retroilamentu di vapore di metallu) è a tensione di a superficia.
Instabilità di Keyhole
Sfondate: Laser agisce nantu à a superficia di i materiali, pruvucannu una grande quantità di metalli per evaporà.A pressione di rinfurzà pressu nantu à a piscina fusa, furmendu chjappi di serratura è plasma, risultatu in un aumentu di a prufundità di fusione.Duranti u prucessu di muvimenti, u laser culpisce u muru di fronte di u keyhole, è a pusizioni induve u laser cuntatti u materiale pruvucarà severu evaporazione di u materiale.À u listessu tempu, u muru di a serratura hà da sperimentà a perdita di massa, è l'evaporazione formarà una pressione di rinfurzà chì pressu u metallu liquidu, facendu chì u muru internu di a serratura fluttuarà in u fondu è si move intornu à u fondu di a serratura versu u fondu. daretu à a piscina fusa.A causa di a fluttuazione di a piscina di liquidu fusu da u muru di fronte à u muru di daretu, u voluminu à l'internu di a serratura hè in constantemente cambiante, a pressione interna di a serratura cambia ancu in cunseguenza, chì porta à un cambiamentu in u voluminu di u plasma spruzzatu. .U cambiamentu di u voluminu di plasma porta à cambiamenti in a scumatura, a rifrazione è l'assorbimentu di l'energia laser, risultatu in cambiamenti in l'energia di u laser chì ghjunghje à a superficia materiale.U prucessu tutale hè dinamicu è periodicu, in ultimamente risultatu in una penetrazione di metalli ondulati è in forma di dente di serra, è ùn ci hè micca una saldatura di penetrazione uguale liscia, A figura sopra hè una vista in sezione trasversale di u centru di a saldatura ottenuta da taglio longitudinale parallelu à u centru di a saldatura, è ancu una misurazione in tempu reale di a variazione di a prufundità di a serraturaIPG-LDD cum'è evidenza.
Migliurà a direzzione di stabilità di a serratura
Durante a saldatura à penetrazione profonda laser, a stabilità di u picculu pirtusu pò esse assicurata solu da l'equilibriu dinamicu di diverse pressioni in u foru.In ogni casu, l'assorbimentu di l'energia laser da u muru di u pirtusu è l'evaporazione di i materiali, l'ejection di vapore di metallu fora di u picculu pirtusu, è u muvimentu in avanti di u picculu pirtusu è a piscina fusa sò tutti prucessi assai intensi è rapidi.In certi cundizioni di prucessu, in certi mumenti durante u prucessu di saldatura, ci hè una pussibilità chì a stabilità di u picculu pirtusu pò esse disturbata in i lochi lucali, purtendu à difetti di saldatura.I più tipici è cumuni sò i difetti di porosità di u poru chjucu è i spruzzi causati da u colapsu di a serratura;
Allora cumu si stabilizzà a serratura?
A fluttuazione di u fluidu keyhole hè relativamente cumplessu è implica troppu fattori (campu di temperatura, campu di flussu, campu di forza, fisica optoelettronica), chì ponu esse simpricimenti riassunti in dui categurie: a relazione trà a tensione di a superficia è a pressione di u vapuri di u metale;A pressione di rinfurzà di u vapore di metallu agisce direttamente nantu à a generazione di keyholes, chì hè strettamente ligata à a prufundità è u voluminu di i keyholes.À u listessu tempu, cum'è l'unicu sustanza chì si muove ascendente di vapore di metallu in u prucessu di saldatura, hè ancu strettamente ligata à l'occurrence di spruzzi;A tensione di a superficia afecta u flussu di a piscina fusa;
So stadda prucessu di saldatura laser dipende di mantene u gradient di distribuzione di tensione superficia in a piscina fusa, senza troppu fluttuazione.A tensione di a superficia hè ligata à a distribuzione di a temperatura, è a distribuzione di a temperatura hè ligata à a fonte di calore.Dunque, a fonte di calore composta è a saldatura swing sò pussibuli direzzione tecniche per u prucessu di saldatura stabile;
U vapore di metallu è u voluminu di a serratura deve esse attentu à l'effettu di u plasma è a dimensione di l'apertura di a serratura.A più grande l'apertura, u più grande u keyhole, è i fluttuazioni insignificante in u puntu di fondu di a piscina di fusione, chì anu un impattu relativamente chjucu nantu à u voluminu di a serratura generale è i cambiamenti di pressione interna;Dunque, u laser di modu di anellu regulabile (spot annular), a recombinazione di l'arcu laser, a modulazione di frequenza, etc. sò tutte e direzzione chì ponu esse allargate.
Tempu di Postu: Dec-01-2023
