Formimi dhe zhvillimi i vrimave të çelësave:
Përkufizimi i vrimës së çelësit: Kur rrezatimi i rrezatimit është më i madh se 10 ^ 6W/cm ^ 2, sipërfaqja e materialit shkrihet dhe avullon nën veprimin e lazerit. Kur shpejtësia e avullimit është mjaft e madhe, presioni i gjeneruar i kthimit të avullit është i mjaftueshëm për të kapërcyer tensionin sipërfaqësor dhe gravitetin e lëngshëm të metalit të lëngshëm, duke zhvendosur kështu një pjesë të metalit të lëngshëm, duke bërë që pellgu i shkrirë në zonën e ngacmimit të fundoset dhe të formojë gropa të vogla. ; Rrezja e dritës vepron drejtpërdrejt në pjesën e poshtme të gropës së vogël, duke bërë që metali të shkrihet dhe gazifikohet më tej. Avulli me presion të lartë vazhdon të detyrojë metalin e lëngshëm në fund të gropës të rrjedhë drejt periferisë së pishinës së shkrirë, duke thelluar më tej vrimën e vogël. Ky proces vazhdon, duke formuar përfundimisht një vrimë çelësi në metalin e lëngshëm. Kur presioni i avullit metalik i krijuar nga rrezja lazer në vrimën e vogël arrin ekuilibrin me tensionin sipërfaqësor dhe gravitetin e metalit të lëngshëm, vrima e vogël nuk thellohet më dhe formon një vrimë të vogël të qëndrueshme në thellësi, e cila quhet "efekti i vrimës së vogël". .
Ndërsa rrezja e lazerit lëviz në lidhje me pjesën e punës, vrima e vogël tregon një pjesë të përparme të lakuar pak prapa dhe një trekëndësh të përmbysur qartë të pjerrët në pjesën e pasme. Buza e përparme e vrimës së vogël është zona e veprimit të lazerit, me temperaturë të lartë dhe presion të lartë avulli, ndërsa temperatura përgjatë skajit të pasmë është relativisht e ulët dhe presioni i avullit është i vogël. Nën këtë ndryshim presioni dhe temperature, lëngu i shkrirë rrjedh rreth vrimës së vogël nga fundi i përparmë në fundin e pasëm, duke formuar një vorbull në fundin e pasmë të vrimës së vogël dhe në fund ngurtësohet në skajin e pasmë. Gjendja dinamike e vrimës së çelësit e marrë përmes simulimit me laser dhe saldimit aktual është paraqitur në figurën e mësipërme, Morfologjia e vrimave të vogla dhe rrjedha e lëngut të shkrirë përreth gjatë udhëtimit me shpejtësi të ndryshme.
Për shkak të pranisë së vrimave të vogla, energjia e rrezeve lazer depërton në brendësi të materialit, duke formuar këtë shtresë të thellë dhe të ngushtë saldimi. Morfologjia tipike e seksionit kryq të tegelit të saldimit me penetrim të thellë lazer është paraqitur në figurën e mësipërme. Thellësia e depërtimit të tegelit të saldimit është afër thellësisë së vrimës së çelësit (për të qenë të saktë, shtresa metalografike është 60-100um më e thellë se vrima e çelësit, një shtresë më pak e lëngshme). Sa më e lartë të jetë dendësia e energjisë lazer, aq më e thellë është vrima e vogël dhe aq më e madhe është thellësia e depërtimit të tegelit të saldimit. Në saldimin me lazer me fuqi të lartë, raporti maksimal i thellësisë ndaj gjerësisë së tegelit të saldimit mund të arrijë 12:1.
Analiza e përthithjes sëenergji lazernga vrima e çelësit
Para formimit të vrimave të vogla dhe plazmës, energjia e lazerit transmetohet kryesisht në brendësi të pjesës së punës përmes përçueshmërisë termike. Procesi i saldimit i përket saldimit përçues (me një thellësi depërtimi më të vogël se 0,5 mm), dhe shkalla e përthithjes së materialit të lazerit është midis 25-45%. Pasi të formohet vrima e çelësit, energjia e lazerit absorbohet kryesisht nga pjesa e brendshme e pjesës së punës përmes efektit të vrimës së çelësit, dhe procesi i saldimit bëhet saldim me penetrim të thellë (me një thellësi depërtimi më shumë se 0.5 mm), Shkalla e përthithjes mund të arrijë mbi 60-90%.
Efekti i vrimës së çelësit luan një rol jashtëzakonisht të rëndësishëm në rritjen e përthithjes së lazerit gjatë përpunimit të tillë si saldimi me lazer, prerja dhe shpimi. Rrezja lazer që hyn në vrimën e çelësit absorbohet pothuajse plotësisht përmes reflektimeve të shumta nga muri i vrimës.
Në përgjithësi besohet se mekanizmi i thithjes së energjisë së lazerit brenda vrimës së çelësit përfshin dy procese: thithjen e kundërt dhe thithjen e Fresnel.
Bilanci i presionit brenda vrimës së çelësit
Gjatë saldimit me penetrim të thellë me lazer, materiali i nënshtrohet avullimit të rëndë dhe presioni i zgjerimit i krijuar nga avulli me temperaturë të lartë e nxjerr metalin e lëngshëm, duke formuar vrima të vogla. Përveç presionit të avullit dhe presionit të ablacionit (të njohur edhe si forca e reagimit të avullimit ose presioni i kthimit) të materialit, ekzistojnë gjithashtu tensioni sipërfaqësor, presioni statik i lëngshëm i shkaktuar nga graviteti dhe presioni dinamik i lëngut i krijuar nga rrjedha e materialit të shkrirë brenda vrimë e vogël. Ndër këto presione, vetëm presioni i avullit ruan hapjen e vrimës së vogël, ndërsa tre forcat e tjera përpiqen të mbyllin vrimën e vogël. Për të ruajtur qëndrueshmërinë e vrimës së çelësit gjatë procesit të saldimit, presioni i avullit duhet të jetë i mjaftueshëm për të kapërcyer rezistencën tjetër dhe për të arritur ekuilibrin, duke ruajtur qëndrueshmërinë afatgjatë të vrimës së çelësit. Për thjeshtësi, përgjithësisht besohet se forcat që veprojnë në murin e vrimës së çelësit janë kryesisht presioni i heqjes (presioni i kthimit të avullit metalik) dhe tensioni sipërfaqësor.
Paqëndrueshmëria e vrimës së çelësit
Sfondi: Lazeri vepron në sipërfaqen e materialeve, duke shkaktuar avullimin e një sasie të madhe metali. Presioni i kthimit shtypet në pishinën e shkrirë, duke formuar vrima kyçe dhe plazma, duke rezultuar në një rritje në thellësinë e shkrirjes. Gjatë procesit të lëvizjes, lazeri godet murin e përparmë të vrimës së çelësit dhe pozicioni ku lazeri kontakton materialin do të shkaktojë avullim të rëndë të materialit. Në të njëjtën kohë, muri i vrimës së çelësit do të pësojë humbje në masë dhe avullimi do të formojë një presion kthimi që do të shtypë metalin e lëngshëm, duke bërë që muri i brendshëm i vrimës së çelësit të luhatet poshtë dhe të lëvizë rreth fundit të vrimës së çelësit drejt e pasme e pishinës së shkrirë. Për shkak të luhatjes së pishinës së shkrirë të lëngshme nga muri i përparmë në murin e pasmë, vëllimi brenda vrimës së çelësit ndryshon vazhdimisht, presioni i brendshëm i vrimës së çelësit gjithashtu ndryshon në përputhje me rrethanat, gjë që çon në një ndryshim në vëllimin e plazmës së spërkatur. . Ndryshimi në vëllimin e plazmës çon në ndryshime në mbrojtjen, thyerjen dhe thithjen e energjisë lazer, duke rezultuar në ndryshime në energjinë e lazerit që arrin sipërfaqen e materialit. I gjithë procesi është dinamik dhe periodik, duke rezultuar në fund në një depërtim metalik në formë dhëmbi sharrë dhe me onde, dhe nuk ka saldim të barabartë me penetrim të barabartë. qendra e saldimit, si dhe një matje në kohë reale e ndryshimit të thellësisë së vrimës së çelësit ngaIPG-LDD si provë.
Përmirësoni drejtimin e qëndrueshmërisë së vrimës së çelësit
Gjatë saldimit me penetrim të thellë me lazer, qëndrueshmëria e vrimës së vogël mund të sigurohet vetëm nga ekuilibri dinamik i presioneve të ndryshme brenda vrimës. Megjithatë, thithja e energjisë lazer nga muri i vrimës dhe avullimi i materialeve, nxjerrja e avullit të metalit jashtë vrimës së vogël dhe lëvizja përpara e vrimës së vogël dhe pishinës së shkrirë janë të gjitha procese shumë intensive dhe të shpejta. Në kushte të caktuara procesi, në momente të caktuara gjatë procesit të saldimit, ekziston mundësia që qëndrueshmëria e vrimës së vogël të prishet në zona lokale, duke çuar në defekte në saldim. Më tipiket dhe më të zakonshmet janë defektet e poreve të vogla të porozitetit dhe spërkatjet e shkaktuara nga kolapsi i vrimës së çelësit;
Pra, si të stabilizoni vrimën e çelësit?
Luhatja e lëngut të vrimës së çelësit është relativisht komplekse dhe përfshin shumë faktorë (fusha e temperaturës, fusha e rrjedhës, fusha e forcës, fizika optoelektronike), të cilat thjesht mund të përmblidhen në dy kategori: marrëdhëniet midis tensionit sipërfaqësor dhe presionit të kthimit të avullit të metalit; Presioni mbrapsht i avullit të metalit vepron drejtpërdrejt në krijimin e vrimave të çelësave, i cili lidhet ngushtë me thellësinë dhe vëllimin e vrimave të çelësave. Në të njëjtën kohë, si e vetmja substancë që lëviz lart e avullit të metalit në procesin e saldimit, është gjithashtu e lidhur ngushtë me shfaqjen e spërkatjes; Tensioni sipërfaqësor ndikon në rrjedhën e pishinës së shkrirë;
Pra, procesi i qëndrueshëm i saldimit me lazer varet nga ruajtja e gradientit të shpërndarjes së tensionit sipërfaqësor në pishinën e shkrirë, pa shumë luhatje. Tensioni sipërfaqësor lidhet me shpërndarjen e temperaturës dhe shpërndarja e temperaturës lidhet me burimin e nxehtësisë. Prandaj, burimi i përbërë i nxehtësisë dhe saldimi me lëkundje janë drejtime teknike të mundshme për një proces të qëndrueshëm saldimi;
Avulli i metalit dhe vëllimi i vrimës së çelësit duhet t'i kushtojnë vëmendje efektit të plazmës dhe madhësisë së hapjes së vrimës së çelësit. Sa më e madhe të jetë hapja, aq më e madhe është vrima e çelësit dhe luhatjet e papërfillshme në pjesën e poshtme të pishinës së shkrirjes, të cilat kanë një ndikim relativisht të vogël në vëllimin e përgjithshëm të vrimës së çelësit dhe ndryshimet e presionit të brendshëm; Pra, lazeri i rregullueshëm i modalitetit unazor (pika unazore), rikombinimi i harkut lazer, modulimi i frekuencës, etj. janë të gjitha drejtime që mund të zgjerohen.
Koha e postimit: Dhjetor-01-2023
