Kaedah kimpalan dwi-rasuk dicadangkan, terutamanya untuk menyelesaikan kebolehsuaiankimpalan laserkepada ketepatan pemasangan, meningkatkan kestabilan proses kimpalan, dan meningkatkan kualiti kimpalan, terutamanya untuk kimpalan plat nipis dan kimpalan aloi aluminium. Kimpalan laser rasuk dua boleh menggunakan kaedah optik untuk memisahkan laser yang sama kepada dua rasuk cahaya yang berasingan untuk kimpalan. Ia juga boleh menggunakan dua jenis laser yang berbeza untuk digabungkan, laser CO2, Nd:YAG laser dan laser semikonduktor berkuasa tinggi. boleh digabungkan. Dengan menukar tenaga rasuk, jarak rasuk, dan juga corak pengagihan tenaga kedua-dua rasuk, medan suhu kimpalan boleh dilaraskan dengan mudah dan fleksibel, mengubah corak kewujudan lubang dan corak aliran logam cecair dalam kolam lebur , menyediakan penyelesaian yang lebih baik untuk proses kimpalan. Ruang pilihan yang luas tidak dapat ditandingi oleh kimpalan laser pancaran tunggal. Ia bukan sahaja mempunyai kelebihan penembusan kimpalan laser yang besar, kelajuan pantas dan ketepatan yang tinggi, tetapi juga mempunyai kebolehsuaian yang hebat kepada bahan dan sambungan yang sukar dikimpal dengan kimpalan laser konvensional.
Prinsip bagikimpalan laser rasuk dua
Kimpalan rasuk dua bermaksud menggunakan dua sinar laser pada masa yang sama semasa proses kimpalan. Susunan rasuk, jarak rasuk, sudut antara dua rasuk, kedudukan memfokus dan nisbah tenaga kedua-dua rasuk adalah semua tetapan yang relevan dalam kimpalan laser rasuk dua. parameter. Biasanya, semasa proses kimpalan, biasanya terdapat dua cara untuk menyusun rasuk berganda. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, satu disusun secara bersiri sepanjang arah kimpalan. Susunan ini boleh mengurangkan kadar penyejukan kolam lebur. Mengurangkan kecenderungan kebolehkerasan kimpalan dan penjanaan liang. Yang lain ialah menyusunnya bersebelahan atau bersilang pada kedua-dua belah kimpalan untuk meningkatkan kebolehsuaian kepada jurang kimpalan.
Prinsip kimpalan laser rasuk berganda
Kimpalan rasuk dua bermaksud menggunakan dua sinar laser pada masa yang sama semasa proses kimpalan. Susunan rasuk, jarak rasuk, sudut antara dua rasuk, kedudukan memfokus dan nisbah tenaga kedua-dua rasuk adalah semua tetapan yang relevan dalam kimpalan laser rasuk dua. parameter. Biasanya, semasa proses kimpalan, biasanya terdapat dua cara untuk menyusun rasuk berganda. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, satu disusun secara bersiri sepanjang arah kimpalan. Susunan ini boleh mengurangkan kadar penyejukan kolam lebur. Mengurangkan kecenderungan kebolehkerasan kimpalan dan penjanaan liang. Yang lain ialah menyusunnya bersebelahan atau bersilang pada kedua-dua belah kimpalan untuk meningkatkan kebolehsuaian kepada jurang kimpalan.
Untuk sistem kimpalan laser dwi-rasuk yang disusun bersama-sama, terdapat tiga mekanisme kimpalan berbeza bergantung pada jarak antara rasuk hadapan dan belakang, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.
1. Dalam mekanisme kimpalan jenis pertama, jarak antara dua pancaran cahaya adalah agak besar. Satu pancaran cahaya mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih besar dan difokuskan pada permukaan bahan kerja untuk menghasilkan lubang kunci dalam kimpalan; pancaran cahaya yang lain mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih kecil. Hanya digunakan sebagai sumber haba untuk rawatan haba pra-kimpalan atau selepas kimpalan. Menggunakan mekanisme kimpalan ini, kadar penyejukan kolam kimpalan boleh dikawal dalam julat tertentu, yang bermanfaat untuk mengimpal beberapa bahan dengan kepekaan retak yang tinggi, seperti keluli karbon tinggi, keluli aloi, dan lain-lain, dan juga boleh meningkatkan keliatan. daripada kimpalan.
2. Dalam mekanisme kimpalan jenis kedua, jarak fokus antara dua pancaran cahaya adalah agak kecil. Kedua-dua pancaran cahaya menghasilkan dua lubang kunci bebas dalam kolam kimpalan, yang mengubah corak aliran logam cecair dan membantu mengelakkan penyitaan. Ia boleh menghapuskan berlakunya kecacatan seperti tepi dan bonjolan manik kimpalan dan memperbaiki pembentukan kimpalan.
3. Dalam mekanisme kimpalan jenis ketiga, jarak antara dua pancaran cahaya adalah sangat kecil. Pada masa ini, dua pancaran cahaya menghasilkan lubang kunci yang sama dalam kolam kimpalan. Berbanding dengan kimpalan laser rasuk tunggal, kerana saiz lubang kunci menjadi lebih besar dan tidak mudah ditutup, proses kimpalan lebih stabil dan gas lebih mudah dilepaskan, yang bermanfaat untuk mengurangkan liang dan percikan, dan memperoleh berterusan, seragam dan kimpalan yang cantik.
Semasa proses kimpalan, kedua-dua pancaran laser juga boleh dibuat pada sudut tertentu antara satu sama lain. Mekanisme kimpalan adalah serupa dengan mekanisme kimpalan rasuk dua selari. Keputusan ujian menunjukkan bahawa dengan menggunakan dua OO berkuasa tinggi dengan sudut 30° antara satu sama lain dan jarak 1~2mm, pancaran laser boleh memperoleh lubang kunci berbentuk corong. Saiz lubang kunci lebih besar dan lebih stabil, yang boleh meningkatkan kualiti kimpalan dengan berkesan. Dalam aplikasi praktikal, gabungan kedua-dua pancaran cahaya boleh diubah mengikut keadaan kimpalan yang berbeza untuk mencapai proses kimpalan yang berbeza.
6. Kaedah pelaksanaan kimpalan laser rasuk dua
Pemerolehan pancaran berganda boleh diperolehi dengan menggabungkan dua pancaran laser yang berbeza, atau satu pancaran laser boleh dibahagikan kepada dua pancaran laser untuk mengimpal menggunakan sistem spektrometri optik. Untuk membelah pancaran cahaya kepada dua pancaran laser selari dengan kuasa yang berbeza, spektroskop atau beberapa sistem optik khas boleh digunakan. Gambar menunjukkan dua rajah skematik prinsip membelah cahaya menggunakan cermin fokus sebagai pembahagi rasuk.
Di samping itu, reflektor juga boleh digunakan sebagai pembahagi rasuk, dan reflektor terakhir dalam laluan optik boleh digunakan sebagai pembahagi rasuk. Reflektor jenis ini juga dipanggil reflektor jenis bumbung. Permukaan reflektifnya bukan permukaan rata, tetapi terdiri daripada dua satah. Garis persilangan dua permukaan reflektif terletak di tengah-tengah permukaan cermin, serupa dengan rabung bumbung, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Pancaran cahaya selari bersinar pada spektroskop, dipantulkan oleh dua satah pada sudut yang berbeza untuk membentuk dua pancaran cahaya, dan bersinar pada kedudukan berbeza cermin fokus. Selepas memfokus, dua pancaran cahaya diperoleh pada jarak tertentu pada permukaan bahan kerja. Dengan menukar sudut antara dua permukaan pemantulan dan kedudukan bumbung, pancaran cahaya belah dengan jarak fokus dan susunan berbeza boleh diperolehi.
Apabila menggunakan dua jenis yang berbezapancaran laser to membentuk rasuk berganda, terdapat banyak kombinasi. Laser CO2 berkualiti tinggi dengan pengagihan tenaga Gaussian boleh digunakan untuk kerja kimpalan utama, dan laser semikonduktor dengan pengagihan tenaga segi empat tepat boleh digunakan untuk membantu dalam kerja rawatan haba. Di satu pihak, gabungan ini lebih menjimatkan. Sebaliknya, kuasa dua pancaran cahaya boleh dilaraskan secara bebas. Untuk bentuk sambungan yang berbeza, medan suhu boleh laras boleh diperolehi dengan melaraskan kedudukan bertindih laser dan laser semikonduktor, yang sangat sesuai untuk kimpalan. Kawalan proses. Di samping itu, laser YAG dan laser CO2 juga boleh digabungkan menjadi rasuk berganda untuk kimpalan, laser berterusan dan laser nadi boleh digabungkan untuk kimpalan, dan rasuk fokus dan rasuk nyah fokus juga boleh digabungkan untuk kimpalan.
7. Prinsip kimpalan laser rasuk dua
3.1 Kimpalan laser rasuk dua bagi kepingan tergalvani
Kepingan keluli tergalvani adalah bahan yang paling biasa digunakan dalam industri automotif. Takat lebur keluli adalah sekitar 1500°C, manakala takat didih zink hanya 906°C. Oleh itu, apabila menggunakan kaedah kimpalan gabungan, sejumlah besar wap zink biasanya dihasilkan, menyebabkan proses kimpalan menjadi tidak stabil. , membentuk liang dalam kimpalan. Untuk sendi pusingan, volatilisasi lapisan tergalvani bukan sahaja berlaku pada permukaan atas dan bawah, tetapi juga berlaku pada permukaan sendi. Semasa proses kimpalan, wap zink dengan cepat terpancut keluar dari permukaan kolam lebur di sesetengah kawasan, manakala di kawasan lain sukar untuk wap zink keluar dari kolam lebur. Di permukaan kolam, kualiti kimpalan sangat tidak stabil.
Kimpalan laser rasuk dua boleh menyelesaikan masalah kualiti kimpalan yang disebabkan oleh wap zink. Satu kaedah ialah mengawal masa kewujudan dan kadar penyejukan kolam lebur dengan memadankan tenaga kedua-dua rasuk secara munasabah untuk memudahkan pelepasan wap zink; kaedah lain ialah Lepaskan wap zink dengan pra-tebuk atau alur. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6-31, laser CO2 digunakan untuk mengimpal. Laser YAG berada di hadapan laser CO2 dan digunakan untuk menggerudi lubang atau memotong alur. Lubang atau alur pra-diproses menyediakan laluan keluar untuk wap zink yang dijana semasa kimpalan seterusnya, menghalangnya daripada kekal dalam kolam cair dan membentuk kecacatan.
3.2 Kimpalan laser rasuk dua bagi aloi aluminium
Disebabkan oleh ciri prestasi khas bahan aloi aluminium, terdapat kesukaran berikut dalam menggunakan kimpalan laser [39]: aloi aluminium mempunyai kadar penyerapan laser yang rendah, dan pemantulan awal permukaan pancaran laser CO2 melebihi 90%; jahitan kimpalan laser aloi aluminium adalah mudah untuk menghasilkan Porosity, retak; pembakaran unsur aloi semasa mengimpal, dsb. Apabila menggunakan kimpalan laser tunggal, sukar untuk mewujudkan lubang kunci dan mengekalkan kestabilan. Kimpalan laser rasuk dua boleh meningkatkan saiz lubang kunci, menjadikannya sukar untuk lubang kunci ditutup, yang bermanfaat untuk pelepasan gas. Ia juga boleh mengurangkan kadar penyejukan dan mengurangkan kejadian pori-pori dan retakan kimpalan. Memandangkan proses kimpalan lebih stabil dan jumlah percikan dikurangkan, bentuk permukaan kimpalan yang diperolehi oleh kimpalan rasuk dua aloi aluminium juga jauh lebih baik daripada kimpalan rasuk tunggal. Rajah 6-32 menunjukkan rupa jahitan kimpalan kimpalan punggung aloi aluminium setebal 3mm menggunakan laser rasuk tunggal CO2 dan kimpalan laser rasuk dua.
Penyelidikan menunjukkan bahawa apabila mengimpal 2mm tebal 5000 siri aluminium aloi, apabila jarak antara dua rasuk ialah 0.6~1.0mm, proses kimpalan adalah agak stabil dan bukaan lubang kunci yang terbentuk adalah lebih besar, yang kondusif untuk penyejatan dan pelepasan magnesium semasa proses kimpalan. Jika jarak antara dua rasuk terlalu kecil, proses kimpalan satu rasuk tidak akan stabil. Jika jarak terlalu besar, penembusan kimpalan akan terjejas, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6-33. Di samping itu, nisbah tenaga kedua-dua rasuk juga mempunyai kesan yang besar terhadap kualiti kimpalan. Apabila kedua-dua rasuk dengan jarak 0.9mm disusun secara bersiri untuk kimpalan, tenaga rasuk sebelumnya hendaklah ditingkatkan dengan sewajarnya supaya nisbah tenaga kedua-dua rasuk sebelum dan selepas lebih besar daripada 1 :1. Ia berguna untuk meningkatkan kualiti jahitan kimpalan, meningkatkan kawasan lebur, dan masih memperoleh jahitan kimpalan yang licin dan cantik apabila kelajuan kimpalan tinggi.
3.3 Kimpalan rasuk dua plat ketebalan yang tidak sama
Dalam pengeluaran perindustrian, selalunya perlu untuk mengimpal dua atau lebih plat logam dengan ketebalan dan bentuk yang berbeza untuk membentuk plat yang disambung. Terutamanya dalam pengeluaran kereta, penggunaan kosong yang dikimpal khusus menjadi semakin meluas. Dengan mengimpal plat dengan spesifikasi, salutan permukaan atau sifat yang berbeza, kekuatan boleh ditingkatkan, bahan guna habis dikurangkan dan kualiti dikurangkan. Kimpalan laser plat dengan ketebalan yang berbeza biasanya digunakan dalam kimpalan panel. Masalah utama ialah plat yang hendak dikimpal mesti dibentuk dengan tepi berketepatan tinggi dan memastikan pemasangan berketepatan tinggi. Penggunaan kimpalan rasuk dua plat ketebalan yang tidak sama boleh menyesuaikan diri dengan perubahan yang berbeza dalam jurang plat, sendi punggung, ketebalan relatif dan bahan plat. Ia boleh mengimpal plat dengan toleransi tepi dan jurang yang lebih besar dan meningkatkan kelajuan kimpalan dan kualiti kimpalan.
Parameter proses utama kimpalan plat ketebalan tidak sama Shuangguangdong boleh dibahagikan kepada parameter kimpalan dan parameter plat, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Parameter kimpalan termasuk kuasa dua rasuk laser, kelajuan kimpalan, kedudukan fokus, sudut kepala kimpalan, sudut putaran rasuk sendi punggung rasuk dua dan mengimbangi kimpalan, dsb. Parameter papan termasuk saiz bahan, prestasi, keadaan pemangkasan, jurang papan , dsb. Kuasa kedua-dua pancaran laser boleh dilaraskan secara berasingan mengikut tujuan kimpalan yang berbeza. Kedudukan fokus biasanya terletak pada permukaan plat nipis untuk mencapai proses kimpalan yang stabil dan cekap. Sudut kepala kimpalan biasanya dipilih sekitar 6. Jika ketebalan kedua-dua plat agak besar, sudut kepala kimpalan positif boleh digunakan, iaitu, laser dicondongkan ke arah plat nipis, seperti yang ditunjukkan dalam gambar; apabila ketebalan plat agak kecil, sudut kepala kimpalan negatif boleh digunakan. Offset kimpalan ditakrifkan sebagai jarak antara fokus laser dan pinggir plat tebal. Dengan melaraskan offset kimpalan, jumlah lekuk kimpalan boleh dikurangkan dan keratan rentas kimpalan yang baik boleh diperolehi.
Apabila mengimpal plat dengan jurang yang besar, anda boleh meningkatkan diameter pemanasan rasuk yang berkesan dengan memutarkan sudut rasuk berganda untuk mendapatkan keupayaan mengisi jurang yang baik. Lebar bahagian atas kimpalan ditentukan oleh diameter rasuk berkesan dua rasuk laser, iaitu sudut putaran rasuk. Semakin besar sudut putaran, semakin luas julat pemanasan rasuk berganda, dan semakin besar lebar bahagian atas kimpalan. Kedua-dua pancaran laser memainkan peranan yang berbeza dalam proses kimpalan. Satu digunakan terutamanya untuk menembusi jahitan, manakala satu lagi digunakan terutamanya untuk mencairkan bahan plat tebal untuk mengisi jurang. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6-35, di bawah sudut putaran rasuk positif (rasuk hadapan bertindak pada plat tebal, rasuk belakang bertindak pada kimpalan), rasuk hadapan adalah insiden pada plat tebal untuk memanaskan dan mencairkan bahan, dan yang berikut Pancaran laser mencipta penembusan. Pancaran laser pertama di bahagian hadapan hanya boleh mencairkan sebahagian plat tebal, tetapi ia menyumbang banyak kepada proses kimpalan, kerana ia bukan sahaja mencairkan sisi plat tebal untuk pengisian jurang yang lebih baik, tetapi juga pra-menyertai bahan sambungan supaya rasuk berikut Lebih mudah untuk mengimpal melalui sambungan, membolehkan kimpalan lebih cepat. Dalam kimpalan rasuk dua dengan sudut putaran negatif (rasuk depan bertindak pada kimpalan, dan rasuk belakang bertindak pada plat tebal), kedua-dua rasuk mempunyai kesan yang bertentangan. Rasuk bekas mencairkan sendi, dan rasuk terakhir mencairkan plat tebal untuk mengisinya. jurang. Dalam kes ini, rasuk hadapan diperlukan untuk mengimpal melalui plat sejuk, dan kelajuan kimpalan adalah lebih perlahan daripada menggunakan sudut putaran rasuk positif. Dan disebabkan oleh kesan pemanasan awal rasuk sebelumnya, rasuk terakhir akan mencairkan lebih banyak bahan plat tebal di bawah kuasa yang sama. Dalam kes ini, kuasa pancaran laser yang terakhir harus dikurangkan dengan sewajarnya. Sebagai perbandingan, menggunakan sudut putaran rasuk positif dengan sewajarnya boleh meningkatkan kelajuan kimpalan, dan menggunakan sudut putaran rasuk negatif boleh mencapai pengisian jurang yang lebih baik. Rajah 6-36 menunjukkan pengaruh sudut putaran rasuk yang berbeza pada keratan rentas kimpalan.
3.4 Kimpalan laser rasuk dua bagi plat tebal besar Dengan peningkatan tahap kuasa laser dan kualiti rasuk, kimpalan laser plat tebal besar telah menjadi kenyataan. Walau bagaimanapun, kerana laser berkuasa tinggi adalah mahal dan kimpalan plat tebal yang besar secara amnya memerlukan logam pengisi, terdapat batasan tertentu dalam pengeluaran sebenar. Penggunaan teknologi kimpalan laser dwi-rasuk bukan sahaja dapat meningkatkan kuasa laser, tetapi juga meningkatkan diameter pemanasan rasuk yang berkesan, meningkatkan keupayaan untuk mencairkan wayar pengisi, menstabilkan lubang kunci laser, meningkatkan kestabilan kimpalan, dan meningkatkan kualiti kimpalan.
Masa siaran: Apr-29-2024
