Метад двухпрамянёвай зваркі прапануецца ў асноўным для вырашэння адаптыўнасцілазерная зваркадля дакладнасці зборкі, павышэння стабільнасці працэсу зваркі і паляпшэння якасці зварнога шва, асабліва для зваркі тонкіх пласцін і зваркі алюмініевых сплаваў. Двухпрамянёвая лазерная зварка можа выкарыстоўваць аптычныя метады для падзелу аднаго лазера на два асобных пучка святла для зваркі. Ён таксама можа выкарыстоўваць два розныя тыпы лазераў для камбінавання: CO2-лазер, Nd:YAG-лазер і паўправадніковы лазер высокай магутнасці. можна камбінаваць. Змяняючы энергію прамяня, адлегласць паміж прамянямі і нават схему размеркавання энергіі двух прамянёў, можна зручна і гнутка рэгуляваць тэмпературнае поле зваркі, змяняючы схему існавання адтулін і схему патоку вадкага металу ў ванне расплаўленага металу. , забяспечваючы лепшае рашэнне для працэсу зваркі. Велізарная прастора выбару не мае сабе роўных аднапрамянёвай лазернай зваркі. Ён не толькі валодае такімі перавагамі, як вялікае пранікненне лазернай зваркі, высокая хуткасць і высокая дакладнасць, але таксама мае выдатную адаптыўнасць да матэрыялаў і злучэнняў, якія цяжка зварыць звычайнай лазернай зваркай.
Прынцыпдвухлучевая лазерная зварка
Двухпрамянёвая зварка - гэта выкарыстанне двух лазерных прамянёў адначасова ў працэсе зваркі. Размяшчэнне прамянёў, інтэрвал прамянёў, вугал паміж двума прамянямі, становішча факусіроўкі і суадносіны энергіі двух прамянёў - усе важныя налады пры двухпрамянёвай лазернай зварцы. параметр. Як правіла, у працэсе зваркі, як правіла, ёсць два спосабу размяшчэння падвойных бэлек. Як паказана на малюнку, адзін размешчаны паслядоўна ўздоўж напрамку зваркі. Такое размяшчэнне можа паменшыць хуткасць астуджэння расплаўленага басейна. Памяншае тэндэнцыю загартоўвання зварнога шва і адукацыю пор. Іншы - размясціць іх побач або крыж-накрыж з абодвух бакоў зварнога шва, каб палепшыць адаптыўнасць да зварнога зазору.
Прынцып двухпрамянёвай лазернай зваркі
Двухпрамянёвая зварка - гэта выкарыстанне двух лазерных прамянёў адначасова ў працэсе зваркі. Размяшчэнне прамянёў, інтэрвал прамянёў, вугал паміж двума прамянямі, становішча факусіроўкі і суадносіны энергіі двух прамянёў - усе важныя налады пры двухпрамянёвай лазернай зварцы. параметр. Як правіла, у працэсе зваркі, як правіла, ёсць два спосабу размяшчэння падвойных бэлек. Як паказана на малюнку, адзін размешчаны паслядоўна ўздоўж напрамку зваркі. Такое размяшчэнне можа паменшыць хуткасць астуджэння расплаўленага басейна. Памяншае тэндэнцыю загартоўвання зварнога шва і адукацыю пор. Іншы - размясціць іх побач або крыж-накрыж з абодвух бакоў зварнога шва, каб палепшыць адаптыўнасць да зварнога зазору.
Для двухпрамянёвай сістэмы лазернай зваркі ў тандэме ёсць тры розныя механізмы зваркі ў залежнасці ад адлегласці паміж пярэднімі і заднімі бэлькамі, як паказана на малюнку ніжэй.
1. У зварачным механізме першага тыпу адлегласць паміж двума пучкамі святла адносна вялікая. Адзін прамень святла мае вялікую шчыльнасць энергіі і факусуецца на паверхні нарыхтоўкі для атрымання замковых свідравін у зварцы; іншы прамень святла мае меншую шчыльнасць энергіі. Выкарыстоўваецца толькі ў якасці крыніцы цяпла для тэрмічнай апрацоўкі перад або пасля зваркі. Выкарыстоўваючы гэты зварачны механізм, хуткасць астуджэння зварачнай ванны можна кантраляваць у пэўным дыяпазоне, што карысна для зваркі некаторых матэрыялаў з высокай адчувальнасцю да расколін, такіх як высокавугляродзістая сталь, легаваная сталь і г.д., а таксама можа палепшыць трываласць зварнога шва.
2. У зварачным механізме другога тыпу адлегласць фокусу паміж двума прамянямі святла адносна невялікая. Два прамяні святла ствараюць дзве незалежныя замочныя свідравіны ў зварачнай ванне, што змяняе схему плыні вадкага металу і дапамагае прадухіліць заеданне. Гэта можа ліквідаваць з'яўленне дэфектаў, такіх як краю і выпукласці шва, і палепшыць фарміраванне зварнога шва.
3. У зварачным механізме трэцяга тыпу адлегласць паміж двума пучкамі святла вельмі малая. У гэты час два прамяні святла ствараюць аднолькавую замочную свідравіну ў зварачнай ванне. У параўнанні з аднапрамянёвай лазернай зваркай, таму што памер замочнай свідравіны становіцца больш і яе няпроста закрыць, працэс зваркі больш стабільны, а газ лягчэй выводзіцца, што спрыяе памяншэнню пор і пырскаў, а таксама атрыманню бесперапыннай, аднастайнай і прыгожыя зваркі.
У працэсе зваркі два лазерных прамяня таксама могуць быць зроблены пад пэўным вуглом адзін да аднаго. Зварачны механізм аналагічны механізму паралельнай зваркі з двух бэлек. Вынікі выпрабаванняў паказваюць, што пры выкарыстанні двух магутных OO з вуглом 30° адзін да аднаго і адлегласцю 1~2 мм лазерны прамень можа атрымаць лейкападобную замочную свідравіну. Памер замочнай свідравіны большы і больш стабільны, што можа эфектыўна палепшыць якасць зваркі. У практычным прымяненні ўзаемнае спалучэнне двух прамянёў святла можа быць зменена ў залежнасці ад розных умоў зваркі для дасягнення розных працэсаў зваркі.
6. Спосаб рэалізацыі двухпрамянёвай лазернай зваркі
Атрыманне падвойных прамянёў можа быць атрымана шляхам аб'яднання двух розных лазерных прамянёў, або адзін лазерны прамень можа быць падзелены на два лазерных прамяня для зваркі з дапамогай сістэмы аптычнай спектраметрыі. Для падзелу прамяня святла на два паралельныя лазерныя прамяні рознай магутнасці можна выкарыстоўваць спектраскоп або спецыяльную аптычную сістэму. На малюнку паказаны дзве прынцыповыя схемы прынцыпаў расшчаплення святла з выкарыстаннем факусуючых люстэркаў у якасці раздзяляльнікаў прамяня.
Акрамя таго, адбівальнік можа таксама выкарыстоўвацца ў якасці раздзяляльніка прамяня, а апошні адбівальнік на аптычным шляху можа быць выкарыстаны ў якасці раздзяляльніка прамяня. Гэты тып адбівальніка яшчэ называюць адбівальнікам дахавага тыпу. Яго якая адлюстроўвае паверхню не з'яўляецца роўнай, а складаецца з дзвюх плоскасцей. Лінія перасячэння дзвюх адлюстроўваючых паверхняў знаходзіцца пасярэдзіне люстраной паверхні, падобна каньку даху, як паказана на малюнку. Прамень паралельнага святла свеціць на спектраскоп, адлюстроўваецца дзвюма плоскасцямі пад рознымі вугламі, утвараючы два пучкі святла, і свеціць на розныя пазіцыі факусуючага люстэрка. Пасля факусоўкі на паверхні нарыхтоўкі атрымліваюцца два пучка святла на пэўнай адлегласці. Змяняючы вугал паміж дзвюма адлюстроўваючымі паверхнямі і становішча даху, можна атрымаць падзеленыя прамяні святла з рознымі фокуснымі адлегласцямі і размяшчэннем.
Пры выкарыстанні двух розных тыпаўлазерныя прамяні to ўтвараюць двайны брус, існуе мноства камбінацый. Высакаякасны CO2-лазер з размеркаваннем энергіі па Гаўсу можна выкарыстоўваць для асноўнай зварачнай працы, а паўправадніковы лазер з прамавугольным размеркаваннем энергіі можа выкарыстоўвацца для дапамогі ў працы па тэрмаапрацоўцы. З аднаго боку, такое спалучэнне больш эканамічнае. З іншага боку, магутнасць двух прамянёў святла можна рэгуляваць незалежна. Для розных формаў злучэнняў рэгуляванае тэмпературнае поле можа быць атрымана шляхам рэгулявання перакрываючага становішча лазера і паўправадніковага лазера, што вельмі падыходзіць для зваркі. Кантроль працэсаў. Акрамя таго, лазер YAG і CO2-лазер таксама можна аб'яднаць у двайны прамень для зваркі, бесперапынны лазер і імпульсны лазер можна аб'яднаць для зваркі, а сфакусаваны прамень і расфакусаваны прамень таксама можна аб'яднаць для зваркі.
7. Прынцып двухпрамянёвай лазернай зваркі
3.1 Двухпрамянёвая лазерная зварка ацынкаваных лістоў
Ацынкаваны сталёвы ліст з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным матэрыялам у аўтамабільнай прамысловасці. Тэмпература плаўлення сталі складае каля 1500°C, у той час як тэмпература кіпення цынку складае толькі 906°C. Такім чынам, пры выкарыстанні метаду зваркі плаўленнем звычайна ўтвараецца вялікая колькасць пароў цынку, што прыводзіць да нестабільнасці працэсу зваркі. , утвараючы пары ў шве. Для злучэнняў внахлест выпарванне ацынкаванага пласта адбываецца не толькі на верхняй і ніжняй паверхнях, але і на паверхні злучэння. У працэсе зваркі пары цынку ў некаторых месцах хутка выкідваюцца з паверхні расплаўленай ванны, у той час як у іншых месцах пары цынку цяжка выйсці з расплаўленай ванны. На паверхні басейна якасць зваркі вельмі нестабільная.
Двухпрамянёвая лазерная зварка можа вырашыць праблемы якасці зваркі, выкліканыя парамі цынку. Адзін з метадаў - кантраляваць час існавання і хуткасць астуджэння расплаўленай ванны шляхам разумнага супастаўлення энергіі двух пучкоў для палягчэння выхаду пары цынку; другі спосаб - гэта вызваленне пароў цынку шляхам папярэдняга прабівання або нанясення канавак. Як паказана на малюнку 6-31, CO2-лазер выкарыстоўваецца для зваркі. YAG-лазер знаходзіцца перад CO2-лазерам і выкарыстоўваецца для свідравання адтулін або выразання канавак. Папярэдне апрацаваныя адтуліны або канаўкі забяспечваюць шлях выхаду пары цынку, якая ўтвараецца падчас наступнай зваркі, прадухіляючы яе знаходжанне ў расплаўленай ванне і ўтварэнне дэфектаў.
3.2 Двухпрамянёвая лазерная зварка алюмініевага сплаву
З-за асаблівых характарыстык матэрыялаў з алюмініевых сплаваў існуюць наступныя цяжкасці пры выкарыстанні лазернай зваркі [39]: алюмініевы сплаў мае нізкую хуткасць паглынання лазера, а пачатковая адбівальная здольнасць паверхні лазернага прамяня CO2 перавышае 90%; швы лазернай зваркі алюмініевага сплаву лёгка вырабляць Сітаватасць, расколіны; абгаранне элементаў сплаву пры зварцы і г. д. Пры выкарыстанні адзіночнай лазернай зваркі цяжка ўсталяваць замочную свідравіну і захаваць стабільнасць. Двухпрамянёвая лазерная зварка можа павялічыць памер замочнай свідравіны, ускладняючы закрыццё замочнай свідравіны, што спрыяе газаразраду. Гэта таксама можа паменшыць хуткасць астуджэння і паменшыць з'яўленне пор і зварачных расколін. Паколькі працэс зваркі больш стабільны і колькасць пырскаў зніжана, форма паверхні зварнога шва, атрыманая пры двухпрамянёвай зварцы алюмініевых сплаваў, таксама значна лепшая, чым пры аднапрамянёвай зварцы. На малюнку 6-32 паказаны знешні выгляд зварнога шва алюмініевага сплаву таўшчынёй 3 мм, зваранага ўстык з выкарыстаннем аднапрамянёвай і двухпрамянёвай лазернай зваркі CO2.
Даследаванні паказваюць, што пры зварцы алюмініевага сплаву серыі 5000 таўшчынёй 2 мм, калі адлегласць паміж двума бэлькамі складае 0,6~1,0 мм, працэс зваркі адносна стабільны, а адтуліна ў замочнай свідравіне большая, што спрыяе выпарэнню і выхаду магнію падчас працэс зваркі. Калі адлегласць паміж двума бэлькамі занадта малая, працэс зваркі адной бэлькі не будзе стабільным. Калі адлегласць занадта вялікая, гэта паўплывае на праплавленне зваркі, як паказана на малюнку 6-33. Акрамя таго, суадносіны энергіі двух прамянёў таксама аказвае вялікі ўплыў на якасць зваркі. Калі два пучка з інтэрвалам 0,9 мм размешчаны паслядоўна для зваркі, энергія папярэдняга пучка павінна быць адпаведным чынам павялічана, каб суадносіны энергіі двух пучкоў да і пасля было больш чым 1:1. Гэта дапамагае палепшыць якасць зварачнага шва, павялічыць плошчу плаўлення і пры гэтым атрымаць гладкі і прыгожы зварачны шво пры высокай хуткасці зваркі.
3.3 Двухпрамянёвая зварка пласцін рознай таўшчыні
У прамысловай вытворчасці часта неабходна зварыць дзве або больш металічных пласцін рознай таўшчыні і формы, каб сфармаваць зрошчаную пласціну. Асабліва ў аўтамабілебудаванні прымяненне зварных нарыхтовак набывае ўсё большае распаўсюджванне. Зварваючы пліты з рознымі характарыстыкамі, паверхнямі або ўласцівасцямі, трываласць можа быць павялічана, расходныя матэрыялы паменшаны, а якасць паніжана. У зварцы панэляў звычайна выкарыстоўваецца лазерная зварка пласцін рознай таўшчыні. Асноўная праблема заключаецца ў тым, што пліты, якія будуць зварвацца, павінны быць папярэдне адфарміраваны з высокадакладнымі кантамі і забяспечваць высокую дакладнасць зборкі. Выкарыстанне двухпрамянёвай зваркі пласцін рознай таўшчыні можа адаптавацца да розных змен у зазорах у пласцінах, стыках, адноснай таўшчыні і матэрыялах пласцін. Ён можа зварваць пласціны з вялікімі допускамі па краях і зазорам і паляпшаць хуткасць зваркі і якасць зваркі.
Асноўныя параметры працэсу зваркі пласцін рознай таўшчыні Shuangguangdong можна падзяліць на параметры зваркі і параметры пласціны, як паказана на малюнку. Параметры зваркі ўключаюць у сябе магутнасць двух лазерных прамянёў, хуткасць зваркі, становішча факусіроўкі, вугал зварачнай галоўкі, вугал павароту прамяня ў стыку двухбэлькі і зрушэнне зваркі і г. д. Параметры дошкі ўключаюць памер матэрыялу, прадукцыйнасць, умовы абрэзкі, зазоры ў дошцы і г. д. Магутнасць двух лазерных прамянёў можна рэгуляваць асобна ў адпаведнасці з рознымі мэтамі зваркі. Становішча фокусу звычайна знаходзіцца на паверхні тонкай пласціны для дасягнення стабільнага і эфектыўнага працэсу зваркі. Вугал зварачнай галоўкі звычайна выбіраецца каля 6. Калі таўшчыня дзвюх пласцін адносна вялікая, можна выкарыстоўваць станоўчы кут зварачнай галоўкі, гэта значыць лазер нахіляецца ў бок тонкай пласціны, як паказана на малюнку; калі таўшчыня пласціны адносна невялікая, можна выкарыстоўваць адмоўны кут зварачнай галоўкі. Зрушэнне зваркі вызначаецца як адлегласць паміж фокусам лазера і краем тоўстай пласціны. Рэгулюючы зрушэнне зваркі, можна паменшыць колькасць зварных увагнутасцяў і атрымаць добрае папярочнае сячэнне зварнога шва.
Пры зварцы пласцін з вялікімі зазорамі вы можаце павялічыць эфектыўны дыяметр нагрэву прамяня, паварочваючы двайны вугал прамяня, каб атрымаць добрую магчымасць запаўнення зазораў. Шырыня верхняга шва вызначаецца эфектыўным дыяметрам двух лазерных прамянёў, гэта значыць вуглом павароту прамяня. Чым больш кут павароту, тым шырэй дыяпазон нагрэву двайны бэлькі і тым больш шырыня верхняй частцы зварнога шва. Два лазерных прамяня гуляюць розныя ролі ў працэсе зваркі. Адзін у асноўным выкарыстоўваецца для пранікнення ў шво, а другі ў асноўным выкарыстоўваецца для расплаўлення тоўстага пласціністага матэрыялу для запаўнення шчыліны. Як паказана на малюнку 6-35, пад станоўчым вуглом павароту прамяня (пярэдні прамень дзейнічае на тоўстую пласціну, задні прамень дзейнічае на зварны шво), пярэдні прамень падае на тоўстую пласціну, каб нагрэць і расплавіць матэрыял, і наступны Лазерны прамень стварае пранікненне. Першы лазерны прамень у пярэдняй частцы можа толькі часткова расплавіць тоўстую пласціну, але ён уносіць вялікі ўклад у працэс зваркі, таму што ён не толькі расплавляе бок тоўстай пласціны для лепшага запаўнення шчылін, але і папярэдне злучае матэрыял злучэння так, што наступныя бэлькі Лягчэй зварваць скразныя стыкі, што дазваляе паскорыць зварку. Пры зварцы з двух прамянёў з адмоўным вуглом павароту (пярэдні прамень дзейнічае на зварной шво, а задні - на тоўстую пласціну), два прамяня аказваюць прама супрацьлеглы эфект. Першы прамень растоплівае стык, а другі - тоўстую пласціну, каб запоўніць яе. разрыў. У гэтым выпадку пярэдняя бэлька патрабуецца для зваркі праз халодную пласціну, а хуткасць зваркі меншая, чым пры станоўчым вугле павароту бэлькі. І з-за эфекту папярэдняга нагрэву папярэдняга пучка, апошні прамень будзе плавіць больш тоўсты пласціністы матэрыял пры той жа магутнасці. У гэтым выпадку магутнасць апошняга лазернага прамяня павінна быць адпаведна зменшана. Для параўнання, выкарыстанне станоўчага вугла павароту прамяня можа належным чынам павялічыць хуткасць зваркі, а выкарыстанне адмоўнага вугла павароту прамяня можа дасягнуць лепшага запаўнення шчылін. На малюнку 6-36 паказаны ўплыў розных кутоў павароту пучка на перасек зварнога шва.
3.4 Двухпрамянёвая лазерная зварка вялікіх тоўстых лістоў З паляпшэннем узроўню магутнасці лазера і якасці прамяня лазерная зварка вялікіх тоўстых лістоў стала рэальнасцю. Аднак, паколькі магутныя лазеры дарагія, а для зваркі вялікіх тоўстых пласцін звычайна патрабуецца прысадкавы метал, існуюць пэўныя абмежаванні ў рэальнай вытворчасці. Выкарыстанне тэхналогіі двухпрамянёвай лазернай зваркі можа не толькі павялічыць магутнасць лазера, але і павялічыць эфектыўны дыяметр нагрэву прамяня, павялічыць здольнасць расплаўляць прысадачны дрот, стабілізаваць лазерную замочную свідравіну, палепшыць стабільнасць зваркі і палепшыць якасць зваркі.
Час публікацыі: 29 красавіка 2024 г
