Krahasuar me teknologjinë tradicionale të saldimit,saldim me lazerka avantazhe të pakrahasueshme në saktësinë e saldimit, efikasitetin, besueshmërinë, automatizimin dhe aspekte të tjera. Në vitet e fundit, është zhvilluar me shpejtësi në fushat e automobilave, energjisë, elektronikës dhe fushave të tjera, dhe konsiderohet si një nga teknologjitë më premtuese të prodhimit në shekullin e 21-të.
1. Përmbledhje e trarit të dyfishtësaldim me lazer
Tra i dyfishtësaldim me lazerështë përdorimi i metodave optike për të ndarë të njëjtin lazer në dy rreze të veçanta drite për saldim, ose përdorimi i dy llojeve të ndryshme lazerësh për t'i kombinuar, siç është lazeri CO2, lazeri Nd:YAG dhe lazeri gjysmëpërçues me fuqi të lartë. Të gjitha mund të kombinohen. U propozua kryesisht për të zgjidhur përshtatshmërinë e saldimit me lazer ndaj saktësisë së montimit, për të përmirësuar stabilitetin e procesit të saldimit dhe për të përmirësuar cilësinë e saldimit. Rreze e dyfishtësaldim me lazerMund të rregullojë në mënyrë të përshtatshme dhe fleksibile fushën e temperaturës së saldimit duke ndryshuar raportin e energjisë së rrezes, hapësirën midis rrezeve dhe madje edhe modelin e shpërndarjes së energjisë së dy rrezeve lazer, duke ndryshuar modelin e ekzistencës së vrimës së çelësit dhe modelin e rrjedhjes së metalit të lëngshëm në pellgun e shkrirë. Ofron një zgjedhje më të gjerë të proceseve të saldimit. Jo vetëm që ka avantazhet e mëdhasaldim me lazerdepërtimit, shpejtësisë së lartë dhe saktësisë së lartë, por është gjithashtu i përshtatshëm për materiale dhe nyje që janë të vështira për t'u salduar me saldat konvencionalësaldim me lazer.
Për tra të dyfishtësaldim me lazer, së pari diskutojmë metodat e zbatimit të lazerit me rreze të dyfishtë. Literatura gjithëpërfshirëse tregon se ekzistojnë dy mënyra kryesore për të arritur saldimin me rreze të dyfishtë: fokusimi me transmetim dhe fokusimi me reflektim. Në mënyrë specifike, njëra arrihet duke rregulluar këndin dhe hapësirën e dy lazerëve përmes pasqyrave të fokusimit dhe pasqyrave kolimuese. Tjetra arrihet duke përdorur një burim lazeri dhe më pas duke fokusuar përmes pasqyrave reflektuese, pasqyrave transmetuese dhe pasqyrave në formë pyke për të arritur rreze të dyfishta. Për metodën e parë, ekzistojnë kryesisht tre forma. Forma e parë është çiftëzimi i dy lazerëve përmes fibrave optike dhe ndarja e tyre në dy rreze të ndryshme nën të njëjtën pasqyrë kolimuese dhe pasqyrë fokusuese. E dyta është se dy lazerë nxjerrin rreze lazeri përmes kokave të tyre përkatëse të saldimit, dhe një rreze e dyfishtë formohet duke rregulluar pozicionin hapësinor të kokave të saldimit. Metoda e tretë është se rrezja e lazerit ndahet së pari përmes dy pasqyrave 1 dhe 2, dhe më pas fokusohet nga dy pasqyra fokusuese 3 dhe 4 përkatësisht. Pozicioni dhe distanca midis dy pikave fokale mund të rregullohen duke rregulluar këndet e dy pasqyrave të fokusimit 3 dhe 4. Metoda e dytë është përdorimi i një lazeri në gjendje të ngurtë për të ndarë dritën për të arritur rreze të dyfishta, dhe rregullimi i këndit dhe hapësirës përmes një pasqyre perspektive dhe një pasqyre fokusimi. Dy fotografitë e fundit në rreshtin e parë më poshtë tregojnë sistemin spektroskopik të një lazeri CO2. Pasqyra e sheshtë zëvendësohet me një pasqyrë në formë pyke dhe vendoset përpara pasqyrës së fokusimit për të ndarë dritën për të arritur dritë paralele me rreze të dyfishtë.
Pasi të kemi kuptuar zbatimin e trarëve të dyfishtë, le të prezantojmë shkurtimisht parimet dhe metodat e saldimit. Në trarin e dyfishtësaldim me lazerProcesi, ekzistojnë tre rregullime të zakonshme të trarëve, përkatësisht rregullimi serial, rregullimi paralel dhe rregullimi hibrid. pëlhurë, domethënë, ekziston një distancë si në drejtimin e saldimit ashtu edhe në drejtimin vertikal të saldimit. Siç tregohet në rreshtin e fundit të figurës, sipas formave të ndryshme të vrimave të vogla dhe pellgjeve të shkrira që shfaqen nën hapësira të ndryshme të pikave gjatë procesit të saldimit serial, ato mund të ndahen më tej në shkrirje të vetme. Ekzistojnë tre gjendje: pellg, pellg i zakonshëm i shkrirë dhe pellg i shkrirë i ndarë. Karakteristikat e pellgut të shkrirë të vetëm dhe pellgut të shkrirë të ndarë janë të ngjashme me ato të pellgut të shkrirë të vetëmsaldim me lazer, siç tregohet në diagramin e simulimit numerik. Ekzistojnë efekte të ndryshme të procesit për lloje të ndryshme.
Tipi 1: Nën një hapësirë të caktuar midis pikave, dy vrima çelësash formojnë një vrimë të madhe çelësi të përbashkët në të njëjtin pellg të shkrirë; për tipin 1, raportohet se një rreze drite përdoret për të krijuar një vrimë të vogël, dhe rrezja tjetër e dritës përdoret për trajtimin termik të saldimit, i cili mund të përmirësojë në mënyrë efektive vetitë strukturore të çelikut me karbon të lartë dhe çelikut të lidhur.
Tipi 2: Rrit hapësirën e pikave në të njëjtin pellg të shkrirë, ndaj dy trarët në dy vrima çelësash të pavarura dhe ndrysho modelin e rrjedhës së pellgut të shkrirë; për tipin 2, funksioni i tij është ekuivalent me saldimin me dy rreze elektronesh, zvogëlon spërkatjen e saldimit dhe saldimet e parregullta në gjatësinë fokale të përshtatshme.
Tipi 3: Rritni më tej hapësirën midis pikave dhe ndryshoni raportin e energjisë së dy trarëve, në mënyrë që njëri nga dy trarët të përdoret si burim nxehtësie për të kryer përpunimin para-saldimit ose pas-saldimit gjatë procesit të saldimit, dhe trau tjetër të përdoret për të gjeneruar vrima të vogla. Për tipin 3, studimi zbuloi se dy trarët formojnë një vrimë çelësi, vrima e vogël nuk është e lehtë për t'u shembur dhe saldimi nuk është i lehtë për të prodhuar pore.
2. Ndikimi i procesit të saldimit në cilësinë e saldimit
Efekti i raportit serik të rrezes ndaj energjisë në formimin e shtresës së saldimit
Kur fuqia e lazerit është 2kW, shpejtësia e saldimit është 45 mm/s, sasia e defokusit është 0 mm dhe hapësira midis rrezeve është 3 mm, forma e sipërfaqes së saldimit kur ndryshon RS (RS = 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) është siç tregohet në figurë. Kur RS = 0.50 dhe 2.00, saldimi është i dhëmbëzuar në një masë më të madhe dhe ka më shumë spërkatje në skajin e saldimit, pa formuar modele të rregullta në formë luspash peshku. Kjo ndodh sepse kur raporti i energjisë së rrezes është shumë i vogël ose shumë i madh, energjia e lazerit është shumë e përqendruar, duke bërë që vrima e lazerit të lëkundet më seriozisht gjatë procesit të saldimit, dhe presioni i tërheqjes së avullit shkakton nxjerrjen dhe spërkatjen e metalit të shkrirë të pishinës në pishinën e shkrirë; Hyrja e tepërt e nxehtësisë bën që thellësia e depërtimit të pishinës së shkrirë në anën e lidhjes së aluminit të jetë shumë e madhe, duke shkaktuar një depresion nën veprimin e gravitetit. Kur RS=0.67 dhe 1.50, modeli i luspave të peshkut në sipërfaqen e saldimit është uniform, forma e saldimit është më e bukur dhe nuk ka çarje të dukshme të nxehta të saldimit, pore dhe defekte të tjera të saldimit në sipërfaqen e saldimit. Format e prerjes tërthore të saldimeve me raporte të ndryshme të energjisë së rrezes RS janë siç tregohen në figurë. Prerja tërthore e saldimeve është në një formë tipike "gote vere", duke treguar se procesi i saldimit kryhet në modalitetin e saldimit me depërtim të thellë me lazer. RS ka një ndikim të rëndësishëm në thellësinë e depërtimit P2 të saldimit në anën e lidhjes së aluminit. Kur raporti i energjisë së rrezes RS=0.5, P2 është 1203.2 mikronë. Kur raporti i energjisë së rrezes është RS=0.67 dhe 1.5, P2 zvogëlohet ndjeshëm, të cilat janë përkatësisht 403.3 mikronë dhe 93.6 mikronë. Kur raporti i energjisë së rrezes është RS=2, thellësia e depërtimit të saldimit të prerjes tërthore të bashkimit është 1151.6 mikronë.
Efekti i raportit të rrezes paralele-energjisë në formimin e shtresës së saldimit
Kur fuqia e lazerit është 2.8kW, shpejtësia e saldimit është 33mm/s, sasia e defokusit është 0mm dhe hapësira midis rrezeve është 1mm, sipërfaqja e saldimit merret duke ndryshuar raportin e energjisë së rrezes (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4). Pamja tregohet në figurë. Kur RS=2, modeli i luspave të peshkut në sipërfaqen e saldimit është relativisht i parregullt. Sipërfaqja e saldimit e marrë nga pesë raportet e tjera të ndryshme të energjisë së rrezeve është e formuar mirë dhe nuk ka defekte të dukshme si pore dhe spërkatje. Prandaj, krahasuar me rrezet serike me dy rreze.saldim me lazer, sipërfaqja e saldimit duke përdorur trarë paralelë të dyfishtë është më uniforme dhe e bukur. Kur RS=0.25, ka një depresion të lehtë në saldim; ndërsa raporti i energjisë së rrezes rritet gradualisht (RS=0.5, 0.67 dhe 1.5), sipërfaqja e saldimit është uniforme dhe nuk formohet asnjë depresion; megjithatë, kur raporti i energjisë së rrezes rritet më tej (RS=1.50, 2.00), por ka depresione në sipërfaqen e saldimit. Kur raporti i energjisë së rrezes RS=0.25, 1.5 dhe 2, forma e prerjes tërthore e saldimit është "në formë gote vere"; kur RS=0.50, 0.67 dhe 1, forma e prerjes tërthore e saldimit është "në formë hinke". Kur RS=4, jo vetëm që gjenerohen çarje në fund të saldimit, por gjenerohen edhe disa pore në pjesën e mesme dhe të poshtme të saldimit. Kur RS=2, pore të mëdha procesi shfaqen brenda saldimit, por nuk shfaqen çarje. Kur RS=0.5, 0.67 dhe 1.5, thellësia e depërtimit P2 e saldimit në anën e lidhjes së aluminit është më e vogël, dhe prerja tërthore e saldimit është e formuar mirë dhe nuk formohen defekte të dukshme të saldimit. Këto tregojnë se raporti i energjisë së rrezes gjatë saldimit paralel me lazer me rreze të dyfishtë gjithashtu ka një ndikim të rëndësishëm në depërtimin e saldimit dhe defektet e saldimit.
Tra paralel – efekti i hapësirës midis trarëve në formimin e shtresës së saldimit
Kur fuqia e lazerit është 2.8kW, shpejtësia e saldimit është 33mm/s, sasia e defokusit është 0mm dhe raporti i energjisë së rrezes RS=0.67, ndryshoni distancën midis rrezeve (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) për të marrë morfologjinë e sipërfaqes së saldimit siç tregohet në figurë. Kur d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, sipërfaqja e saldimit është e lëmuar dhe e sheshtë, dhe forma është e bukur; modeli i luspave të peshkut të saldimit është i rregullt dhe i bukur, dhe nuk ka pore, çarje dhe defekte të tjera të dukshme. Prandaj, në kushtet e distancës së katër rrezeve, sipërfaqja e saldimit është e formuar mirë. Përveç kësaj, kur d=2 mm, formohen dy saldime të ndryshme, gjë që tregon se dy rrezet paralele të lazerit nuk veprojnë më në një pellg të shkrirë dhe nuk mund të formojnë një saldim hibrid lazer me rreze të dyfishtë efektive. Kur hapësira midis rrezeve është 0.5 mm, saldimi është "në formë hinke", thellësia e depërtimit P2 e saldimit në anën e aliazhit të aluminit është 712.9 mikronë, dhe nuk ka çarje, pore ose defekte të tjera brenda saldimit. Ndërsa hapësira midis rrezeve vazhdon të rritet, thellësia e depërtimit P2 e saldimit në anën e aliazhit të aluminit zvogëlohet ndjeshëm. Kur hapësira midis rrezeve është 1 mm, thellësia e depërtimit të saldimit në anën e aliazhit të aluminit është vetëm 94.2 mikronë. Ndërsa hapësira midis rrezeve rritet më tej, saldimi nuk formon depërtim efektiv në anën e aliazhit të aluminit. Prandaj, kur hapësira midis rrezeve është 0.5 mm, efekti i rikombinimit me rreze të dyfishtë është më i miri. Ndërsa hapësira midis rrezeve rritet, hyrja e nxehtësisë së saldimit zvogëlohet ndjeshëm, dhe efekti i rikombinimit me lazer me dy rreze gradualisht përkeqësohet.
Dallimi në morfologjinë e saldimit shkaktohet nga rrjedhja dhe ngurtësimi i ndryshëm i ftohjes së pellgut të shkrirë gjatë procesit të saldimit. Metoda e simulimit numerik jo vetëm që mund ta bëjë analizën e stresit të pellgut të shkrirë më intuitive, por edhe të zvogëlojë koston eksperimentale. Figura më poshtë tregon ndryshimet në pellgun anësor të shkrirjes me një tra të vetëm, rregullime dhe hapësira të ndryshme midis pikave. Përfundimet kryesore përfshijnë: (1) Gjatë trarit të vetëmsaldim me lazerProcesi, thellësia e vrimës së pellgut të shkrirë është më e thella, ekziston një fenomen i shembjes së vrimës, muri i vrimës është i parregullt dhe shpërndarja e fushës së rrjedhjes pranë murit të vrimës është e pabarabartë; pranë sipërfaqes së pasme të pellgut të shkrirë, rifluksi është i fortë dhe ka rifluks lart në fund të pellgut të shkrirë; shpërndarja e fushës së rrjedhjes së pellgut të shkrirë sipërfaqësor është relativisht uniforme dhe e ngadaltë, dhe gjerësia e pellgut të shkrirë është e pabarabartë përgjatë drejtimit të thellësisë. Ka shqetësim të shkaktuar nga presioni i tërheqjes së murit në pellgun e shkrirë midis vrimave të vogla në traun e dyfishtë.saldim me lazer, dhe gjithmonë ekziston përgjatë drejtimit të thellësisë së vrimave të vogla. Ndërsa distanca midis dy rrezeve vazhdon të rritet, dendësia e energjisë së rrezes kalon gradualisht nga një gjendje me një kulm të vetëm në një gjendje me kulm të dyfishtë. Ekziston një vlerë minimale midis dy kulmeve dhe dendësia e energjisë zvogëlohet gradualisht. (2) Për rrezen me dy kulmesaldim me lazer, kur hapësira midis pikave është 0-0.5 mm, thellësia e vrimave të vogla të pellgut të shkrirë zvogëlohet pak, dhe sjellja e përgjithshme e rrjedhës së pellgut të shkrirë është e ngjashme me atë të pellgut me një rreze të vetme.saldim me lazer; kur hapësira midis pikave është mbi 1 mm, vrimat e vogla ndahen plotësisht, dhe gjatë procesit të saldimit nuk ka pothuajse asnjë bashkëveprim midis dy lazerëve, që është ekuivalent me dy saldime lazeri me një rreze të vetme/paralele të njëpasnjëshme/dy me një fuqi prej 1750 W. Nuk ka pothuajse asnjë efekt parangrohjeje, dhe sjellja e rrjedhës së pishinës së shkrirë është e ngjashme me atë të saldimit me lazer me një rreze të vetme. (3) Kur hapësira midis pikave është 0.5-1 mm, sipërfaqja e murit të vrimave të vogla është më e sheshtë në të dy rregullimet, thellësia e vrimave të vogla zvogëlohet gradualisht, dhe fundi ndahet gradualisht. Çrregullimi midis vrimave të vogla dhe rrjedhës së pishinës së shkrirë sipërfaqësore është në 0.8 mm. Më i forti. Për saldimin serik, gjatësia e pishinës së shkrirë rritet gradualisht, gjerësia është më e madhe kur hapësira midis pikave është 0.8 mm, dhe efekti i parangrohjes është më i dukshëm kur hapësira midis pikave është 0.8 mm. Efekti i forcës Marangoni dobësohet gradualisht, dhe më shumë lëng metalik rrjedh në të dy anët e pishinës së shkrirë. Bëni shpërndarjen e gjerësisë së shkrirjes më uniforme. Për saldim paralel, gjerësia e pellgut të shkrirë rritet gradualisht dhe gjatësia është maksimale në 0.8 mm, por nuk ka efekt paraprak ngrohjeje; rifluksi pranë sipërfaqes i shkaktuar nga forca Marangoni ekziston gjithmonë dhe rifluksi poshtë në fund të vrimës së vogël zhduket gradualisht; fusha e rrjedhjes në prerje tërthore nuk është aq e mirë sa është e fortë në seri, shqetësimi mezi ndikon në rrjedhën në të dy anët e pellgut të shkrirë dhe gjerësia e shkrirë shpërndahet në mënyrë të pabarabartë.
Koha e postimit: 12 tetor 2023
