Verglach mat traditionell Schweess Technologie,Laser Schweesshuet enestaende Virdeeler an der Schweißgenauegkeet, Effizienz, Zouverlässegkeet, Automatisatioun an aner Aspekter. An de leschte Joeren huet et sech séier an de Beräicher vun Autoen, Energie, Elektronik an aner Felder entwéckelt, a gëtt als ee vun de villverspriechendste Fabrikatiounstechnologien am 21. Joerhonnert ugesinn.
1. Iwwersiicht vun duebel-BeamLaser Schweess
DuebelstrahlLaser Schweessass optesch Methoden ze benotzen fir dee selwechte Laser an zwee getrennte Liichtstrahlen fir Schweißen ze trennen, oder fir zwou verschidden Aarte vu Laser ze kombinéieren, wéi CO2 Laser, Nd: YAG Laser an High-Power Halbleiter Laser. All kann kombinéiert ginn. Et gouf haaptsächlech proposéiert fir d'Adaptabilitéit vum Laser Schweißen op d'Montagegenauegkeet ze léisen, d'Stabilitéit vum Schweißprozess ze verbesseren an d'Qualitéit vum Schweißen ze verbesseren. DuebelstrahlLaser Schweesskann d'Schweißtemperaturfeld bequem a flexibel ajustéieren andeems d'Strahlenergieverhältnis, d'Bahlabstand, an och d'Energieverdeelungsmuster vun den zwee Laserstrahlen änneren, d'Existenzmuster vum Schlësselloch an d'Flowmuster vu flëssege Metall am geschmollte Pool änneren. Bitt eng méi grouss Auswiel u Schweessprozesser. Et huet net nëmmen d'Virdeeler vun groussLaser SchweessPénétratioun, séier Geschwindegkeet an héich Präzisioun, awer ass och gëeegent fir Materialien a Gelenker déi schwéier mat konventionelle SchweißenLaser Schweess.
Fir DuebelstrahlLaser Schweess, Mir diskutéieren éischt d'Ëmsetzung Methode vun duebel-Beam Laser. Iwwergräifend Literatur weist datt et zwee Haapt Weeër sinn fir Duebelstrahlschweißen z'erreechen: Iwwerdroungsfokuséierung a Reflexiounsfokuséierung. Speziell gëtt een erreecht andeems de Wénkel an d'Distanz vun zwee Laser ugepasst gëtt duerch Fokusspigelen a Kolliméierungsspigelen. Déi aner gëtt erreecht andeems Dir eng Laserquell benotzt an dann duerch reflektiv Spigelen, transmissive Spigelen a keilfërmege Spigel fokusséiert fir duebel Strahlen z'erreechen. Fir déi éischt Method ginn et haaptsächlech dräi Formen. Déi éischt Form ass zwee Laser duerch optesch Faseren ze koppelen an se an zwee verschidde Strahlen ënner dem selwechte Kollimatiounsspigel a Fokusspigel opzedeelen. Déi zweet ass datt zwee Laser Laserstrahlen duerch hir jeweileg Schweißkäpp erausginn, an en Duebelstrahl gëtt geformt andeems d'raimlech Positioun vun de Schweißkoppen ugepasst gëtt. Déi drëtt Method ass datt de Laserstrahl fir d'éischt duerch zwee Spigelen 1 an 2 gespléckt gëtt, an duerno vun zwee Fokusspigelen 3 respektiv 4 fokusséiert gëtt. D'Positioun an d'Distanz tëscht den zwee Brennpunkte kënnen ugepasst ginn andeems d'Wénkel vun den zwee Fokusspigelen ugepasst gëtt 3 a 4. Déi zweet Method ass e Solid-State Laser ze benotzen fir d'Liicht opzedeelen fir duebel Strahlen z'erreechen, an de Wénkel ajustéieren an Ofstand duerch e Perspektivspigel an e Fokusspigel. Déi lescht zwou Biller an der éischter Zeil hei ënnen weisen de spektroskopesche System vun engem CO2 Laser. De flaache Spigel gëtt duerch e keilfërmege Spigel ersat a virum Fokusspigel plazéiert fir d'Liicht opzedeelen fir duebel Strahl parallel Liicht z'erreechen.
Nodeems Dir d'Ëmsetzung vun Duebelstrahlen versteet, loosst eis d'Schweißprinzipien a Methoden kuerz virstellen. Am DuebelstrahlLaser SchweessProzess, ginn et dräi gemeinsam beam Arrangementer, nämlech Serien Arrangement, parallel Arrangement an Hybrid Arrangement. Stoff, dat ass, et gëtt eng Distanz souwuel an der Schweessrichtung wéi och an der Schweess vertikal Richtung. Wéi an der leschter Zeil vun der Figur gewisen, no de verschiddene Forme vu klenge Lächer a geschmollte Poolen, déi ënner verschiddene Fleckabstand während dem Serienschweißprozess erscheinen, kënne se weider an eenzel Schmelz ënnerdeelt ginn. Et ginn dräi Staaten: Pool, gemeinsam geschmollte Pool an getrennt geschmollte Pool. D'Charakteristiken vun Single geschmollte Pool an getrennt geschmollte Pool sinn ähnlech zu deenen vun SingleLaser Schweess, wéi am numeresche Simulatiounsdiagramm gewisen. Et gi verschidde Prozesseffekter fir verschidden Aarte.
Typ 1: Ënnert engem bestëmmte Plaz Ofstand, zwee hëlze keyholes Form eng gemeinsam grouss keyhole am selwechte geschmollte Pool; fir Typ 1, et gëtt gemellt datt ee Liichtstrahl benotzt gëtt fir e klengt Lach ze kreéieren, an deen anere Liichtstrahl gëtt fir d'Schweißwärmebehandlung benotzt, wat effektiv d'strukturell Eegeschafte vun héije Kuelestol a Legierungsstahl verbesseren kann.
Typ 2: Erhéije de Fleckabstand am selwechte geschmollte Pool, trennt déi zwee Trägere an zwee onofhängeg Schlëssellächer, a ännert de Stroummuster vum geschmollte Pool; fir Typ 2, seng Funktioun entsprécht zwee Elektronenstrahl-Schweißen, Reduzéiert Schweessspatter an onregelméisseg Schweess op der entspriechender Brennwäit.
Typ 3: Weider Erhéijung vun der Plaz Abstand an änneren d'Energie Verhältnis vun den zwee Trägere, sou datt ee vun deenen zwee Trägere als Hëtzt Quell benotzt gëtt Pre-Schweißen oder Post-Schweißen Veraarbechtung während dem Schweess Prozess ze maachen, an déi aner Strahl gëtt benotzt fir kleng Lächer ze generéieren. Fir Typ 3 huet d'Studie festgestallt datt déi zwee Trägere e Schlësselloch bilden, dat klengt Lach ass net einfach ze kollapsen, an d'Schweiß ass net einfach Poren ze produzéieren.
2. Den Afloss vum Schweißprozess op d'Schweißqualitéit
Effekt vum Serienstrahl-Energieverhältnis op d'Schweißnahtbildung
Wann d'Laserkraaft 2kW ass, ass d'Schweißgeschwindegkeet 45 mm / s, d'Defocus Betrag ass 0 mm, an d'Strahleabstand ass 3 mm, d'Schweißflächeform beim Änneren vun RS (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) ass wéi an der Figur gewisen. Wann RS = 0,50 an 2,00, gëtt de Schweess zu engem gréissere Mooss gedréckt, an et gëtt méi Spatzen um Rand vun der Schweess, ouni regelméisseg Fëschskalamuster ze bilden. Dëst ass well wann de Strahlenergieverhältnis ze kleng oder ze grouss ass, ass d'Laserenergie ze konzentréiert, wat verursaacht datt d'Laser Pinhole méi eescht während dem Schweißprozess oszilléiert, an den Drock vum Damp verursaacht d'Ausstouss an d'Sprit vun der geschmoltenem Pool Metal am geschmollte Pool; Exzessiv Hëtztinput verursaacht d'Penetratiounsdéift vum geschmollte Pool op der Aluminiumlegierungssäit ze grouss, wat eng Depressioun ënner der Handlung vun der Schwéierkraaft verursaacht. Wann RS = 0,67 an 1,50, ass de Fësch Skala Muster op der Schweess Uewerfläch eenheetlech, der Schweess Form ass méi schéin, an et gi keng siichtbar Schweess waarm Rëss, Poren an aner Schweess Mängel op der Schweess Uewerfläch. D'Querschnittsforme vun de Schweißen mat verschiddene Strahlenergieverhältnisser RS sinn wéi an der Figur gewisen. De Querschnitt vun de Schweißen ass an enger typescher "Wäinglasform", wat beweist datt de Schweißprozess am Laser-Penetratiouns-Schweißmodus duerchgefouert gëtt. RS huet e wichtegen Afloss op d'Penetratiounsdéift P2 vun der Schweess op der Aluminiumlegierung Säit. Wann de Strahlenergieverhältnis RS = 0,5, ass P2 1203,2 Mikron. Wann de Strahlenergieverhältnis RS = 0,67 an 1,5 ass, gëtt P2 wesentlech reduzéiert, déi 403,3 Mikron respektiv 93,6 Mikron sinn. Wann de Strahlenergieverhältnis RS = 2 ass, ass d'Schweißpenetratiounsdéift vum gemeinsame Querschnitt 1151,6 Mikron.
Effekt vun parallel beam-Energie Verhältnis op Schweess seam Formatioun
Wann d'Laserkraaft 2,8 kW ass, ass d'Schweißgeschwindegkeet 33 mm / s, den Defocus Betrag ass 0 mm, an de Strahlabstand ass 1 mm, gëtt d'Schweißfläche kritt andeems de Strahlenergieverhältnis geännert gëtt (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5) , 2, 4) D'Erscheinung gëtt an der Figur gewisen. Wann RS = 2, ass de Fësch Skala Muster op der Uewerfläch vun der Schweess relativ onregelméisseg. D'Uewerfläch vum Schweess, deen duerch déi aner fënnef verschidde Strahlenergieverhältnisser kritt gëtt, ass gutt geformt, an et gi keng siichtbar Mängel wéi Poren a Spatzen. Dofir, am Verglach mat Serien Dual-BeamLaser Schweess, d'Schweißfläch mat parallelen Dual-Träger ass méi eenheetlech a schéin. Wann RS = 0,25, gëtt et eng liicht Depressioun an der Schweess; wéi d'Strahlenergieverhältnis graduell eropgeet (RS=0,5, 0,67 an 1,5), ass d'Uewerfläch vum Schweiß eenheetlech a keng Depressioun geformt; awer, wann der hëlze Energie Verhältnis weider vergréissert (RS = 1,50, 2,00), mä et sinn Depressiounen op der Uewerfläch vun der Weld. Wann de Strahlenergieverhältnis RS = 0,25, 1,5 an 2, ass d'Querschnittsform vum Schweiß "Wäinglasfërmeg"; wann RS = 0,50, 0,67 an 1, der Querschnitt Form vun der Schweess ass "Trichter-gebuerene". Wann RS = 4, net nëmmen Rëss sinn um ënnen vun der Schweess generéiert, mä och e puer Poren am Mëtt an ënneschten Deel vun der Schweess generéiert. Wann RS = 2, schéngen grouss Prozess Pore bannent der Schweess, awer keng Rëss. Wann RS = 0,5, 0,67 an 1,5, ass d'Penetratiounsdéift P2 vum Schweiß op der Aluminiumlegierung Säit méi kleng, an de Querschnitt vun der Schweiß ass gutt geformt a keng offensichtlech Schweißdefekte geformt. Dës weisen datt d'Strahlenergieverhältnis während parallel Dual-Beam Laser Schweess och e wichtegen Impakt op Schweesspenetratioun a Schweessfehler huet.
Parallel Strahl - den Effekt vun der Strahlabstand op d'Schweißnahtbildung
Wann d'Laserkraaft 2,8 kW ass, ass d'Schweißgeschwindegkeet 33 mm / s, den Defocus Betrag ass 0 mm, an de Strahlenergieverhältnis RS = 0,67, ännert de Strahlabstand (d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm) fir ze kréien d'Schweißflächemorphologie wéi d'Bild weist. Wann d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, ass d'Uewerfläch vun der Schweess glat a flaach, an d'Form ass schéin; de Fësch Skala Muster vun der Schweess ass regelméisseg a schéin, an et gi keng siichtbar Poren, Rëss an aner Mängel. Dofir, ënner de véier Strahlabstandsbedéngungen, ass d'Schweißfläch gutt geformt. Zousätzlech,, wann d = 2 mm, zwee verschidde Schweess geformt, déi weist, datt déi zwee parallel Laser Trägere net méi op engem geschmollte Pool Akt, a kann net eng effikass duebel-strahl Laser Hybrid Schweess Form. Wann de Strahlabstand 0,5 mm ass, ass d'Schweiß "Trichterfërmeg", d'Penetratiounsdéift P2 vum Schweißen op der Aluminiumlegierung Säit ass 712,9 Mikron, an et gi keng Rëss, Poren an aner Mängel am Schweißen. Wéi d'Trägerabstand weider eropgeet, fällt d'Penetratiounsdéift P2 vun der Schweess op der Säit vun der Aluminiumlegierung wesentlech erof. Wann de Strahlabstand 1 mm ass, ass d'Penetratiounsdéift vum Schweiß op der Säit vun der Aluminiumlegierung nëmmen 94,2 Mikron. Wéi de Strahlabstand weider eropgeet, bilden d'Schweiß keng effektiv Pénétratioun op der Säit vun der Aluminiumlegierung. Dofir, wann de Strahlabstand 0,5 mm ass, ass den Duebelstrahl-Rekombinatiounseffekt déi bescht. Wéi de Strahlabstand eropgeet, fällt d'Schweißwärmeinput staark erof, an den Zweestrahl-Laser-Rekombinatiounseffekt gëtt lues a lues verschlechtert.
Den Ënnerscheed an der Schweessmorphologie gëtt verursaacht duerch de verschiddene Flux a Ofkillungsverstäerkung vum geschmoltene Pool wärend dem Schweißprozess. Déi numeresch Simulatiounsmethod kann net nëmmen d'Stressanalyse vum geschmoltene Pool méi intuitiv maachen, awer och d'experimentell Käschte reduzéieren. D'Bild hei drënner weist d'Verännerungen an der Säit Schmelzpool mat engem eenzege Strahl, verschidden Arrangementer a Fleckabstand. D'Haaptconclusiounen enthalen: (1) Während der Single-BeamLaser SchweessProzess, d'Tiefe vun der geschmollte Pool Lach ass déi déifste, et ass e Phänomen vun Lach Zesummebroch, d'Lach Mauer ass onregelméisseg, an der Flux Feld Verdeelung bei der Lach Mauer ongläich; no bei der hënneschter Uewerfläch vum geschmollte Pool D'Reflow ass staark, an et gëtt eropgaang Reflow um Enn vum geschmollte Pool; de Flux Feld Verdeelung vun der Uewerfläch geschmollte Pool ass relativ eenheetlech a lues, an d'Breet vun der geschmollte Pool ass ongläiche laanscht d'Déift Richtung. Et gëtt Stéierung verursaacht duerch Wandrecoil Drock am geschmollte Pool tëscht de klenge Lächer am DuebelstrahlLaser Schweess, an et existéiert ëmmer laanscht d'Déift Richtung vun de klenge Lächer. Wéi d'Distanz tëscht den zwee Strahlen weider eropgeet, geet d'Energiedichte vum Strahl graduell vun engem eenzegen Héichpunkt an en duebele Spëtzestaat iwwer. Et gëtt e Minimumswäert tëscht den zwee Peaks, an d'Energiedicht geet graduell of. (2) Fir duebel-BeamLaser Schweess, wann d'Fleckenabstand 0-0,5 mm ass, fällt d'Tiefe vum geschmollte Pool kleng Lächer liicht erof, an d'Gesamtgeschmollte Poolflossverhalen ass ähnlech wéi dat vun engem eenzege Strahl.Laser Schweess; wann d'Fleckenabstand iwwer 1mm ass, sinn déi kleng Lächer komplett getrennt, a während dem Schweißprozess Et gëtt bal keng Interaktioun tëscht den zwee Laser, wat gläichwäerteg ass mat zwee konsekutiv / zwee parallel Single-Beam Laser-Schweißen mat enger Kraaft vun 1750W. Et gëtt bal keen Virheizungseffekt, an de geschmollte Poolflossverhalen ass ähnlech wéi dee vun engem eenzege Strahl-Laser-Schweißen. (3) Wann d'Fleckenabstand 0,5-1mm ass, ass d'Mauerfläch vun de klenge Lächer méi flaach an deenen zwee Arrangementer, d'Tiefe vun de klenge Lächer fällt graduell erof, an de Buedem trennt sech no an no. D'Stéierung tëscht de klenge Lächer an de Flux vun der Uewerfläch geschmollte Pool sinn op 0.8mm. De stäerkste. Fir Serienschweißen erhéicht d'Längt vum geschmollte Pool graduell, d'Breet ass déi gréisst wann de Fleckabstand 0,8 mm ass, an d'Virheizungseffekt ass am offensichtlechsten wann de Fleckabstand 0,8 mm ass. Den Effekt vun der Marangoni Kraaft schwächt lues a lues, a méi Metallflëssegkeet fléisst op béide Säiten vum geschmollte Pool. Maacht d'Schmelzbreetverdeelung méi eenheetlech. Fir parallel Schweess gëtt d'Breet vum geschmollte Pool graduell erop, an d'Längt ass maximal op 0,8 mm, awer et gëtt kee Virheizungseffekt; de Reflow no bei der Uewerfläch verursaacht duerch d'Marangoni-Kraaft existéiert ëmmer, an den Downward Reflow um Enn vum klenge Lach verschwënnt no an no; de Querschnittsflossfeld ass net sou gutt wéi Et ass staark an der Serie, d'Stéierung beaflosst kaum de Flux op béide Säiten vum geschmollte Pool, an d'geschmollte Breet ass ongläich verdeelt.
Post Zäit: Okt-12-2023
