D'Duebelstrahlschweissmethod gëtt virgeschloen, haaptsächlech fir d'Adaptabilitéit ze léisen vunLaserschweißenfir d'Montagegenauegkeet ze verbesseren, d'Stabilitéit vum Schweessprozess ze verbesseren an d'Qualitéit vun der Schweess ze verbesseren, besonnesch beim Dënnplackeschweessen an Aluminiumlegierungsschweessen. Duebelstrahllaserschweessen kann optesch Methoden benotzen fir deeselwechte Laser an zwee separat Liichtstralen fir d'Schweessen ze trennen. Et kann och zwou verschidden Aarte vu Laser benotzen fir ze kombinéieren, CO2-Laser, Nd:YAG-Laser an Héichleistungs-Hallefleederlaser. Duerch d'Ännere vun der Stralenergie, dem Stralofstand an och dem Energieverdeelungsmuster vun den zwee Stralen, kann d'Schweesstemperaturfeld bequem a flexibel ugepasst ginn, wouduerch d'Präsenzmuster vun de Lächer an d'Flossmuster vum flëssege Metall am geschmollte Pool geännert ginn, wat eng besser Léisung fir de Schweessprozess bitt. De grousse Raum vun der Wiel ass oniwwertraff vum Eenstrahllaserschweessen. Et huet net nëmmen d'Virdeeler vun enger grousser Laserschweesspenetratioun, schneller Geschwindegkeet an héijer Präzisioun, mee huet och eng grouss Adaptabilitéit u Materialien a Verbindungen, déi schwéier mat konventionellem Laserschweessen ze schweessen sinn.
Prinzip vunDuebelstrahllaserschweißen
Duebelstrahlschweißen bedeit d'gläichzäiteg Notzung vun zwéi Laserstralen beim Schweessprozess. D'Stralenuerdnung, den Ofstand tëscht den zwéi Stralen, de Wénkel tëscht den zwéi Stralen, d'Fokusséierungspositioun an d'Energieverhältnis vun den zwéi Stralen sinn all relevant Astellungen beim Duebelstrahllaserschweißen. Normalerweis gëtt et beim Schweessprozess zwou Méiglechkeeten, d'Duebelstralen ze arrangéieren. Wéi an der Figur gewisen, ass eng vun hinnen a Serie laanscht d'Schweißrichtung arrangéiert. Dës Anordnung kann d'Ofkillquote vum Schmelzbad reduzéieren. Reduzéiert d'Härtungstendenz vun der Schweißnaht an d'Bildung vu Poren. Déi aner ass, se niewenteneen oder quer op béide Säite vun der Schweißnaht ze arrangéieren, fir d'Adaptabilitéit un d'Schweißlück ze verbesseren.
Prinzip vum Duebelstrahllaserschweissen
Duebelstrahlschweißen bedeit d'gläichzäiteg Notzung vun zwéi Laserstralen beim Schweessprozess. D'Stralenuerdnung, den Ofstand tëscht den zwéi Stralen, de Wénkel tëscht den zwéi Stralen, d'Fokusséierungspositioun an d'Energieverhältnis vun den zwéi Stralen sinn all relevant Astellungen beim Duebelstrahllaserschweißen. Normalerweis gëtt et beim Schweessprozess zwou Méiglechkeeten, d'Duebelstralen ze arrangéieren. Wéi an der Figur gewisen, ass eng vun hinnen a Serie laanscht d'Schweißrichtung arrangéiert. Dës Anordnung kann d'Ofkillquote vum Schmelzbad reduzéieren. Reduzéiert d'Härtungstendenz vun der Schweißnaht an d'Bildung vu Poren. Déi aner ass, se niewenteneen oder quer op béide Säite vun der Schweißnaht ze arrangéieren, fir d'Adaptabilitéit un d'Schweißlück ze verbesseren.
Fir e Tandem-arrangéiert Duebelstrahl-Laser-Schweisssystem ginn et dräi verschidde Schweissmechanismen, ofhängeg vum Ofstand tëscht dem viischten an hënneschte Strahlen, wéi an der Figur hei ënnendrënner gewisen.
1. Beim éischten Typ vu Schweessmechanismus ass den Ofstand tëscht den zwéi Liichtstralen relativ grouss. Ee Liichtstral huet eng méi grouss Energiedicht a fokusséiert sech op d'Uewerfläch vum Werkstéck, fir Schlëssellächer an der Schweess ze produzéieren; deen anere Liichtstral huet eng méi kleng Energiedicht. Gëtt nëmme als Hëtztquell fir d'Hëtzbehandlung virum oder nom Schweess benotzt. Mat dësem Schweessmechanismus kann d'Ofkillungsquote vum Schweessbad bannent engem bestëmmte Beräich kontrolléiert ginn, wat virdeelhaft ass fir verschidde Materialien mat héijer Rëssempfindlechkeet ze schweessen, wéi z. B. héich Kuelestoffstol, Legierungsstol, etc., an och d'Zähegkeet vun der Schweess verbessere kann.
2. Beim zweeten Typ vu Schweessmechanismus ass d'Fokusdistanz tëscht den zwéi Liichtstralen relativ kleng. Déi zwéi Liichtstralen produzéieren zwéi onofhängeg Schlëssellächer an engem Schweessbad, wat de Flossmuster vum flëssege Metall ännert an hëlleft, d'Verschmierung ze verhënneren. Et kann d'Optriede vu Mängel wéi Kanten a Schweessperlenausbéi eliminéieren an d'Schweessbildung verbesseren.
3. Beim drëtten Typ vu Schweessmechanismus ass den Ofstand tëscht den zwéi Liichtstralen ganz kleng. Zu dësem Zäitpunkt produzéieren déi zwéi Liichtstralen datselwecht Schlëssellach am Schweessbad. Am Verglach mam Eenzelstrahl-Laserschweessen ass de Schweessprozess méi stabil an d'Gas léisst sech méi einfach ofloossen, well d'Schleisslach méi grouss gëtt an net einfach zouzemaachen ass, wat gutt ass fir Poren a Sprëtzer ze reduzéieren an kontinuéierlech, eenheetlech a schéi Schweißnähten ze kréien.
Wärend dem Schweessprozess kënnen déi zwee Laserstralen och an engem bestëmmte Wénkel zueneen gemaach ginn. De Schweessmechanismus ass ähnlech wéi de parallele Duebelstrahl-Schweessmechanismus. Testergebnisse weisen, datt duerch d'Benotzung vun zwou héichleeschtungsfäege Laserleitungen mat engem Wénkel vun 30° zueneen an engem Ofstand vun 1~2 mm, de Laserstral e triichterfërmegt Schlëssellach kréie kann. D'Gréisst vum Schlëssellach ass méi grouss a méi stabil, wat d'Schweessqualitéit effektiv verbessere kann. A prakteschen Uwendungen kann déi géigesäiteg Kombinatioun vun den zwee Liichtstralen jee no verschiddene Schweessbedingungen geännert ginn, fir verschidde Schweessprozesser z'erreechen.
6. Ëmsetzungsmethod vum Duebelstrahllaserschweissen
D'Erfaassung vun Duebelstrale kann duerch d'Kombinatioun vun zwou verschiddene Laserstrale erreecht ginn, oder ee Laserstral kann an zwou Laserstrale fir d'Schweißen mat engem optesche Spektrometriesystem opgedeelt ginn. Fir e Liichtstral an zwou parallel Laserstrale mat ënnerschiddlecher Leeschtung ze splécken, kann e Spektroskop oder e speziellt optescht System benotzt ginn. D'Bild weist zwou schematesch Diagrammer vun de Liichtsplittprinzipien mat Fokussierspigelen als Stralesplitter.
Zousätzlech kann e Reflekter och als Stralesplitter benotzt ginn, an de leschte Reflekter am optesche Wee kann als Stralesplitter benotzt ginn. Dës Zort Reflekter gëtt och Daachreflektor genannt. Seng reflektiv Uewerfläch ass keng flaach Uewerfläch, mä besteet aus zwou Ebenen. D'Schnëttlinn vun den zwou reflektiven Uewerfläche läit an der Mëtt vun der Spigelfläch, ähnlech wéi en Daachkamm, wéi an der Figur gewisen. E parallele Liichtstral schéngt op de Spektroskop, gëtt vun zwou Ebenen a verschiddene Wénkelen reflektéiert fir zwee Liichtstralen ze bilden, a schéngt op verschidde Positioune vum Fokussierungsspigel. Nom Fokusséiere ginn zwee Liichtstralen an enger bestëmmter Distanz op der Uewerfläch vum Werkstéck kritt. Duerch d'Ännere vum Wénkel tëscht den zwou reflektiven Uewerflächen an der Positioun vum Daach kënnen opgedeelt Liichtstrale mat verschiddene Fokusdistanzen an Arrangementer kritt ginn.
Wann Dir zwou verschidden Zorte vu benotztLaserstralen tFir en Duebelstrahl ze bilden, gëtt et vill Kombinatiounen. E qualitativ héichwäertege CO2-Laser mat enger Gauss-Energieverdeelung kann fir d'Haaptschweißaarbecht benotzt ginn, an e Hallefleiterlaser mat enger rechteckeger Energieverdeelung kann benotzt ginn, fir bei der Wärmebehandlungsaarbecht z'ënnerstëtzen. Op der enger Säit ass dës Kombinatioun méi wirtschaftlech. Op der anerer Säit kann d'Leeschtung vun den zwee Liichtstralen onofhängeg ugepasst ginn. Fir verschidde Verbindungsformen kann en justierbaren Temperaturfeld kritt ginn, andeems d'Iwwerlappungspositioun vum Laser an dem Hallefleiterlaser ugepasst gëtt, wat ganz gëeegent ass fir ze schweißen. Prozesskontrolle. Zousätzlech kënnen YAG-Laser a CO2-Laser och zu engem Duebelstrahl fir ze schweißen kombinéiert ginn, kontinuéierleche Laser an Pulslaser kënne fir ze schweißen kombinéiert ginn, a fokusséierte Strahl an defokusséierte Strahl kënnen och fir ze schweißen kombinéiert ginn.
7. Prinzip vum Duebelstrahllaserschweißen
3.1 Duebelstrahllaserschweißen vu galvaniséierte Placken
Galvaniséiert Stolblech ass dat am meeschte verbreet Material an der Automobilindustrie. De Schmelzpunkt vum Stol läit bei ongeféier 1500°C, während de Kachpunkt vum Zink nëmmen 906°C ass. Dofir gëtt beim Schmelzschweißen normalerweis eng grouss Quantitéit un Zinkdamp generéiert, wouduerch de Schweißprozess onstabil ass, wouduerch Poren an der Schweißnaht entstinn. Bei Iwwerlappungsverbindungen trëtt d'Verdampfung vun der galvaniséierter Schicht net nëmmen op der ieweschter an ënneschter Uewerfläch op, mä och op der Verbindungsfläch. Wärend dem Schweißprozess sprëtzt sech Zinkdamp a verschiddene Beräicher séier aus der Schmelzpooluewerfläch eraus, während et an anere Beräicher schwéier fir Zinkdamp ass, aus der Schmelzpool ze entkommen. Op der Uewerfläch vum Pool ass d'Schweißqualitéit ganz onstabil.
Duebelstrahllaserschweißen kann d'Schweißqualitéitsproblemer léisen, déi duerch Zinkdamp verursaacht ginn. Eng Method ass d'Existenzzäit an d'Ofkillungsquote vum Schmelzbad ze kontrolléieren, andeems d'Energie vun den zwee Stralen raisonnabel ugepasst gëtt, fir d'Entkommen vum Zinkdamp ze erliichteren; déi aner Method ass d'Entkommen vum Zinkdamp duerch Virstanz oder Nut. Wéi an der Figur 6-31 gewisen, gëtt e CO2-Laser fir d'Schweißen benotzt. De YAG-Laser ass virum CO2-Laser a gëtt benotzt fir Lächer ze bueren oder Nuten ze schneiden. Déi virveraarbechte Lächer oder Nuten bidden e Fluchtwee fir Zinkdamp, deen beim spéidere Schweess generéiert gëtt, a verhënnert datt en am Schmelzbad bleift a Feeler bildt.
3.2 Duebelstrahllaserschweißen vun Aluminiumlegierung
Wéinst de spezielle Leeschtungseigenschaften vun Aluminiumlegierungsmaterialien gëtt et déi folgend Schwieregkeeten beim Gebrauch vu Laserschweißen [39]: Aluminiumlegierung huet eng niddreg Absorptiounsquote vum Laser, an d'initial Reflexioun vun der CO2-Laserstrahluewerfläch iwwerschreit 90%; Laserschweißnähte vun Aluminiumlegierung entstinn einfach Porositéit, Rëss; Verbrenne vun Legierungselementer beim Schweessen, etc. Beim Gebrauch vun engem Eenzellaserschweißen ass et schwéier, d'Schlëssellach ze etabléieren an d'Stabilitéit ze erhalen. Duebelstrahllaserschweißen kann d'Gréisst vum Schlëssellach erhéijen, wouduerch et schwéier ass, d'Schlëssellach zouzemaachen, wat fir d'Gasentladung gutt ass. Et kann och d'Ofkillungsquote reduzéieren an d'Optriede vu Poren a Schweessrëss reduzéieren. Well de Schweessprozess méi stabil ass an d'Quantitéit u Sprëtz reduzéiert gëtt, ass d'Schweißuewerflächeform, déi duerch Duebelstrahlschweißen vun Aluminiumlegierungen kritt gëtt, och däitlech besser wéi déi vum Eenzelstrahlschweißen. Figur 6-32 weist d'Ausgesi vun der Schweessnaht vun enger 3 mm décker Aluminiumlegierung-Stumpschweißen mat CO2-Eenzelstrahllaser an Duebelstrahllaserschweißen.
Fuerschung weist, datt beim Schweessen vun enger 2 mm décker Aluminiumlegierung aus der Serie 5000, wann den Ofstand tëscht den zwéi Träger 0,6~1,0 mm ass, de Schweessprozess relativ stabil ass an d'Schlëssellachöffnung, déi geformt gëtt, méi grouss ass, wat zu der Verdampfung an dem Ausfluss vu Magnesium beim Schweessprozess bäidréit. Wann den Ofstand tëscht den zwéi Träger ze kleng ass, ass de Schweessprozess vun engem eenzege Träger net stabil. Wann den Ofstand ze grouss ass, gëtt d'Schweessduerchdréngung beaflosst, wéi an der Figur 6-33 gewisen. Zousätzlech huet d'Energieverhältnis vun den zwéi Träger och e groussen Afloss op d'Schweessqualitéit. Wann déi zwéi Träger mat engem Ofstand vun 0,9 mm fir d'Schweessung a Serie ubruecht sinn, soll d'Energie vum virege Träger entspriechend erhéicht ginn, sou datt d'Energieverhältnis vun den zwéi Träger virdrun an duerno méi grouss wéi 1:1 ass. Et ass hëllefräich fir d'Qualitéit vun der Schweessnaht ze verbesseren, d'Schmelzfläch ze erhéijen an trotzdem eng glat a schéi Schweessnaht ze kréien, wann d'Schweessgeschwindegkeet héich ass.
3.3 Duebelstrahlschweißen vu Placken mat ongläicher Déckt
An der industrieller Produktioun ass et dacks néideg, zwou oder méi Metallplacke mat verschiddenen Déckten a Formen ze schweessen, fir eng Spleissplack ze bilden. Besonnesch an der Automobilproduktioun gëtt d'Uwendung vu geschweesste Réier ëmmer méi verbreet. Duerch d'Schweesse vu Placke mat verschiddene Spezifikatiounen, Uewerflächenbeschichtungen oder Eegeschafte kann d'Festigkeit erhéicht ginn, d'Verbrauchsmaterialien reduzéiert an d'Qualitéit reduzéiert ginn. Laserschweesse vu Placke mat verschiddenen Déckten gëtt normalerweis beim Panneauschweesse benotzt. E grousst Problem ass, datt d'Placke, déi geschweesst solle ginn, mat héichpräzisen Kanten virgeformt musse sinn an eng héichpräzis Montage garantéieren. D'Benotzung vum Duebelstrahlschweesse vu Placke mat ongläicher Déckt kann sech un ënnerschiddlech Ännerungen an de Plackenlücken, Stoussverbindungen, relative Déckten a Plackematerialien upassen. Et kann Placke mat gréisseren Kanten- a Spalttoleranzen schweessen an d'Schweessgeschwindegkeet an d'Schweessqualitéit verbesseren.
Déi wichtegst Prozessparameter vum Schweessen vun ongläicher Déckt vu Placken duerch Shuangguangdong kënnen a Schweessparameter a Plackeparameter opgedeelt ginn, wéi an der Figur gewisen. D'Schweessparameter enthalen d'Leeschtung vun den zwee Laserstralen, d'Schweessgeschwindegkeet, d'Fokuspositioun, de Schweesskappwénkel, de Stralrotatiounswénkel vun der Duebelstrahl-Stoussverbindung an den Schweessoffset, etc. D'Plackeparameter enthalen d'Materialgréisst, d'Leeschtung, d'Schneidbedingungen, d'Plackelücken, etc. D'Leeschtung vun den zwee Laserstralen kann separat no verschiddene Schweesszwecker ugepasst ginn. D'Fokuspositioun ass normalerweis op der Uewerfläch vun der dënner Plack lokaliséiert fir e stabile an effiziente Schweessprozess z'erreechen. De Schweesskappwénkel gëtt normalerweis op ongeféier 6 gewielt. Wann d'Déckt vun den zwou Placken relativ grouss ass, kann e positiven Schweesskappwénkel benotzt ginn, dat heescht, de Laser gëtt op déi dënn Plack gekippt, wéi an der Bild gewisen; wann d'Plackendéckt relativ kleng ass, kann e negativen Schweesskappwénkel benotzt ginn. Den Schweessoffset ass definéiert als den Ofstand tëscht dem Laserfokus an dem Rand vun der décker Plack. Duerch d'Upassung vum Schweessoffset kann d'Quantitéit vun der Schweessdäll reduzéiert ginn an e gudde Schweessquerschnitt kritt ginn.
Beim Schweessen vu Placke mat grousse Spalten, kann een den effektiven Duerchmiesser vun der Stralheizung erhéijen, andeems een den Duebelstrahlwénkel dréit, fir eng gutt Spaltfëllungsfäegkeet ze kréien. D'Breet vun der ieweschter Säit vun der Schweess gëtt vum effektiven Duerchmiesser vun den zwee Laserstralen bestëmmt, also vum Rotatiounswénkel vum Stral. Wat méi grouss de Rotatiounswénkel ass, wat méi breet den Heizberäich vum Duebelstrahl ass, a wat méi grouss d'Breet vum ieweschten Deel vun der Schweess ass. Déi zwee Laserstrale spille verschidde Rollen am Schweessprozess. Ee gëtt haaptsächlech benotzt fir d'Naht ze penetréieren, während deen aneren haaptsächlech benotzt gëtt fir dat déckt Plackematerial ze schmëlzen an d'Spalt ze fëllen. Wéi an der Figur 6-35 gewisen, fällt ënner engem positiven Stralrotatiounswénkel (de viischte Stral wierkt op déi déck Plack, den hënneschte Stral wierkt op d'Schweess), de viischte Stral op déi déck Plack fir d'Material ze erhëtzen an ze schmëlzen, an deen duerno erstellt eng Penetratioun. Den éischte Laserstrahl vir kann déi déck Plack nëmmen deelweis schmëlzen, awer hie dréit staark zum Schweessprozess bäi, well en net nëmmen d'Säit vun der décker Plack schmëlzt fir eng besser Spaltfëllung, mä och d'Verbindungsmaterial virverbënnt, sou datt déi folgend Träger méi einfach duerch d'Verbindunge geschweesst kënne ginn, wat e méi séiert Schweessen erméiglecht. Beim Duebelstrahlschweessen mat engem negativen Rotatiounswénkel (de viischte Stral wierkt op d'Schweess an den hënneschte Stral wierkt op déi déck Plack) hunn déi zwee Träger genau de Géigendeeleffekt. Deen éischte Stral schmëlzt d'Verbindung, an deen zweete Stral schmëlzt déi déck Plack fir se ze fëllen. An dësem Fall muss de viischte Stral duerch déi kal Plack geschweesst ginn, an d'Schweessgeschwindegkeet ass méi lues wéi mat engem positiven Stralrotatiounswénkel. An duerch den Virhëtzungseffekt vum viregte Stral schmëlzt deen zweete Stral méi déckt Plackematerial mat der selwechter Leeschtung. An dësem Fall soll d'Leeschtung vum zweete Laserstrahl entspriechend reduzéiert ginn. Am Verglach kann d'Benotzung vun engem positiven Stralrotatiounswénkel d'Schweessgeschwindegkeet entspriechend erhéijen, an d'Benotzung vun engem negativen Stralrotatiounswénkel kann eng besser Spaltfëllung erreechen. Figur 6-36 weist den Afloss vun ënnerschiddleche Stralenrotatiounswénkelen op de Querschnitt vun der Schweißnaht.
3.4 Duebelstrahl-Laserschweißen vu groussen, décke Placken Mat der Verbesserung vun der Laserleistung an der Stralqualitéit ass d'Laserschweißen vu groussen, décke Placken Realitéit ginn. Well awer héichleistungslaser deier sinn an d'Schweißen vu groussen, décke Placken am Allgemengen Zousazmetall erfuerdert, gëtt et gewësse Limitatiounen an der tatsächlecher Produktioun. D'Benotzung vun der Duebelstrahl-Laserschweißtechnologie kann net nëmmen d'Laserleistung erhéijen, mä och den effektiven Duerchmiesser vum Stralheizung erhéijen, d'Fäegkeet fir Zousazdrot ze schmëlzen erhéijen, de Laserschlëssellach stabiliséieren, d'Schweißstabilitéit verbesseren an d'Schweißqualitéit verbesseren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 29. Abrëll 2024
