Sebagai alat pemprosesan canggih, laser memainkan peranan yang semakin penting dalam bidang kimpalan perindustrian. Walaupun teknologi kimpalan laser tradisional dapat mengawal kecacatan ini sehingga tahap tertentu, kesannya sering dihadkan oleh parameter dan proses kimpalan yang tetap. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kemunculan teknologi kimpalan ayunan laser menyediakan penyelesaian baharu untuk mengawal kecacatan kimpalan. Dengan memperkenalkan ayunan pancaran laser semasa proses kimpalan, teknologi ini dapat meningkatkan ciri-ciri dinamik kolam kimpalan dengan ketara, sekali gus mengoptimumkan kualiti kimpalan. Teknologi kimpalan ayunan laser terutamanya berdasarkan kawalan tepat pancaran laser dan teknologi ayunan untuk mencapai kimpalan yang cekap dan berkualiti tinggi.
Meningkatkan penampilan:
Semasaproses kimpalan, pancaran laser diayunkan dengan cepat dan tepat untuk menutupi seluruh kawasan kimpalan. Apabila pancaran bergerak sepanjang arah kimpalan, ia berayun dalam pelbagai bentuk, seperti bulatan, rajah 8 dan heliks. Chen et al. menggunakan laser ayunan untuk mengimpal aloi aluminium yang berbeza, dan berbanding dengan kimpalan laser ayunan tanpa, morfologi kimpalan hadapan dan belakang kimpalan laser ayunan telah bertambah baik dengan ketara. Di samping itu, kimpalan laser ayunan melintang digunakan untuk meningkatkan kebolehsuaian pelepasan alur. Pada beberapa bahan kerja sambungan konduktif, perlu mengembangkan kawasan arus lampau, juga perlu mengembangkan permukaan sambungan logam, dan juga perlu mengayunkan kimpalan laser untuk menjadikan permukaan sambungan logam menjadi "U".
1. (a) dan (b) statistik morfologi keratan rentas kimpalan dan saiz kimpalan di bawah mod ayunan yang berbeza; (c) Pembentukan permukaan atas kimpalan di bawah mod ayunan yang berbeza.
Meningkatkan gabungan dinding sisi yang lemah:
Kecacatan dinding sisi yang tidak terlakur mudah berlaku dalam kimpalan laser jurang sempit tradisional bagi plat tebal sederhana, yang disebabkan oleh pengagihan tenaga laser yang tidak sekata di dalam mulut, input haba di tengah alur adalah besar, dan input haba di dinding sisi alur adalah kecil, yang tidak dapat membentuk gabungan yang baik. Langkah utama untuk menyelesaikan kecacatan dinding sisi yang tidak terlakur adalah dengan meningkatkan input haba ke dinding sisi. Dalam proses kimpalan laser, pengagihan tenaga pancaran laser yang lebih munasabah pada permukaan bahan kerja boleh direalisasikan melalui ayunan pancaran. Apabila lebar alur berubah, amplitud ayunan pancaran diselaraskan agar sepadan dengan lebar alur, supaya membentuk input haba yang berkesan ke dinding sisi.
2. Imej makroskopik kimpalan dari lapisan pertama (L1) hingga lapisan ketujuh (L7) untuk kimpalan laser dengan atau tanpa ayunan.
Mengurangkan kecacatan keliangan:
Mekanisme perencatan ayunan laser pada liang kimpalan boleh dikaitkan dengan peningkatan kestabilan lubang kecil dan peningkatan kebendairan logam cecair. Rajah 3 menunjukkan kelakuan aliran kolam lebur yang ditunjukkan oleh zarah pengesan semasa proses kimpalan. Goyangan pancaran cahaya menyebabkan lubang kecil membentuk gerakan pengadukan putaran frekuensi tinggi dan berkelajuan tinggi, yang menggalakkan limpahan gelembung dan mempunyai kesan "memerangkap" pada liang yang mengeras. Pada masa yang sama, goyangan pancaran cahaya meningkatkan luas lubang kecil dan mengurangkan kebarangkalian ketidakstabilannya runtuh untuk membentuk buih.
3. (a) dan (b) trajektori zarah penyurih semasa kimpalan; Kawasan pembukaan lubang kunci: (c) tiada laser berayun (d) laser berayun.
Mengurangkan kecacatan retak:
Retakan terma adalah sejenis kecacatan yang terbentuk dalam proses kimpalan akibat interaksi tekanan dalaman dan faktor metalurgi, yang sering dijumpai di zon terjejas haba (HAZ) kimpalan. Pembentukan retakan sedemikian berkaitan dengan kerentanan bahan pada suhu tinggi, tekanan kimpalan dan komposisi kimia bahan. Teknologi kimpalan laser tradisional boleh menghasilkan retakan terma dalam proses kimpalan, terutamanya atas sebab-sebab berikut: Pertama, disebabkan oleh input tenaga kimpalan laser yang tinggi, mengakibatkan pemanasan dan penyejukan kawasan kimpalan yang cepat, mengakibatkan kecerunan terma dan tekanan terma yang besar; Kedua, tindak balas metalurgi dalam proses kimpalan boleh menyebabkan pengasingan unsur-unsur bendasing dengan takat lebur yang rendah, membentuk fasa rapuh dan meningkatkan kepekaan retakan. Akhir sekali, pemejalan bahan yang cepat boleh menyebabkan heterogeniti mikrostruktur, dan arah pertumbuhan kristal kolumnar adalah dari kolam lebur ke tengah, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4. Dalam kes ini, kepekaan terhadap retakan meningkat dengan ketara.
4. Mod pemejalan kimpalan laser (a) kimpalan laser konvensional (b) kimpalan laser ayunan.
Teknologi kimpalan laser berayun boleh mengurangkan atau menghapuskan berlakunya retakan panas dengan berkesan dengan memperkenalkan pancaran laser berayun. Semasa proses kimpalan laser berayun, ayunan berkala pancaran laser boleh menggalakkan aliran logam dalam kolam lebur, sekali gus meningkatkan keseragaman mikrostruktur, dan butiran tumbuh secara sepaksi di tengah kolam lebur, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Butiran sepaksi ini bertindak sebagai penghalang pelindung untuk mencegah perambatan retakan dan bertindak sebagai lapisan penebat haba untuk mencegah perambatan retakan selanjutnya. Pada masa yang sama, laser berayun membantu mengurangkan pembentukan fasa rapuh akibat pengasingan komponen, sekali gus mengurangkan risiko retakan haba.
5. (A) ciri-ciri mikrostruktur pemejalan kimpalan kimpalan laser konvensional (B) ciri-ciri mikrostruktur pemejalan kimpalan ayunan laser (CCW).
Berbanding dengan kimpalan gabungan kendiri laser, teknologi kimpalan laser swing telah diiktiraf sebagai cara yang berkesan untuk mengurangkan kecenderungan keliangan dan memperbaiki kecacatan seperti ketidakgabungan dinding sisi. Disebabkan oleh kesan pengadukan rasuk pada kolam cair, ia mempunyai kelebihan yang ketara dalam meningkatkan kesesuaian jurang, meningkatkan keseragaman mikrostruktur dan menghaluskan butiran. Penggunaan teknologi kimpalan swing laser boleh menjadikan kimpalan laser lebih meluas digunakan, dan kimpalan ketepatan yang cekap laser boleh dicapai untuk bahan kerja yang lebih besar dan kimpalan yang lebih luas, iaitu, proses asas dan ketepatan pemasangan produk dilonggarkan.
Masa siaran: 21 Feb-2025
