Зварка — гэта працэс злучэння двух або больш металаў разам з дапамогай прыкладання цяпла. Зварка звычайна ўключае награванне матэрыялу да тэмпературы плаўлення, каб асноўны метал расплавіўся і запоўніў прамежкі паміж злучэннямі, утвараючы трывалае злучэнне. Лазерная зварка — гэта метад злучэння, які выкарыстоўвае лазер у якасці крыніцы цяпла.
Возьмем, напрыклад, акумулятар з квадратным корпусам: стрыжань акумулятара злучаны лазерам праз некалькі частак. На працягу ўсяго працэсу лазернай зваркі тры пытанні, якія найбольш хвалююць прамысловасць, — гэта тры: тры злучэнне матэрыялаў, эфектыўнасць вытворчасці і ўзровень дэфектаў. Трываласць злучэння матэрыялаў можа адлюстроўвацца ў глыбіні і шырыні металаграфічнага пранікнення (цесна звязаных з крыніцай лазернага святла); эфектыўнасць вытворчасці ў асноўным звязана з магчымасцямі апрацоўкі крыніцы лазернага святла; узровень дэфектаў у асноўным звязаны з выбарам крыніцы лазернага святла; таму ў гэтым артыкуле абмяркоўваюцца распаўсюджаныя на рынку крыніцы. Праводзіцца простае параўнанне некалькіх крыніц лазернага святла ў надзеі дапамагчы калегам-распрацоўшчыкам працэсаў.
Таму штолазерная зваркапа сутнасці, гэта працэс пераўтварэння святла ў цяпло, які ўключае ў сябе некалькі ключавых параметраў: якасць прамяня (BBP, M2, кут разыходжання), шчыльнасць энергіі, дыяметр стрыжня, форма размеркавання энергіі, адаптыўная зварачная галоўка, апрацоўка. Вокны працэсу і апрацоўваемыя матэрыялы ў асноўным выкарыстоўваюцца для аналізу і параўнання крыніц лазернага святла з гэтых напрамкаў.
Параўнанне аднакамандных і шматмодавых лазераў
Вызначэнне аднакадравага шматмодавага рэжыму:
Аднамодавы рэжым адносіцца да адзінай схемы размеркавання лазернай энергіі на двухмернай плоскасці, у той час як шматмодавы рэжым адносіцца да прасторавай схемы размеркавання энергіі, утворанай суперпазіцыяй некалькіх схем размеркавання. Як правіла, памер каэфіцыента якасці прамяня M2 можа быць выкарыстаны для ацэнкі таго, ці з'яўляецца выхад валаконнага лазера аднакамандным ці шматмодавым: M2 менш за 1,3 - гэта чысты аднакамандны лазер, M2 паміж 1,3 і 2,0 - квазіаднамодавы лазер (некалькі рэжымаў), а M2 больш за 2,0. Гэта тычыцца шматмодавых лазераў.
Таму штолазерная зваркапа сутнасці, гэта працэс пераўтварэння святла ў цяпло, які ўключае ў сябе некалькі ключавых параметраў: якасць прамяня (BBP, M2, кут разыходжання), шчыльнасць энергіі, дыяметр стрыжня, форма размеркавання энергіі, адаптыўная зварачная галоўка, апрацоўка. Вокны працэсу і апрацоўваемыя матэрыялы ў асноўным выкарыстоўваюцца для аналізу і параўнання крыніц лазернага святла з гэтых напрамкаў.
Параўнанне аднакамандных і шматмодавых лазераў
Вызначэнне аднакадравага шматмодавага рэжыму:
Аднамодавы рэжым адносіцца да адзінай схемы размеркавання лазернай энергіі на двухмернай плоскасці, у той час як шматмодавы рэжым адносіцца да прасторавай схемы размеркавання энергіі, утворанай суперпазіцыяй некалькіх схем размеркавання. Як правіла, памер каэфіцыента якасці прамяня M2 можа быць выкарыстаны для ацэнкі таго, ці з'яўляецца выхад валаконнага лазера аднакамандным ці шматмодавым: M2 менш за 1,3 - гэта чысты аднакамандны лазер, M2 паміж 1,3 і 2,0 - квазіаднамодавы лазер (некалькі рэжымаў), а M2 больш за 2,0. Гэта тычыцца шматмодавых лазераў.
Як паказана на малюнку: На малюнку b паказана размеркаванне энергіі адной асноўнай моды, прычым размеркаванне энергіі ў любым кірунку, які праходзіць праз цэнтр акружнасці, мае форму гаўсавай крывой. На малюнку a паказана шматмодавае размеркаванне энергіі, якое ўяўляе сабой прасторавае размеркаванне энергіі, утворанае суперпазіцыяй некалькіх адзінкавых лазерных мод. Вынікам шматмодавай суперпазіцыі з'яўляецца крывая з плоскай вяршыняй.
Распаўсюджаныя аднакадавыя лазеры: IPG YLR-2000-SM, SM - гэта скарачэнне ад Single Mode. У разліках выкарыстоўваецца калімаваны фокус 150-250 для разліку памеру фокуснай плямы, шчыльнасць энергіі складае 2000 Вт, і для параўнання выкарыстоўваецца шчыльнасць энергіі фокусу.
Параўнанне аднамодавага і шматмодавага рэжымаўлазерная зваркаэфекты
Аднамодавы лазер: малы дыяметр ядра, высокая шчыльнасць энергіі, высокая пранікальная здольнасць, невялікая зона цеплавога ўздзеяння, падобны да вострага нажа, асабліва падыходзіць для зваркі тонкіх пласцін і хуткаснай зваркі, а таксама можа выкарыстоўвацца з гальванометрамі для апрацоўкі дробных дэталяў і дэталяў з высокай адбівальнай здольнасцю (вельмі адбівальныя дэталі) (вушкі, злучальныя дэталі і г.д.), як паказана на малюнку вышэй, аднамодавы мае меншую замочную адтуліну і абмежаваны аб'ём унутраных пароў металу пад высокім ціскам, таму звычайна не мае дэфектаў, такіх як унутраныя пары. Пры нізкіх хуткасцях знешні выгляд шурпаты без прадзімання ахоўнага паветра. Пры высокіх хуткасцях дадатковая абарона. Якасць апрацоўкі газам добрая, эфектыўнасць высокая, зварныя швы гладкія і роўныя, а таксама высокая хуткасць выхаду. Ён падыходзіць для зваркі ў шэраг і пранікальнай зваркі.
Шматмодавы лазер: вялікі дыяметр стрыжня, крыху меншая шчыльнасць энергіі, чым у аднакадавага лазера, тупы нож, большая замочная адтуліна, больш тоўстая металічная канструкцыя, меншае суадносіны глыбіні да шырыні і пры той жа магутнасці глыбіня пранікнення на 30% меншая, чым у аднакадавага лазера, таму ён падыходзіць для апрацоўкі стыковых зварных швоў і апрацоўкі тоўстых лістоў з вялікімі зборачнымі зазорамі.
Кампазітны кольцавы лазерны кантраст
Гібрыдная зварка: паўправадніковы лазерны прамень з даўжынёй хвалі 915 нм і валаконны лазерны прамень з даўжынёй хвалі 1070 нм аб'яднаны ў адной зварачнай галоўцы. Два лазерныя прамяні размеркаваны кааксіяльна, і факальныя плоскасці двух лазерных прамянёў можна гнутка рэгуляваць, так што выраб мае як паўправадніковыя, так і...лазерная зваркамагчымасці пасля зваркі. Эфект яркі і мае глыбіню валакналазерная зварка.
У паўправадніковых прыладах часта выкарыстоўваецца вялікая светлавая пляма памерам больш за 400 мкм, якая ў асноўным адказвае за папярэдні нагрэў матэрыялу, плаўленне паверхні матэрыялу і павелічэнне хуткасці паглынання матэрыялам валаконнага лазера (хуткасць паглынання матэрыялам лазера павялічваецца з павышэннем тэмпературы).
Кальцавы лазер: два валаконныя лазерныя модулі выпраменьваюць лазернае святло, якое перадаецца на паверхню матэрыялу праз кампазітнае аптычнае валакно (кальцавое аптычнае валакно ўнутры цыліндрычнага аптычнага валакна).
Два лазерныя прамяні з кальцавой плямай: знешняе кальцавое адтуліна адказвае за пашырэнне адтуліны і плаўленне матэрыялу, а ўнутранае кальцавое лазернае адлюстраванне адказвае за глыбіню пранікнення, што дазваляе зварваць з ультранізкім разбрызгіваннем. Дыяметры стрыжня ўнутранага і знешняга кальцавога лазера, а таксама дыяметр стрыжня могуць быць адвольна падабраныя. Акно працэсу больш гнуткае, чым у аднаго лазернага прамяня.
Параўнанне эфектаў зваркі кампазітных круглых элементаў
Паколькі гібрыдная зварка — гэта спалучэнне цеплаправоднай зваркі паўправаднікоў і валаконна-аптычнай зваркі з глыбокім пранікненнем, пранікненне вонкавага кольца меншае, металаграфічная структура больш выразная і тонкая; у той жа час знешні выгляд цеплаправодны, расплаўленая ванна мае невялікія ваганні, вялікі дыяпазон і больш стабільная, што адлюстравана ў больш гладкім выглядзе.
Паколькі кальцавы лазер з'яўляецца спалучэннем зваркі з глыбокім пранікненнем і зваркі з глыбокім пранікненнем, вонкавае кольца таксама можа ствараць глыбіню пранікнення, што можа эфектыўна пашырыць адтуліну замочнай свідравіны. Тая ж магутнасць мае большую глыбіню пранікнення і больш тоўстую металаграфію, але ў той жа час стабільнасць расплаўленай ванны крыху меншая, чым у аптычнага валакна-паўправадніка. Ваганні аптычнага валакна-паўправадніка крыху большыя, чым у кампазітнай зварцы, а шурпатасць адносна вялікая.
Час публікацыі: 20 кастрычніка 2023 г.
