Som et avansert prosesseringsverktøy spiller laser en stadig viktigere rolle innen industriell sveising. Selv om tradisjonell lasersveiseteknologi kan kontrollere disse defektene til en viss grad, er effekten ofte begrenset av faste sveiseparametere og -prosesser. I de senere år har fremveksten av lasersvingsveiseteknologi gitt en ny løsning for kontroll av sveisedefekter. Ved å introdusere laserstrålens sving under sveiseprosessen kan teknologien forbedre de dynamiske egenskapene til smeltebadet betydelig, og dermed optimalisere sveisekvaliteten. Lasersvingsveiseteknologi er hovedsakelig basert på presis kontroll av laserstrålen og svingteknologien for å oppnå effektiv og høykvalitets sveising.
Forbedre utseendet:
I løpet avsveiseprosess, svinges laserstrålen raskt og presist for å dekke hele sveiseområdet. Når strålen beveger seg langs sveiseretningen, oscillerer den i forskjellige former, for eksempel sirkel, figur 8 og helix. Chen et al. brukte svinglaser til å sveise forskjellige aluminiumslegeringer, og sammenlignet med ingen svinglasersveising ble morfologien til svinglasersveising betydelig forbedret. I tillegg brukes tverrgående svinglasersveising for å øke tilpasningsevnen til sporet. På noen ledende forbindelsesstykker er det nødvendig å utvide overstrømsområdet, det er også nødvendig å utvide den metalliske forbindelsesoverflaten, og det er også nødvendig å svinge lasersveisingen for å gjøre den metalliske forbindelsesoverflaten til en "U".
1. (a) og (b) statistikk over sveisetverrsnittsmorfologi og sveisestørrelse under forskjellige svingningsmodi; (c) Danning av sveisens øvre overflate under forskjellige svingningsmodi.
Forbedre dårlig sideveggsfusjon:
Defekten med ikke-smelting av sideveggen oppstår lett ved tradisjonell lasersveising med smalt gap av middels tykke plater. Dette skyldes ujevn fordeling av laserenergi i munnen. Varmetilførselen i midten av sporet er stor, og varmetilførselen i sporets sidevegg er liten, noe som ikke kan danne en god kombinasjon. Det viktigste tiltaket for å løse feilen med ikke-smeltet sidevegg er å øke varmetilførselen til sideveggen. Ved lasersveising kan man oppnå en mer fornuftig energifordeling av laserstrålen på arbeidsstykkets overflate gjennom strålesvingningen. Når bredden på sporet endres, justeres amplituden til strålesvingningen for å matche bredden på sporet, slik at det dannes en effektiv varmetilførsel til sideveggen.
2. Makroskopisk bilde av sveisen fra det første laget (L1) til det syvende laget (L7) for lasersveising med eller uten oscillasjon.
Reduser porøsitetsdefekter:
Mekanismen for inhibering av lasersving på sveiseporer kan tilskrives forbedring av stabiliteten til små hull og forbedring av fluiditeten til flytende metall. Figur 3 viser strømningsoppførselen til smeltebadet som sporstoffpartiklene viser under sveiseprosessen. Vrikkingen av lysstrålen får det lille hullet til å danne en høyfrekvent og høyhastighets rotasjonsbevegelse, noe som fremmer bobleoverløp og har en "fangst"-effekt på de størknede porene. Samtidig øker vrikkingen av lysstrålen arealet av det lille hullet og reduserer sannsynligheten for at dets ustabilitet kollapser og danner bobler.
3. (a) og (b) baner for sporstoffpartikler under sveising; Nøkkelhullåpningsområde: (c) ingen svingende laser (d) svingende laser.
Reduser sprekkdefekter:
Termisk sprekk er en type defekt som dannes i sveiseprosessen på grunn av samspillet mellom indre spenninger og metallurgiske faktorer, som ofte finnes i den varmepåvirkede sonen (HAZ) under sveising. Dannelsen av slike sprekker er relatert til materialets sårbarhet ved høye temperaturer, sveisespenning og materialets kjemiske sammensetning. Tradisjonell lasersveiseteknologi kan produsere termiske sprekker i sveiseprosessen, hovedsakelig av følgende årsaker: For det første, på grunn av den høye energitilførselen til lasersveising, noe som resulterer i rask oppvarming og avkjøling av sveiseområdet, noe som resulterer i en stor termisk gradient og termisk spenning. For det andre kan den metallurgiske reaksjonen i sveiseprosessen føre til segregering av urenheter med lavt smeltepunkt, noe som danner en sprø fase og øker følsomheten for sprekker. Til slutt kan den raske størkningen av materialet føre til heterogenitet i mikrostrukturen, og vekstretningen til de søyleformede krystallene er fra smeltebadet til sentrum, som vist i figur 4. I dette tilfellet økes følsomheten for sprekkdannelse betydelig.
4. Lasersveising med størkningsmodus (a) konvensjonell lasersveising (b) svinglasersveising.
Oscillerende lasersveiseteknologi kan effektivt redusere eller eliminere forekomsten av varme sprekker ved å introdusere den oscillerende laserstrålen. Under den oscillerende lasersveiseprosessen kan den periodiske oscillasjonen av laserstrålen fremme metallstrømmen i smeltebadet, og dermed forbedre mikrostrukturens ensartethet, og kornet vokser koaksialt i midten av smeltebadet, som vist i figur 5. Disse koaksiale kornene fungerer som en beskyttende barriere for å forhindre sprekkutbredelse og fungerer som et termisk isolasjonslag for å forhindre ytterligere sprekkutbredelse. Samtidig bidrar den oscillerende laseren til å redusere dannelse av sprø fase på grunn av komponentsegregering, noe som reduserer risikoen for termisk sprekkdannelse.
5. (A) Størkningsmikrostrukturegenskaper for konvensjonelle lasersveisesveiser (B) Størkningsmikrostrukturegenskaper for lasersvingsveiser (CCW).
Sammenlignet med laser selvsmeltesveising har svinglasersveiseteknologi blitt anerkjent som en effektiv måte å redusere tendensen til porøsitet og forbedre defekter som manglende sammensmelting av sidevegger. På grunn av strålens røreeffekt på smeltebadet, har den betydelige fordeler ved å forbedre gaptilpasningen, forbedre mikrostrukturens ensartethet og raffinere kornet. Bruken av laser svinglasersveiseteknologi kan gjøre lasersveising mer utbredt, og lasereffektiv presisjonssveising kan oppnås for større arbeidsstykker og bredere sveiser, det vil si at den grunnleggende prosessen og monteringsnøyaktigheten til produktet blir avslappet.
Publisert: 21. feb. 2025
