D'Bildung an d'Entwécklung vu Schlëssellächer:
Keyhole Definitioun: Wann d'Stralungsbestrahlung méi grouss ass wéi 10 ^ 6W / cm ^ 2, schmëlzt d'Uewerfläch vum Material a verdampft ënner der Handlung vum Laser. Wann d'Verdampfungsgeschwindegkeet grouss genuch ass, ass de generéierten Damprecoil-Drock genuch fir d'Uewerflächespannung an d'flësseg Schwéierkraaft vum flëssege Metall ze iwwerwannen, doduerch e puer vun de flëssege Metall ze verdrängen, wat de geschmollte Pool an der Excitatiounszone ënnerzegoen a kleng Gruef bilden. ; De Strahl vum Liicht wierkt direkt um Buedem vum klenge Gruef, wouduerch d'Metall weider schmëlzt a vergast. D'Héichdrock Damp forcéiert weider de flëssege Metall um Enn vum Gruef fir an d'Peripherie vum geschmollte Pool ze fléien, wat dat klengt Lach weider verdéift. Dëse Prozess geet weider, schlussendlech bildt e Schlësselloch wéi Lach am flëssege Metall. Wann de Metalldampdrock, deen duerch de Laserstrahl am klenge Lach generéiert gëtt, Gläichgewiicht mat der Uewerflächespannung an der Schwéierkraaft vum flëssege Metall erreecht, gëtt dat klengt Lach net méi déif a bildt en Déiftstabilt klengt Lach, wat de "klenge Lach Effekt" genannt gëtt. .
Wéi de Laserstrahl sech relativ zum Werkstéck bewegt, weist dat klengt Lach e liicht no hannen gekraagte Front an e kloer geneigt ëmgedréint Dräieck op der Réck. De viischte Rand vum klenge Lach ass d'Aktiounsberäich vum Laser, mat héijer Temperatur an héijen Dampdrock, während d'Temperatur laanscht de Réckkant relativ niddereg ass an den Dampdrock kleng ass. Ënnert dësem Drock- an Temperaturdifferenz fléisst d'geschmollte Flëssegkeet ëm dat klengt Lach vum viischten Enn op de Réck Enn, a bildt e Wirbel um Réck Enn vum klenge Lach, a verstäerkt endlech um Réckkant. Den dynamesche Staat vun der Schlëssellaascht, déi duerch Lasersimulatioun an tatsächlech Schweiß kritt gëtt, gëtt an der uewe genannter Figur gewisen, D'Morphologie vu klenge Lächer an de Floss vun der Ëmgéigend geschmollte Flëssegkeet während der Rees mat verschiddene Geschwindegkeeten.
Wéinst der Präsenz vu klenge Lächer penetréiert d'Laserstrahlenergie an den Interieur vum Material, a bilden dës déif a schmuel Schweißnaht. Déi typesch Querschnittsmorphologie vum Laser-Déifpenetratiounsschweesssaum gëtt an der uewe genannter Figur gewisen. D'Penetratiounsdéift vun der Schweißnaht ass no bei der Tiefe vum Schlësselloch (fir präzis ze sinn, d'metallographesch Schicht ass 60-100um méi déif wéi d'Schlësselloch, eng manner flësseg Schicht). Wat méi héich d'Laserenergiedicht ass, wat méi déif dat klengt Lach ass, wat d'Penetratiounsdéift vun der Schweesssaum méi grouss ass. Bei High-Power Laser-Schweißen kann déi maximal Tiefe-Breet-Verhältnis vun der Schweessnaht 12:1 erreechen.
Analyse vun Absorptioun vunLaser Energieduerch Schlësselloch
Virun der Bildung vu klenge Lächer a Plasma gëtt d'Energie vum Laser haaptsächlech an den Interieur vum Werkstéck duerch thermesch Leedung iwwerdroen. De Schweessprozess gehéiert zum konduktive Schweißen (mat enger Penetratiounsdéift vu manner wéi 0,5 mm), an d'Absorptiounsquote vum Material vum Laser läit tëscht 25-45%. Wann d'Schlësselloch geformt ass, gëtt d'Energie vum Laser haaptsächlech vum Interieur vum Werkstéck duerch de Schlëssellocheffekt absorbéiert, an de Schweißprozess gëtt déif Pénétratiounsschweess (mat enger Pénétratiounsdéift vu méi wéi 0,5 mm), D'Absorptiounsquote kann erreechen iwwer 60-90%.
De Keyhole Effekt spillt eng extrem wichteg Roll bei der Verbesserung vun der Absorptioun vum Laser wärend der Veraarbechtung wéi Laser Schweißen, Ausschneiden a Bueren. De Laserstrahl, deen an d'Schlësselloch erakënnt, gëtt bal komplett duerch multiple Reflexiounen vun der Lachmauer absorbéiert.
Et gëtt allgemeng ugeholl datt den Energieabsorptiounsmechanismus vum Laser am Schlësselloch zwee Prozesser enthält: ëmgedréint Absorptioun a Fresnel Absorptioun.
Drock Gläichgewiicht bannen der keyhole
Wärend der Laser-Penetratiounsschweißung gëtt d'Material eng schwéier Verdampfung, an den Expansiounsdrock, deen duerch Héichtemperaturdamp generéiert gëtt, verdreift de flëssege Metall a bilden kleng Lächer. Nieft dem Dampdrock an Ablatiounsdrock (och bekannt als Verdampungsreaktiounskraaft oder Recoil Drock) vum Material, ginn et och Uewerflächespannungen, flëssege statesche Drock verursaacht duerch Schwéierkraaft, a flësseg dynameschen Drock generéiert duerch de Floss vu geschmollte Material bannent der klengt Lach. Ënnert dësen Drock hält nëmmen den Dampdrock d'Ouverture vum klenge Lach, während déi aner dräi Kräfte beméien, dat klengt Lach zouzemaachen. Fir d'Stabilitéit vum Schlësselloch während dem Schweißprozess z'erhalen, muss de Dampdrock genuch sinn fir aner Resistenz ze iwwerwannen an d'Gläichgewiicht z'erreechen, déi laangfristeg Stabilitéit vum Schlësselloch erhalen. Fir Simplicitéit gëtt et allgemeng ugeholl datt d'Kräfte, déi op d'Schlësselmauer handelen, haaptsächlech Ablatiounsdrock (Metalldamprecoil-Drock) an Uewerflächespannung sinn.
Onstabilitéit vun Keyhole
Hannergrond: Laser handelt op der Uewerfläch vu Materialien, wouduerch eng grouss Quantitéit vu Metall verdampft. De Réckzuchsdrock dréckt op de geschmollte Pool erof, a bildt Schlëssellächer a Plasma, wat zu enger Erhéijung vun der Schmelzdéift resultéiert. Wärend dem Beweegungsprozess trëfft de Laser d'Frontmauer vum Schlësselloch, an d'Positioun wou de Laser d'Material kontaktéiert wäert eng schwéier Verdampfung vum Material verursaachen. Zur selwechter Zäit wäert d'Schlësselmauer Masseverloscht erliewen, an d'Verdampfung wäert e Réckstoussdrock bilden, deen op de flëssege Metall dréckt, wat d'Bannenmauer vum Schlësselloch no ënnen schwankt a ronderëm d'Ënn vum Schlësselloch an d'Schlësselloch beweegt. zréck vun der geschmollte Pool. Wéinst der Schwankung vum flëssege geschmollte Pool vun der viischter Mauer op d'Réckmauer ännert sech de Volumen am Schlësselloch stänneg, Den internen Drock vum Schlësselloch ännert sech och entspriechend, wat zu enger Verännerung vum Volume vum Plasma ausgesprëtzt gëtt. . D'Verännerung vum Plasmavolumen féiert zu Verännerungen an der Schirmung, der Refraktioun an der Absorptioun vun der Laserenergie, wat zu Verännerungen an der Energie vum Laser op d'Materialfläch erreechen. De ganze Prozess ass dynamesch a periodesch, schlussendlech resultéiert zu engem sawtooth geformt a gewellt Metal Pénétratioun, an et gëtt keng glat gläich Pénétratioun Schweess, Déi uewe genannte Figur ass eng Querschnitt Vue vum Zentrum vun der Schweess kritt duerch Längsschneid parallel zu der Zentrum vun der Weld, wéi och eng real-Zäit Moossnam vun der keyhole Déift Variatioun duerchIPG-LDD als Beweis.
Verbessert d'Stabilitéitsrichtung vum Schlësselloch
Während Laser déif Pénétratioun Schweess, kann d'Stabilitéit vun der kleng Lach nëmmen duerch déi dynamesch Gläichgewiicht vun verschiddenen Drock am Lach gesuergt ginn. Wéi och ëmmer, d'Absorptioun vun der Laserenergie duerch d'Lachmauer an d'Verdampfung vu Materialien, d'Ausstouss vu Metalldamp ausserhalb vum klenge Lach, an d'Forward Bewegung vum klenge Lach a geschmollte Pool sinn all ganz intensiv a séier Prozesser. Ënner bestëmmte Prozessbedéngungen, a bestëmmte Momenter während dem Schweißprozess, ass et méiglech datt d'Stabilitéit vum klenge Lach an de lokale Beräicher gestéiert gëtt, wat zu Schweessfehler féiert. De stäerkste typesch an gemeinsam déi sinn kleng Pore Typ porosity Mängel a spatzen duerch keyhole Zesummebroch verursaacht;
Also wéi stabiliséiere mir de Schlësselloch?
D'Schwankung vun der Schlesselflëssegkeet ass relativ komplex a beaflosst ze vill Faktoren (Temperaturfeld, Stroumfeld, Kraaftfeld, optoelektronesch Physik), déi einfach an zwou Kategorien zesummegefaasst kënne ginn: d'Relatioun tëscht Uewerflächespannung an Metalldamprecoil-Drock; D'Recoil Drock vun Metal Damp direkt Akten op d'Generatioun vun keyholes, déi enk mat der Déift an Volume vun keyholes Zesummenhang ass. Zur selwechter Zäit, wéi déi eenzeg erop bewegt Substanz vu Metalldamp am Schweessprozess, ass et och enk mat der Optriede vu Spatzen verbonnen; Uewerflächespannung beaflosst de Flux vum geschmollte Pool;
Sou stabil Laser Schweess Prozess hänkt op der Verdeelung Gradient vun Uewerfläch Spannung am geschmollte Pool ënnerhalen, ouni ze vill Schwankungen. Uewerflächespannung ass mat der Temperaturverdeelung verbonnen, an d'Temperaturverdeelung ass mat der Hëtztquell verbonnen. Dofir, Komposit Hëtzt Quell a Schwong Schweess Potential technesch Richtungen fir stabil Schweess Prozess;
D'Metalldamp an d'Schlëssellochvolumen mussen oppassen op de Plasma-Effekt an d'Gréisst vun der Schlesselöffnung. Wat d'Ouverture méi grouss ass, wat d'Schlësselloch méi grouss ass, an déi vernoléisseg Schwankungen am ënneschten Punkt vum Schmelzbecken, déi e relativ klengen Impakt op d'Gesamtkëschtvolumen an d'intern Drockverännerungen hunn; Also justierbaren Ring Modus Laser (annular Fleck), Laser Arc recombination, Frequenz modulation, etc.. sinn all Richtungen déi erweidert ginn.
Post Zäit: Dez-01-2023
