Sveising er en prosess der to eller flere metaller sammenføyes ved hjelp av varme. Sveising innebærer vanligvis å varme opp et materiale til smeltepunktet slik at basismetallet smelter og fyller hullene mellom skjøtene og danner en sterk forbindelse. Lasersveising er en forbindelsesmetode som bruker laser som varmekilde.
Ta et firkantet batteri som et eksempel: Batterikjernen er koblet sammen med laser gjennom flere deler. Under hele lasersveiseprosessen er materialforbindelsesstyrke, produksjonseffektivitet og defektfrekvens tre problemstillinger som industrien er mest opptatt av. Materialforbindelsesstyrken kan gjenspeiles av den metallografiske penetrasjonsdybden og -bredden (nært knyttet til laserlyskilden); produksjonseffektiviteten er hovedsakelig relatert til laserlyskildens prosesseringskapasitet; defektfrekvensen er hovedsakelig relatert til valg av laserlyskilde; derfor diskuterer denne artikkelen de vanlige på markedet. En enkel sammenligning av flere laserlyskilder er utført i håp om å hjelpe andre prosessutviklere.
Fordilasersveisinger i hovedsak en lys-til-varme-konverteringsprosess, og flere viktige parametere er involvert: strålekvalitet (BBP, M2, divergensvinkel), energitetthet, kjernediameter, energifordelingsform, adaptivt sveisehode, prosessering Prosessvinduer og prosesserbare materialer brukes hovedsakelig til å analysere og sammenligne laserlyskilder fra disse retningene.
Sammenligning av singlemode-multimode lasere
Definisjon av enkeltmodus, flermodus:
Enkeltmodus refererer til et enkelt fordelingsmønster av laserenergi på et todimensjonalt plan, mens multimodus refererer til det romlige energifordelingsmønsteret som dannes av superposisjon av flere fordelingsmønstre. Generelt kan størrelsen på strålekvalitetsfaktoren M2 brukes til å bedømme om fiberlaserutgangen er enkeltmodus eller multimodus: M2 mindre enn 1,3 er en ren enkeltmoduslaser, M2 mellom 1,3 og 2,0 er en kvasi-enkeltmoduslaser (fåmodus), og M2 større enn 2,0 for multimoduslasere.
Fordilasersveisinger i hovedsak en lys-til-varme-konverteringsprosess, og flere viktige parametere er involvert: strålekvalitet (BBP, M2, divergensvinkel), energitetthet, kjernediameter, energifordelingsform, adaptivt sveisehode, prosessering Prosessvinduer og prosesserbare materialer brukes hovedsakelig til å analysere og sammenligne laserlyskilder fra disse retningene.
Sammenligning av singlemode-multimode lasere
Definisjon av enkeltmodus, flermodus:
Enkeltmodus refererer til et enkelt fordelingsmønster av laserenergi på et todimensjonalt plan, mens multimodus refererer til det romlige energifordelingsmønsteret som dannes av superposisjon av flere fordelingsmønstre. Generelt kan størrelsen på strålekvalitetsfaktoren M2 brukes til å bedømme om fiberlaserutgangen er enkeltmodus eller multimodus: M2 mindre enn 1,3 er en ren enkeltmoduslaser, M2 mellom 1,3 og 2,0 er en kvasi-enkeltmoduslaser (fåmodus), og M2 større enn 2,0 for multimoduslasere.
Som vist i figuren: Figur b viser energifordelingen til en enkelt fundamentalmodus, og energifordelingen i enhver retning som går gjennom sentrum av sirkelen er i form av en Gaussisk kurve. Bilde a viser multimodusenergifordelingen, som er den romlige energifordelingen som dannes av superposisjonen av flere enkeltlasermoduser. Resultatet av multimodussuperposisjon er en flat toppkurve.
Vanlige enkeltmoduslasere: IPG YLR-2000-SM, SM er forkortelsen for Single Mode. Beregningene bruker kollimert fokus 150-250 for å beregne fokuspunktstørrelsen, energitettheten er 2000 W, og fokusenergitettheten brukes til sammenligning.
Sammenligning av enkeltmodus og flermoduslasersveisingeffekter
Enkeltmoduslaser: liten kjernediameter, høy energitetthet, sterk penetrasjonsevne, liten varmepåvirket sone, ligner på en skarp kniv, spesielt egnet for sveising av tynne plater og høyhastighetssveising, og kan brukes med galvanometre til å bearbeide små deler og svært reflekterende deler (ekstremt reflekterende deler) ører, forbindelsesstykker, etc.), som vist på figuren ovenfor, har enkeltmodus et mindre nøkkelhull og et begrenset volum av intern høytrykksmetalldamp, så den har vanligvis ikke defekter som indre porer. Ved lave hastigheter er utseendet grovt uten å blåse beskyttelsesluft. Ved høye hastigheter legges det til beskyttelse. Gassbehandlingskvaliteten er god, effektiviteten er høy, sveisene er glatte og flate, og utbyttet er høyt. Den er egnet for stabelsveising og penetrasjonssveising.
Multimoduslaser: Stor kjernediameter, litt lavere energitetthet enn enkeltmoduslaser, sløv kniv, større nøkkelhull, tykkere metallstruktur, mindre dybde-til-bredde-forhold, og med samme effekt er penetrasjonsdybden 30 % lavere enn for enkeltmoduslaser, så den er egnet for bruk. Egnet for buttsveisebehandling og tykkplatebehandling med store monteringsavstander.
Kompositt-ringlaserkontrast
Hybridsveising: Halvlederlaserstrålen med en bølgelengde på 915 nm og fiberlaserstrålen med en bølgelengde på 1070 nm er kombinert i samme sveisehode. De to laserstrålene er koaksialt fordelt, og fokusplanene til de to laserstrålene kan justeres fleksibelt, slik at produktet har både halvleder- oglasersveisingegenskaper etter sveising. Effekten er lyssterk og har fiberdybdenlasersveising.
Halvledere bruker ofte store lyspunkter på over 400 µm, som hovedsakelig er ansvarlig for å forvarme materialet, smelte overflaten av materialet og øke materialets absorpsjonshastighet for fiberlaseren (materialets absorpsjonshastighet for laseren øker når temperaturen øker).
Ringlaser: To fiberlasermoduler sender ut laserlys, som overføres til materialoverflaten gjennom en kompositt optisk fiber (ringoptisk fiber inne i sylindrisk optisk fiber).
To laserstråler med ringformet punkt: den ytre ringen er ansvarlig for å utvide nøkkelhullsåpningen og smelte materialet, og den indre ringlaseren er ansvarlig for penetrasjonsdybden, noe som muliggjør sveising med ultralav sprut. Kjernediameteren til den indre og ytre ringlaseren kan fritt matches, og kjernediameteren kan fritt matches. Prosessvinduet er mer fleksibelt enn for en enkelt laserstråle.
Sammenligning av kompositt-sirkulære sveiseeffekter
Siden hybridsveising er en kombinasjon av halvledersveising med termisk ledningsevne og fiberoptisk dyppenetrasjonssveising, er den ytre ringpenetrasjonen grunnere, den metallografiske strukturen er skarpere og slankere; samtidig er utseendet termisk ledningsevne, smeltebadet har små svingninger, et stort område, og smeltebadet er mer stabilt, noe som reflekterer et glattere utseende.
Siden ringlaseren er en kombinasjon av dyp penetrasjonssveising og dyp penetrasjonssveising, kan den ytre ringen også produsere penetrasjonsdybde, noe som effektivt kan utvide nøkkelhullåpningen. Den samme effekten har større penetrasjonsdybde og tykkere metallografi, men samtidig er stabiliteten til smeltebadet litt mindre enn fluktuasjonene til optiske fiberhalvledere er litt større enn for komposittsveising, og ruheten er relativt stor.
Publisert: 20. oktober 2023
