Як перадавы інструмент апрацоўкі, лазер адыгрывае ўсё больш важную ролю ў галіне прамысловай зваркі. Нягледзячы на тое, што традыцыйная тэхналогія лазернай зваркі можа кантраляваць гэтыя дэфекты ў пэўнай ступені, яе эфект часта абмяжоўваецца фіксаванымі параметрамі і працэсамі зваркі. У апошнія гады з'яўленне тэхналогіі лазернай зваркі з разгойдваннем забяспечвае новае рашэнне для кантролю дэфектаў зваркі. Уводзячы разгойдванне лазернага прамяня падчас працэсу зваркі, тэхналогія можа значна палепшыць дынамічныя характарыстыкі зварачнай ванны, тым самым аптымізуючы якасць зваркі. Тэхналогія лазернай зваркі з разгойдваннем у асноўным заснавана на дакладным кіраванні лазерным прамянём і тэхналогіі разгойдвання для дасягнення эфектыўнай і якаснай зваркі.
Палепшыць знешні выгляд:
Падчаспрацэс зваркіЛазерны прамень хутка і дакладна паварочваецца, каб пакрыць усю зону зваркі. Калі прамень рухаецца ўздоўж кірунку зваркі, ён вагаецца ў розных формах, такіх як круг, васьмёрка і спіраль. Чэнь і інш. выкарыстоўвалі паваротны лазер для зваркі разнастайных алюмініевых сплаваў, і ў параўнанні з лазернай зваркай без паваротнага лазера, марфалогія пярэдняй і задняй швоў пры паваротным лазере была значна палепшана. Акрамя таго, папярочная паваротная лазерная зварка выкарыстоўваецца для павелічэння адаптыўнасці зазору пазы. На некаторых дэталях з праводнымі злучэннямі неабходна пашырыць зону перагрузкі па току, а таксама пашырыць паверхню металічнага злучэння, а таксама паварочваць лазерную зварку, каб паверхня металічнага злучэння набыла форму "U".
1. (a) і (b) статыстыка марфалогіі папярочнага сячэння зварнога шва і памеру зварнога шва пры розных рэжымах вагання; (c) фарміраванне верхняй паверхні зварнога шва пры розных рэжымах вагання.
Палепшыць дрэннае зліццё бакавых сценак:
Дэфект несплаўлення бакавых сценак лёгка ўзнікае пры традыцыйнай лазернай зварцы з вузкай шчылінай для лістоў сярэдняй таўшчыні. Гэта выклікана нераўнамерным размеркаваннем лазернай энергіі ў роце, вялікім падводам цяпла ў цэнтры пазы і малым падводам цяпла ў бакавую сценку пазы, што не дазваляе стварыць добрае спалучэнне. Ключавой мерай для вырашэння дэфекту несплаўлення бакавых сценак з'яўляецца павелічэнне падводу цяпла да бакавой сценкі. У працэсе лазернай зваркі больш разумнае размеркаванне энергіі лазернага прамяня па паверхні апрацоўванай дэталі можа быць рэалізавана за кошт ваганняў прамяня. Пры змене шырыні пазы амплітуда ваганняў прамяня рэгулюецца ў адпаведнасці з шырынёй пазы, каб стварыць эфектыўны падвод цяпла да бакавой сценкі.
2. Макраскапічны малюнак зварнога шва ад першага пласта (L1) да сёмага пласта (L7) пры лазернай зварцы з ваганнямі або без іх.
Памяншэнне дэфектаў парыстасці:
Механізм тармажэння лазернага вагання на порах зваркі можна растлумачыць паляпшэннем стабільнасці малых адтулін і паляпшэннем цякучасці вадкага металу. На малюнку 3 паказана паводзіны расплаўленай ванны, якую паказваюць часціцы трасера падчас працэсу зваркі. Ваганне светлавога прамяня прымушае малую адтуліну ўтвараць высокачастотны і хуткасны вярчальны рух, што спрыяе перапаўненню бурбалак і аказвае эфект «захопу» зацвярдзелых пор. У той жа час ваганне светлавога прамяня павялічвае плошчу малой адтуліны і зніжае верагоднасць яе няўстойлівага калапсу з утварэннем бурбалак.
3. (a) і (b) траекторыі часціц трасера падчас зваркі; Плошча адтуліны замочнай свідравіны: (c) адсутнасць хістальнага лазера (d) хістальны лазер.
Памяншэнне дэфектаў расколін:
Тэрмічная расколіна — гэта дэфект, які ўтвараецца ў працэсе зваркі з-за ўзаемадзеяння ўнутраных напружанняў і металургічных фактараў і часта сустракаецца ў зоне цеплавога ўздзеяння (ЗТВ) зваркі. Утварэнне такіх расколін звязана з уразлівасцю матэрыялу пры высокіх тэмпературах, напружаннем зваркі і хімічным складам матэрыялу. Традыцыйная тэхналогія лазернай зваркі можа прыводзіць да цеплавых расколін у працэсе зваркі, галоўным чынам па наступных прычынах: па-першае, з-за высокай энергазатраты лазернай зваркі, што прыводзіць да хуткага нагрэву і астуджэння зоны зваркі, што выклікае вялікі цеплавы градыент і цеплавое напружанне; па-другое, металургічная рэакцыя ў працэсе зваркі можа прывесці да сегрэгацыі прымесных элементаў з нізкай тэмпературай плаўлення, утвараючы далікатную фазу і павялічваючы адчувальнасць расколін. Нарэшце, хуткае зацвярдзенне матэрыялу можа прывесці да неаднароднасці мікраструктуры, і кірунак росту слупчатых крышталяў — ад расплаўленай ванны да цэнтра, як паказана на малюнку 4. У гэтым выпадку адчувальнасць да расколін значна павялічваецца.
4. Рэжым зацвярдзення пры лазернай зварцы (а) звычайная лазерная зварка (б) вагальная лазерная зварка.
Тэхналогія асцыляцыйнай лазернай зваркі можа эфектыўна паменшыць або ліквідаваць з'яўленне гарачых расколін шляхам увядзення асцыляцыйнага лазернага прамяня. Падчас працэсу асцыляцыйнай лазернай зваркі перыядычныя ваганні лазернага прамяня могуць спрыяць патоку металу ў расплаўленай ванне, тым самым паляпшаючы аднастайнасць мікраструктуры, і зерне расце кааксіяльна ў цэнтры расплаўленай ванны, як паказана на малюнку 5. Гэтыя кааксіяльныя зерні дзейнічаюць як ахоўны бар'ер, які прадухіляе распаўсюджванне расколін, і дзейнічаюць як цеплаізаляцыйны пласт, які прадухіляе далейшае распаўсюджванне расколін. У той жа час, асцыляцыйны лазер дапамагае паменшыць утварэнне далікатнай фазы з-за сегрэгацыі кампанентаў, зніжаючы рызыку тэрмічнага расколу.
5. (A) характарыстыкі мікраструктуры зацвярдзення традыцыйных зварных швоў лазернай зваркі (B) характарыстыкі мікраструктуры зацвярдзення лазерных зварных швоў з паваротным кручэннем (CCW).
У параўнанні з лазернай самасплаўнай зваркай, тэхналогія лазернай зваркі з пераменным ходам прызнана эфектыўным спосабам зніжэння тэндэнцыі да парыстасці і паляпшэння такіх дэфектаў, як несплаўленне бакавых сценак. Дзякуючы перамешвальнаму эфекту прамяня на расплаўленую ванну, яна мае значныя перавагі ў паляпшэнні зазору, паляпшэнні аднастайнасці мікраструктуры і ўдасканаленні збожжа. Ужыванне тэхналогіі лазернай зваркі з пераменным ходам можа зрабіць лазерную зварку больш шырокай, і лазерная эфектыўная дакладная зварка можа быць дасягнута для большых дэталяў і шырэйшых зварных швоў, гэта значыць, асноўны працэс і дакладнасць зборкі вырабу зніжаюцца.
Час публікацыі: 21 лютага 2025 г.
