In cunfrontu cù a tecnulugia di saldatura tradiziunale,saldatura laserhà vantaghji senza pari in a precisione di saldatura, efficienza, affidabilità, automatizazione è altri aspetti. In l'ultimi anni, hà sviluppatu rapidamente in i campi di l'automobile, l'energia, l'elettronica è altri campi, è hè cunsideratu cum'è una di e tecnulugia di fabricazione più promettenti in u XXI seculu.
1. Panoramica di doppiu fasciusaldatura laser
Doppiu fasciusaldatura laserhè à aduprà metudi otticu à siparari lu stissu laser in dui fasci di luce siparati di saldatura, o à aduprà dui sfarenti tippi di laser à cumminari, comu laser CO2, Nd: laser YAG è laser semiconductor high-putenza. Tutti ponu esse cumminati. Hè stata pruposta principalmente per risolve l'adattabilità di a saldatura laser à a precisione di l'assemblea, migliurà a stabilità di u prucessu di saldatura, è migliurà a qualità di a saldatura. Doppiu fasciusaldatura laserpò cunvene è flexibly aghjustà u campu di temperatura di saldatura cambiendu u rapportu di l'energia di u fasciu, u spaziu di u fasciu, è ancu u mudellu di distribuzione di l'energia di i dui raggi laser, cambiendu u mudellu di esistenza di a serratura è u mudellu di flussu di metallu liquidu in a piscina fusa. Fornisce una scelta più larga di prucessi di saldatura. Ùn hà micca solu i vantaghji di grandesaldatura laserpenetrazione, vitezza veloce è alta precisione, ma hè ancu adattatu per i materiali è i ghjunti chì sò difficiuli di saldare cù cunvinziunali.saldatura laser.
Per doppia travesaldatura laser, Discutemu prima di i metudi di implementazione di laser à doppia fasciu. A literatura cumpleta mostra chì ci sò dui modi principali per ottene a saldatura à doppia fascia: focusing di trasmissione è focusing di riflessione. In particulare, unu hè ottinutu da l'aghjustà l'angulu è u spaziu di dui laser per mezu di specchi di focalizazione è specchi di collimazione. L'altru hè ottinutu usendu una fonte laser è poi cuncentrazione attraversu specchi riflettenti, specchi trasmissivi è specchi in forma di cunea per ottene raghji duali. Per u primu metudu, ci sò principalmente trè forme. A prima forma hè di accoppià dui laser à traversu fibre ottiche è sparte in dui fasci diffirenti sottu à u stessu specchiu di collimazione è specchiu focusing. U sicondu hè chì dui laser pruducia fasci di laser à traversu i so rispettivi capi di saldatura, è un fasciu doppiu hè furmatu da aghjustendu a pusizione spaziale di i capi di saldatura. U terzu mètudu hè chì u fasciu laser hè prima divisu à traversu dui specchi 1 è 2, è dopu fucalizatu da dui specchi di focu 3 è 4 rispettivamente. A pusizioni è a distanza trà i dui punti focali ponu esse aghjustate aghjustendu l'anguli di i dui specchi di focu 3 è 4. U sicondu mètudu hè di utilizà un laser di u statu solidu per sparghje a luce per ottene un fasciu duale, è aghjustate l'angolo è spazii attraversu un specchiu perspettiva è un specchiu di focus. L'ultimi dui ritratti in a prima fila sottu mostranu u sistema spettroscopicu di un laser CO2. U specchiu pianu hè rimpiazzatu cù un specchiu in forma di cunea è pusatu davanti à u specchiu di focu per sparghje a luce per ottene una luce parallela à doppia fascia.
Dopu avè capitu l'implementazione di travi doppiu, introducemu brevemente i principii è i metudi di saldatura. In u doppiu fasciusaldatura laserprucessu, ci sò trè dispusizione fasciu cumuni, vale à dì arrangiamentu seriale, arrangiamentu parallelu è arrangiamentu hibridu. tela, vale à dì, ci hè una distanza sia in a direzzione di saldatura sia in a direzzione verticale di saldatura. As mustratu in l 'ultimu fila di a figura, secondu à e diverse forme di picculi buchi è piscine fuse chì si prisentanu sottu differente spaziu spaziu durante u prucessu di saldatura seriale, ponu esse divisu in più in singulu melts. Ci sò trè stati: piscina, piscina fusa cumuni è piscina fusa separata. E caratteristiche di una sola piscina fusa è una piscina fusa siparata sò simili à quelli di una solasaldatura laser, cum'è mostra in u diagramma di simulazione numerica. Ci sò diversi effetti di prucessu per diversi tipi.
Tipu 1: Sutta un certu spaziu spaziu, dui keyholes fasciu formanu un grande keyhole cumuna in u listessu pool fondu; per u tipu 1, hè infurmatu chì un fasciu di luce hè utilizatu per creà un picculu pirtusu, è l'altru fasciu di luce hè utilizatu per u trattamentu termale di saldatura, chì pò migliurà effittivamenti e proprietà strutturali di l'azzaru à altu carbonu è l'acciaio in lega.
Tipu 2: Aumentà u spaziu di u locu in a listessa piscina fusa, separà e duie travi in dui keyholes indipindenti, è cambia u mudellu di flussu di a piscina fusa; per u tipu 2, a so funzione hè equivalenti à a saldatura di dui fasci di elettroni, Reduce spruzzi di saldatura è saldature irregulari à a lunghezza focale adatta.
Tipu 3: Incrementa ancu u spaziu di u locu è cambia u rapportu di energia di i dui fascii, cusì chì unu di i dui fascii hè utilizatu com'è fonte di calore per eseguisce un prucessu di pre-saldatura o post-saldatura durante u prucessu di saldatura, è l'altru fasciu. hè usatu per generà picculi buchi. Per u tipu 3, u studiu hà truvatu chì i dui raghji formanu una serratura, u picculu pirtusu ùn hè micca faciule di colapsà, è a saldatura ùn hè micca faciule per pruduce pori.
2. L'influenza di u prucessu di saldatura nantu à a qualità di saldatura
Effettu di u rapportu fasciu-energia seriale nantu à a furmazione di corda di saldatura
Quandu a putenza laser hè 2kW, a velocità di saldatura hè 45 mm / s, a quantità di defocus hè 0 mm, è a distanza di u fasciu hè 3 mm, a forma di a superficia di saldatura quandu cambia RS (RS = 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) hè cum'è mostra in a figura. Quandu RS = 0,50 è 2,00, a saldatura hè dented in una misura più grande, è ci hè più spruzzo nantu à u bordu di a saldatura, senza formate mudelli di scala di pesci regulare. Questu hè chì quandu u rapportu di l'energia di u fasciu hè troppu chjucu o troppu grande, l'energia laser hè troppu cuncentrata, facendu chì u pinhole laser oscillate più seriu durante u prucessu di saldatura, è a pressione di ricucimentu di u vapore provoca l'ejection è splashing di u fusu. pool metallu in a piscina fusa; Ingressu eccessivu di calore face chì a prufundità di penetrazione di a piscina fusa da u latu di l'alia d'aluminiu hè troppu grande, causando una depressione sottu à l'azzione di gravità. Quandu RS = 0,67 è 1,50, u mudellu di scala di pesci nantu à a superficia di saldatura hè uniforme, a forma di saldatura hè più bella, è ùn ci hè micca visibile di saldatura crack caldi, pori è altri difetti di saldatura nantu à a superficia di saldatura. E forme di sezione trasversale di e saldature cù diversi rapporti di energia di fasciu RS sò cum'è mostra in a figura. A sezione trasversale di e saldature hè in una tipica "forma di vetru di vinu", chì indica chì u prucessu di saldatura hè realizatu in modu di saldatura à penetrazione profonda laser. RS hà una influenza impurtante nantu à a prufundità di penetrazione P2 di a saldatura da u latu di l'alia d'aluminiu. Quandu u rapportu di energia di fasciu RS = 0,5, P2 hè 1203,2 microns. Quandu u rapportu di l'energia di u fasciu hè RS = 0,67 è 1,5, P2 hè significativamente ridutta, chì sò 403,3 microns è 93,6 microns rispettivamente. Quandu u rapportu di l'energia di u fasciu hè RS = 2, a prufundità di penetrazione di saldatura di a sezione trasversale di l'articulazione hè di 1151,6 microns.
Effettu di u rapportu fasciu-energia parallela nantu à a furmazione di corda di saldatura
Quandu a putenza laser hè 2.8kW, a vitezza di saldatura hè 33mm / s, a quantità di defocus hè 0mm, è a spaziatura di u fasciu hè 1mm, a superficia di saldatura hè ottenuta cambiendu u rapportu di energia di u fasciu (RS = 0.25, 0.5, 0.67, 1.5). , 2, 4) L'apparenza hè mostrata in a figura. Quandu RS = 2, u mudellu di scala di pesci nantu à a superficia di a saldatura hè relativamente irregulare. A superficia di a saldatura ottenuta da l'altri cinque rapporti d'energia di fasciu differenti hè ben formata, è ùn ci sò micca difetti visibili cum'è pori è spruzzi. Per quessa, paragunatu cù serial dual-beamsaldatura laser, a superficia di saldatura chì utilizanu travi duali paralleli hè più uniforme è bella. Quandu RS = 0,25, ci hè una ligera depressione in a saldatura; cum'è u rapportu di l'energia di u fasciu cresce gradualmente (RS = 0,5, 0,67 è 1,5), a superficia di a saldatura hè uniforme è ùn si forma micca depressione; in ogni modu, quandu u rapportu di l'energia fasciu cresce più (RS = 1,50, 2,00), ma ci sò depressioni nantu à a superficia di a saldatura. Quandu u rapportu di l'energia di u fasciu RS = 0,25, 1,5 è 2, a forma trasversale di a saldatura hè "a forma di vetru di vinu"; quandu RS = 0,50, 0,67 è 1, a forma trasversale di a saldatura hè "in funnel-shaped". Quandu RS = 4, micca solu i cracki sò generati à u fondu di a saldatura, ma ancu parechji pori sò generati in a parti media è bassa di a saldatura. Quandu RS = 2, i grandi pori di prucessu appariscenu in a saldatura, ma ùn ci hè micca fissure. Quandu RS = 0,5, 0,67 è 1,5, a prufundità di penetrazione P2 di a saldatura in u latu di l'alia d'aluminiu hè più chjuca, è a sezione trasversale di a saldatura hè ben formata è ùn si formanu difetti di saldatura evidenti. Quessi mostranu chì u rapportu di l'energia di u fasciu durante a saldatura laser parallela dual-beam hà ancu un impattu impurtante in a penetrazione di a saldatura è i difetti di saldatura.
Parallel beam - l'effettu di a distanza di u fasciu nantu à a furmazione di saldatura
Quandu a putenza laser hè 2.8kW, a velocità di saldatura hè 33mm / s, a quantità di defocus hè 0mm, è u rapportu di l'energia di u fasciu RS = 0.67, cambiate a distanza di u fasciu (d = 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) per ottene. a morfologia di a superficia di saldatura cum'è a stampa mostra. Quandu d = 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, a superficia di a saldatura hè liscia è plana, è a forma hè bella; u mudellu di scala di pesci di a saldatura hè regularmente è bella, è ùn ci sò micca pori visibili, cracke è altri difetti. Dunque, sottu à e cundizioni di spazii di quattru fasci, a superficia di saldatura hè ben formata. Inoltre, quandu d = 2 mm, sò furmati dui saldature diffirenti, chì mostra chì i dui raghji laser paralleli ùn anu più agisce nantu à una piscina fusa, è ùn ponu micca formate una saldatura hibrida laser dual-beam efficace. Quandu u spaziu di u fasciu hè di 0,5 mm, a saldatura hè "in forma di funnel", a prufundità di penetrazione P2 di a saldatura in u latu di l'alia d'aluminiu hè di 712,9 microns, è ùn ci sò micca cracke, pori è altri difetti in a saldatura. Cume a distanza di u fasciu cuntinueghja à aumentà, a prufundità di penetrazione P2 di a saldatura da u latu di l'alia d'aluminiu diminuisce significativamente. Quandu u spaziu di u fasciu hè di 1 mm, a prufundità di penetrazione di a saldatura in u latu di l'alia d'aluminiu hè solu 94,2 microns. Siccomu u spaziu di u fasciu aumenta, a saldatura ùn forma micca una penetrazione efficace da u latu di l'alia d'aluminiu. Dunque, quandu u spaziu di u fasciu hè di 0,5 mm, l'effettu di recombinazione di doppia fascia hè u megliu. Cum'è a distanza di u fasciu aumenta, l'input di calore di saldatura diminuisce drasticamente, è l'effettu di recombinazione laser à dui fascii diventa gradualmente peghju.
A sfarenza in a morfologia di saldatura hè causata da u flussu sfarente è a solidificazione di rinfrescante di a piscina fusa durante u prucessu di saldatura. U metudu di simulazione numerica pò micca solu fà l'analisi di stress di a piscina fusa più intuitiva, ma ancu riduce u costu sperimentale. A stampa sottu mostra i cambiamenti in a piscina di fusione laterale cù una sola fascia, diverse dispusizioni è spazii spot. I cunclusioni principali includenu: (1) Duranti a sola fasciasaldatura laserprucessu, a prufundità di u pirtusu pirtusu fusu hè u più prufonda, ci hè un fenomenu di colapsu pirtusu, u muru pirtusu hè irregulari, è a distribuzione campu flussu vicinu à u muru pirtusu hè irregolari; vicinu à a superficia trasversale di a piscina fusa U reflow hè forte, è ci hè un reflow upward à u fondu di a piscina fusa; a distribuzione di u campu di flussu di a piscina fusa in a superficia hè relativamente uniforme è lentu, è a larghezza di a piscina fusa hè irregolare longu a direzzione di a prufundità. Ci hè disturbazione causata da a pressione di ricucimentu di u muru in a piscina fusa trà i picculi buchi in doppia fasciasaldatura laser, è sempre esiste longu a direzzione di a prufundità di i picculi buchi. Siccomu a distanza trà i dui fasci cuntinueghja à aumentà, a densità di l'energia di u fasciu passa gradualmente da un piccu unicu à un statu di piccu doppiu. Ci hè un valore minimu trà i dui cimi, è a densità di l'energia diminuisce gradualmente. (2) Per doppiu fasciusaldatura laser, Quandu u spaziu di u locu hè 0-0.5mm, a prufundità di i picculi buchi di a piscina fusa diminuisce ligeramente, è u cumpurtamentu generale di u flussu di a piscina fusa hè simile à quellu di un fasciu unicu.saldatura laser; quandu u spaziu spaziu hè sopra à 1mm, i picculi buchi sò cumplitamenti siparati, è durante u prucessu di saldatura Ùn ci hè guasi micca interazzione trà i dui laser, chì hè equivalenti à dui consecutivi / dui weldings laser single-beam paralleli cù una putenza di 1750W. Ùn ci hè guasi nisun effettu preheating, è u cumpurtamentu di u flussu di piscina fusa hè simile à quellu di a saldatura laser unicu fasciu. (3) Quandu u spaziu spaziu hè 0.5-1mm, a superficia di u muru di i picculi buchi hè più flat in i dui arrangiamenti, a prufundità di i picculi buchi diminuisce gradualmente, è u fondu si separa gradualmente. U disturbu trà i picculi buchi è u flussu di a piscina fonduta di a superficia sò à 0,8 mm. U più forte. Per a saldatura seriale, a lunghezza di a piscina fusa aumenta gradualmente, a larghezza hè a più grande quandu u spaziu di u locu hè 0,8 mm, è l'effettu di preriscaldamentu hè più evidenti quandu u spaziu di u locu hè 0,8 mm. L'effettu di a forza di Marangoni si debilita gradualmente, è più liquidu di metallu scorri à i dui lati di a piscina fusa. Fate a distribuzione di larghezza di fusione più uniforme. Per a saldatura parallela, a larghezza di a piscina fusa aumenta gradualmente, è a lunghezza hè massima à 0,8 mm, ma ùn ci hè micca un effettu preheating; u reflow vicinu à a superficia causata da a forza Marangoni sempre esiste, è u reflow downward à u fondu di u picculu pirtusu pocu à pocu sparisce; u campu di flussu cross-sectional ùn hè micca bonu cum'è Hè forte in seria, u disturbu appena affetta u flussu nant'à i dui lati di a piscina fusa, è a larghezza fusa hè distribuitu irregularmente.
Tempu di post: Oct-12-2023
