Kaedah kimpalan dwi-rasuk dicadangkan, terutamanya untuk menyelesaikan kebolehsuaiankimpalan laseruntuk ketepatan pemasangan, meningkatkan kestabilan proses kimpalan, dan meningkatkan kualiti kimpalan, terutamanya untuk kimpalan plat nipis dan kimpalan aloi aluminium. Kimpalan laser dua pancaran boleh menggunakan kaedah optik untuk memisahkan laser yang sama kepada dua pancaran cahaya berasingan untuk kimpalan. Ia juga boleh menggunakan dua jenis laser yang berbeza untuk digabungkan, iaitu laser CO2, laser Nd:YAG dan laser semikonduktor berkuasa tinggi. Boleh digabungkan. Dengan mengubah tenaga pancaran, jarak pancaran, dan juga corak pengagihan tenaga kedua-dua pancaran, medan suhu kimpalan boleh dilaraskan dengan mudah dan fleksibel, mengubah corak kewujudan lubang dan corak aliran logam cecair dalam kolam lebur, memberikan penyelesaian yang lebih baik untuk proses kimpalan. Ruang pilihan yang luas tidak dapat ditandingi oleh kimpalan laser satu pancaran. Ia bukan sahaja mempunyai kelebihan penembusan kimpalan laser yang besar, kelajuan pantas dan ketepatan tinggi, tetapi juga mempunyai kebolehsuaian yang hebat terhadap bahan dan sambungan yang sukar dikimpal dengan kimpalan laser konvensional.
Prinsipkimpalan laser pancaran berganda
Kimpalan pancaran berganda bermaksud menggunakan dua pancaran laser pada masa yang sama semasa proses kimpalan. Susunan pancaran, jarak pancaran, sudut antara dua pancaran, kedudukan pemfokusan dan nisbah tenaga dua pancaran adalah tetapan yang relevan dalam parameter kimpalan laser pancaran berganda. Biasanya, semasa proses kimpalan, terdapat dua cara untuk menyusun pancaran berganda. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, satu disusun secara bersiri sepanjang arah kimpalan. Susunan ini dapat mengurangkan kadar penyejukan kolam lebur. Mengurangkan kecenderungan kebolehkerasan kimpalan dan penjanaan liang. Satu lagi ialah menyusunnya bersebelahan atau melintang di kedua-dua belah kimpalan untuk meningkatkan kebolehsuaian terhadap jurang kimpalan.
Prinsip kimpalan laser pancaran berganda
Kimpalan pancaran berganda bermaksud menggunakan dua pancaran laser pada masa yang sama semasa proses kimpalan. Susunan pancaran, jarak pancaran, sudut antara dua pancaran, kedudukan pemfokusan dan nisbah tenaga dua pancaran adalah tetapan yang relevan dalam parameter kimpalan laser pancaran berganda. Biasanya, semasa proses kimpalan, terdapat dua cara untuk menyusun pancaran berganda. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, satu disusun secara bersiri sepanjang arah kimpalan. Susunan ini dapat mengurangkan kadar penyejukan kolam lebur. Mengurangkan kecenderungan kebolehkerasan kimpalan dan penjanaan liang. Satu lagi ialah menyusunnya bersebelahan atau melintang di kedua-dua belah kimpalan untuk meningkatkan kebolehsuaian terhadap jurang kimpalan.
Bagi sistem kimpalan laser dwi-alur yang disusun tandem, terdapat tiga mekanisme kimpalan yang berbeza bergantung pada jarak antara alur hadapan dan belakang, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.
1. Dalam mekanisme kimpalan jenis pertama, jarak antara dua pancaran cahaya agak besar. Satu pancaran cahaya mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih besar dan difokuskan pada permukaan benda kerja untuk menghasilkan lubang kunci dalam kimpalan; pancaran cahaya yang satu lagi mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih kecil. Hanya digunakan sebagai sumber haba untuk rawatan haba pra-kimpalan atau pasca-kimpalan. Dengan 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 sebagainya, dan juga boleh meningkatkan ketahanan kimpalan.
2. Dalam mekanisme kimpalan jenis kedua, jarak fokus antara dua pancaran cahaya agak kecil. Dua pancaran cahaya menghasilkan dua lubang kunci bebas dalam kolam kimpalan, yang mengubah corak aliran logam cecair dan membantu mencegah kejang. Ia boleh menghapuskan kejadian kecacatan seperti tepi dan bonjolan manik kimpalan dan meningkatkan 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 di dalam kolam kimpalan. Berbanding dengan kimpalan laser pancaran 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 mendapatkan kimpalan yang berterusan, seragam dan cantik.
Semasa proses kimpalan, dua pancaran laser juga boleh dibuat pada sudut tertentu antara satu sama lain. Mekanisme kimpalan adalah serupa dengan mekanisme kimpalan pancaran berganda 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 mendapatkan lubang kunci berbentuk corong. Saiz lubang kunci adalah lebih besar dan lebih stabil, yang boleh meningkatkan kualiti kimpalan dengan berkesan. Dalam aplikasi praktikal, gabungan bersama dua pancaran cahaya boleh diubah mengikut keadaan kimpalan yang berbeza untuk mencapai proses kimpalan yang berbeza.
6. Kaedah pelaksanaan kimpalan laser pancaran berganda
Pemerolehan pancaran berganda boleh diperoleh dengan menggabungkan dua pancaran laser yang berbeza, atau satu pancaran laser boleh dibahagikan kepada dua pancaran laser untuk kimpalan menggunakan sistem spektrometri optik. Untuk membahagikan pancaran cahaya kepada dua pancaran laser selari yang mempunyai kuasa berbeza, spektroskop atau beberapa sistem optik khas boleh digunakan. Gambar menunjukkan dua gambarajah skematik prinsip pemisahan cahaya menggunakan cermin pemfokusan sebagai pemisah pancaran.
Di samping itu, reflektor juga boleh digunakan sebagai pembahagi pancaran, dan reflektor terakhir dalam laluan optik boleh digunakan sebagai pembahagi pancaran. Jenis reflektor ini juga dipanggil reflektor jenis bumbung. Permukaan pantulannya bukanlah permukaan yang rata, tetapi terdiri daripada dua satah. Garis persilangan dua permukaan pantulan terletak di tengah-tengah permukaan cermin, serupa dengan rabung bumbung, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Pancaran cahaya selari menyinari spektroskop, dipantulkan oleh dua satah pada sudut yang berbeza untuk membentuk dua pancaran cahaya, dan menyinari kedudukan cermin pemfokusan yang berbeza. Selepas pemfokusan, dua pancaran cahaya diperoleh pada jarak tertentu pada permukaan bahan kerja. Dengan mengubah sudut antara dua permukaan pantulan dan kedudukan bumbung, pancaran cahaya yang terbahagi dengan jarak dan susunan fokus yang berbeza boleh diperolehi.
Apabila menggunakan dua jenis yang berbezapancaran laser tUntuk membentuk pancaran berganda, terdapat banyak kombinasi. Laser CO2 berkualiti tinggi dengan taburan tenaga Gaussian boleh digunakan untuk kerja kimpalan utama, dan laser semikonduktor dengan taburan tenaga segi empat tepat boleh digunakan untuk membantu kerja rawatan haba. Di satu pihak, kombinasi 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 pertindihan laser dan laser semikonduktor, yang sangat sesuai untuk kimpalan. Kawalan proses. Di samping itu, laser YAG dan laser CO2 juga boleh digabungkan menjadi pancaran berganda untuk kimpalan, laser berterusan dan laser denyut boleh digabungkan untuk kimpalan, dan pancaran fokus dan pancaran terbias juga boleh digabungkan untuk kimpalan.
7. Prinsip kimpalan laser pancaran berganda
3.1 Kimpalan laser dua rasuk kepingan tergalvani
Lembaran keluli tergalvani merupakan 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 pelakuran, sejumlah besar wap zink biasanya dihasilkan, menyebabkan proses kimpalan menjadi tidak stabil. , membentuk liang dalam kimpalan. Bagi sambungan riba, pengewapan lapisan tergalvani bukan sahaja berlaku pada permukaan atas dan bawah, tetapi juga berlaku pada permukaan sambungan. Semasa proses kimpalan, wap zink dengan cepat terpancut keluar dari permukaan kolam cair di beberapa kawasan, manakala di kawasan lain, wap zink sukar untuk keluar dari kolam cair. Pada permukaan kolam, kualiti kimpalan sangat tidak stabil.
Kimpalan laser pancaran dua boleh menyelesaikan masalah kualiti kimpalan yang disebabkan oleh wap zink. Salah satu kaedah adalah untuk mengawal masa kewujudan dan kadar penyejukan kolam lebur dengan memadankan tenaga dua pancaran secara munasabah untuk memudahkan pelepasan wap zink; kaedah lain adalah Melepaskan wap zink dengan pra-tebuk atau alur. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6-31, laser CO2 digunakan untuk kimpalan. Laser YAG berada di hadapan laser CO2 dan digunakan untuk menggerudi lubang atau memotong alur. Lubang atau alur yang telah diproses terlebih dahulu menyediakan laluan keluar untuk wap zink yang dihasilkan semasa kimpalan berikutnya, menghalangnya daripada kekal di dalam kolam lebur dan membentuk kecacatan.
3.2 Kimpalan laser dua pancaran aloi aluminium
Disebabkan oleh ciri-ciri prestasi khas bahan aloi aluminium, terdapat kesukaran berikut dalam menggunakan kimpalan laser [39]: aloi aluminium mempunyai kadar penyerapan laser yang rendah, dan pantulan awal permukaan pancaran laser CO2 melebihi 90%; lipit kimpalan laser aloi aluminium mudah menghasilkan keliangan, retakan; pembakaran elemen aloi semasa kimpalan, dsb. Apabila menggunakan kimpalan laser tunggal, sukar untuk menetapkan lubang kunci dan mengekalkan kestabilan. Kimpalan laser pancaran 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 liang dan retakan kimpalan. Memandangkan proses kimpalan lebih stabil dan jumlah percikan berkurangan, bentuk permukaan kimpalan yang diperolehi oleh kimpalan pancaran dua aloi aluminium juga jauh lebih baik daripada kimpalan pancaran tunggal. Rajah 6-32 menunjukkan rupa lipit kimpalan kimpalan punggung aloi aluminium setebal 3mm menggunakan laser pancaran tunggal CO2 dan kimpalan laser pancaran dua.
Kajian menunjukkan bahawa apabila mengimpal aloi aluminium siri 5000 setebal 2mm, apabila jarak antara dua rasuk ialah 0.6~1.0mm, proses kimpalan agak stabil dan bukaan lubang kunci yang terbentuk lebih besar, yang menggalakkan 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 dua rasuk dengan jarak 0.9mm disusun secara bersiri untuk kimpalan, tenaga rasuk sebelumnya perlu ditingkatkan dengan sewajarnya supaya nisbah tenaga dua rasuk sebelum dan selepas lebih besar daripada 1 :1. Ia membantu untuk meningkatkan kualiti jahitan kimpalan, meningkatkan kawasan lebur, dan masih mendapatkan jahitan kimpalan yang licin dan cantik apabila kelajuan kimpalan tinggi.
3.3 Kimpalan rasuk berganda bagi plat ketebalan yang tidak sama rata
Dalam pengeluaran perindustrian, selalunya perlu mengimpal dua atau lebih plat logam dengan ketebalan dan bentuk yang berbeza untuk membentuk plat yang disambungkan. Terutamanya dalam pengeluaran automobil, penggunaan kimpalan kosong yang dikimpal khas semakin meluas. Dengan mengimpal plat dengan spesifikasi, salutan permukaan atau sifat yang berbeza, kekuatan dapat ditingkatkan, bahan habis pakai 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 terlebih dahulu dengan tepi berketepatan tinggi dan memastikan pemasangan berketepatan tinggi. Penggunaan kimpalan rasuk berganda plat dengan ketebalan yang tidak sama rata boleh menyesuaikan diri dengan perubahan berbeza dalam jurang plat, sambungan 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 yang tidak sama rata Shuangguangdong boleh dibahagikan kepada parameter kimpalan dan parameter plat, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Parameter kimpalan termasuk kuasa dua pancaran laser, kelajuan kimpalan, kedudukan fokus, sudut kepala kimpalan, sudut putaran pancaran sambungan punggung pancaran berganda dan ofset kimpalan, dan sebagainya. Parameter papan termasuk saiz bahan, prestasi, keadaan pemangkasan, jurang papan, dan sebagainya. Kuasa 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 condong ke arah plat nipis, seperti yang ditunjukkan dalam gambar; apabila ketebalan plat agak kecil, sudut kepala kimpalan negatif boleh digunakan. Ofset kimpalan ditakrifkan sebagai jarak antara fokus laser dan tepi plat tebal. Dengan melaraskan ofset kimpalan, jumlah lekukan kimpalan boleh dikurangkan dan keratan rentas kimpalan yang baik boleh diperolehi.
Apabila mengimpal plat dengan jurang yang besar, anda boleh meningkatkan diameter pemanasan rasuk berkesan dengan memutarkan sudut rasuk berganda untuk mendapatkan keupayaan pengisian 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 rasuk laser memainkan peranan yang berbeza dalam proses kimpalan. Satu digunakan terutamanya untuk menembusi jahitan, manakala yang 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 terkena pada plat tebal untuk memanaskan dan mencairkan bahan, dan yang seterusnya pancaran laser menghasilkan penembusan. Pancaran laser pertama di bahagian hadapan hanya boleh mencairkan sebahagian plat tebal, tetapi ia banyak menyumbang kepada proses kimpalan, kerana ia bukan sahaja mencairkan sisi plat tebal untuk pengisian jurang yang lebih baik, tetapi juga menyambungkan bahan sambungan terlebih dahulu supaya pancaran seterusnya lebih mudah dikimpal melalui sambungan, membolehkan kimpalan lebih pantas. Dalam kimpalan pancaran berganda dengan sudut putaran negatif (pancaran hadapan bertindak pada kimpalan, dan pancaran belakang bertindak pada plat tebal), kedua-dua pancaran mempunyai kesan yang sebaliknya. Pancaran pertama mencairkan sambungan, dan pancaran kedua mencairkan plat tebal untuk mengisinya. jurang. Dalam kes ini, pancaran hadapan diperlukan untuk mengimpal melalui plat sejuk, dan kelajuan kimpalan adalah lebih perlahan daripada menggunakan sudut putaran pancaran positif. Dan disebabkan oleh kesan prapemanasan pancaran sebelumnya, pancaran kedua akan mencairkan lebih banyak bahan plat tebal di bawah kuasa yang sama. Dalam kes ini, kuasa pancaran laser kedua harus dikurangkan dengan sewajarnya. Sebagai perbandingan, menggunakan sudut putaran pancaran positif boleh meningkatkan kelajuan kimpalan dengan sewajarnya, dan menggunakan sudut putaran pancaran 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 dua pancaran plat tebal yang besar Dengan peningkatan tahap kuasa laser dan kualiti pancaran, kimpalan laser plat tebal yang 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 dua pancaran bukan sahaja boleh meningkatkan kuasa laser, tetapi juga meningkatkan diameter pemanasan pancaran berkesan, meningkatkan keupayaan untuk mencairkan wayar pengisi, menstabilkan lubang kunci laser, meningkatkan kestabilan kimpalan, dan meningkatkan kualiti kimpalan.
Masa siaran: 29-Apr-2024
