Dual-beam sveisemetoden er foreslått, hovedsakelig for å løse tilpasningsevnen tillasersveisingfor monteringsnøyaktighet, forbedre stabiliteten i sveiseprosessen og forbedre kvaliteten på sveisen, spesielt for tynnplatesveising og sveising av aluminiumslegeringer. Dobbeltstrålelasersveising kan bruke optiske metoder for å skille den samme laseren i to separate lysstråler for sveising. Den kan også bruke to forskjellige typer lasere for å kombinere, CO2-laser, Nd:YAG-laser og høyeffekts halvlederlaser. kan kombineres. Ved å endre stråleenergien, stråleavstanden og til og med energifordelingsmønsteret til de to bjelkene, kan sveisetemperaturfeltet justeres praktisk og fleksibelt, og endre eksistensmønsteret til hullene og strømningsmønsteret til det flytende metallet i det smeltede bassenget , som gir en bedre løsning for sveiseprosessen. Det enorme utvalget er uovertruffen med enkeltstrålelasersveising. Den har ikke bare fordelene med stor lasersveisepenetrasjon, høy hastighet og høy presisjon, men har også stor tilpasningsevne til materialer og skjøter som er vanskelige å sveise med konvensjonell lasersveising.
Prinsippet omdobbelstråle lasersveising
Dobbeltstrålesveising betyr å bruke to laserstråler samtidig under sveiseprosessen. Strålearrangementet, stråleavstanden, vinkelen mellom de to strålene, fokusposisjonen og energiforholdet til de to strålene er alle relevante innstillinger i dobbeltstrålelasersveising. parameter. Normalt, under sveiseprosessen, er det vanligvis to måter å arrangere de doble bjelkene på. Som vist på figuren er en anordnet i serie langs sveiseretningen. Dette arrangementet kan redusere kjølehastigheten til det smeltede bassenget. Reduserer herdbarhetstendensen til sveisen og dannelsen av porer. Den andre er å arrangere dem side ved side eller på tvers på begge sider av sveisen for å forbedre tilpasningsevnen til sveisespalten.
Dobbeltstråle lasersveiseprinsipp
Dobbeltstrålesveising betyr å bruke to laserstråler samtidig under sveiseprosessen. Strålearrangementet, stråleavstanden, vinkelen mellom de to strålene, fokusposisjonen og energiforholdet til de to strålene er alle relevante innstillinger i dobbeltstrålelasersveising. parameter. Normalt, under sveiseprosessen, er det vanligvis to måter å arrangere de doble bjelkene på. Som vist på figuren er en anordnet i serie langs sveiseretningen. Dette arrangementet kan redusere kjølehastigheten til det smeltede bassenget. Reduserer herdbarhetstendensen til sveisen og dannelsen av porer. Den andre er å arrangere dem side ved side eller på tvers på begge sider av sveisen for å forbedre tilpasningsevnen til sveisespalten.
For et tandem-arrangert dobbeltstrålelasersveisesystem er det tre forskjellige sveisemekanismer avhengig av avstanden mellom front- og bakbjelken, som vist i figuren nedenfor.
1. I den første typen sveisemekanisme er avstanden mellom de to lysstrålene relativt stor. En lysstråle har en større energitetthet og er fokusert på overflaten av arbeidsstykket for å produsere nøkkelhull i sveisingen; den andre lysstrålen har en mindre energitetthet. Brukes kun som varmekilde for varmebehandling før eller etter sveising. Ved å bruke denne sveisemekanismen kan kjølehastigheten til sveisebassenget kontrolleres innenfor et visst område, noe som er gunstig for sveising av noen materialer med høy sprekkfølsomhet, som høykarbonstål, legert stål, etc., og kan også forbedre seigheten av sveisen.
2. I den andre typen sveisemekanisme er fokusavstanden mellom de to lysstrålene relativt liten. De to lysstrålene produserer to uavhengige nøkkelhull i et sveisebasseng, som endrer strømningsmønsteret til det flytende metallet og bidrar til å forhindre beslag. Det kan eliminere forekomsten av defekter som kanter og sveisevulster og forbedre sveisedannelsen.
3. I den tredje typen sveisemekanisme er avstanden mellom de to lysstrålene svært liten. På dette tidspunktet produserer de to lysstrålene det samme nøkkelhullet i sveisebassenget. Sammenlignet med enkeltstrålelasersveising, fordi nøkkelhullstørrelsen blir større og ikke lett å lukke, er sveiseprosessen mer stabil og gassen er lettere å slippe ut, noe som er gunstig for å redusere porer og sprut, og oppnå kontinuerlig, jevn og vakre sveiser.
Under sveiseprosessen kan de to laserstrålene også lages i en viss vinkel i forhold til hverandre. Sveisemekanismen ligner den parallelle dobbelstrålesveisemekanismen. Testresultater viser at ved å bruke to høyeffekts OO-er med en vinkel på 30° til hverandre og en avstand på 1~2mm, kan laserstrålen få et traktformet nøkkelhull. Nøkkelhullstørrelsen er større og mer stabil, noe som effektivt kan forbedre sveisekvaliteten. I praktiske applikasjoner kan den gjensidige kombinasjonen av de to lysstrålene endres i henhold til forskjellige sveiseforhold for å oppnå forskjellige sveiseprosesser.
6. Implementeringsmetode for dobbelstrålelasersveising
Anskaffelse av doble stråler kan oppnås ved å kombinere to forskjellige laserstråler, eller en laserstråle kan deles i to laserstråler for sveising ved hjelp av et optisk spektrometrisystem. For å dele en lysstråle i to parallelle laserstråler med forskjellig styrke, kan et spektroskop eller et spesielt optisk system brukes. Bildet viser to skjematiske diagrammer over lyssplittingsprinsipper ved bruk av fokuseringsspeil som stråledelere.
I tillegg kan en reflektor også brukes som stråledeler, og den siste reflektoren i den optiske banen kan brukes som stråledeler. Denne typen reflektorer kalles også en takreflektor. Dens reflekterende overflate er ikke en flat overflate, men består av to plan. Skjæringslinjen mellom de to reflekterende flatene er plassert midt på speilflaten, lik en takrygg, som vist på figuren. En stråle med parallelt lys skinner på spektroskopet, reflekteres av to plan i forskjellige vinkler for å danne to lysstråler, og skinner på forskjellige posisjoner av fokusspeilet. Etter fokusering oppnås to lysstråler i en viss avstand på overflaten av arbeidsstykket. Ved å endre vinkelen mellom de to reflekterende flatene og takets plassering kan man få delte lysstråler med ulike fokusavstander og arrangementer.
Ved bruk av to forskjellige typerlaserstråler to danner en dobbel bjelke, det er mange kombinasjoner. En høykvalitets CO2-laser med gaussisk energifordeling kan brukes til hovedsveisearbeidet, og en halvlederlaser med rektangulær energifordeling kan brukes til å bistå i varmebehandlingsarbeidet. På den ene siden er denne kombinasjonen mer økonomisk. På den annen side kan kraften til de to lysstrålene justeres uavhengig av hverandre. For ulike skjøteformer kan et justerbart temperaturfelt oppnås ved å justere overlappingsposisjonen til laseren og halvlederlaseren, som er svært egnet for sveising. Prosesskontroll. I tillegg kan YAG laser og CO2 laser også kombineres til en dobbel stråle for sveising, kontinuerlig laser og pulslaser kan kombineres for sveising, og fokusert stråle og defokusert stråle kan også kombineres for sveising.
7. Prinsipp for dobbelstrålelasersveising
3.1 Dobbeltstrålelasersveising av galvaniserte plater
Galvanisert stålplate er det mest brukte materialet i bilindustrien. Smeltepunktet for stål er rundt 1500°C, mens kokepunktet for sink kun er 906°C. Derfor, når du bruker fusjonssveisemetoden, genereres det vanligvis en stor mengde sinkdamp, noe som gjør at sveiseprosessen blir ustabil. , danner porer i sveisen. For lapskjøter skjer fordampningen av det galvaniserte laget ikke bare på øvre og nedre flater, men skjer også ved skjøteflaten. Under sveiseprosessen kommer sinkdamp raskt ut av smeltebassengets overflate i noen områder, mens det i andre områder er vanskelig for sinkdamp å unnslippe fra smeltebassenget. På overflaten av bassenget er sveisekvaliteten svært ustabil.
Dobbeltstrålelasersveising kan løse sveisekvalitetsproblemene forårsaket av sinkdamp. En metode er å kontrollere eksistenstiden og avkjølingshastigheten til det smeltede bassenget ved rimelig å matche energien til de to bjelkene for å lette utslipp av sinkdamp; den andre metoden er Frigjør sinkdamp ved forhåndsstansing eller rilling. Som vist i figur 6-31 brukes CO2-laser til sveising. YAG-laseren er foran CO2-laseren og brukes til å bore hull eller skjære spor. De forhåndsbehandlede hullene eller sporene gir en rømningsvei for sinkdamp som genereres under påfølgende sveising, og forhindrer at den blir værende i smeltebassenget og danner defekter.
3.2 Dobbeltstrålelasersveising av aluminiumslegering
På grunn av de spesielle ytelsesegenskapene til aluminiumslegeringsmaterialer, er det følgende vanskeligheter ved bruk av lasersveising [39]: aluminiumslegering har en lav absorpsjonshastighet for laser, og den opprinnelige reflektiviteten til CO2-laserstråleoverflaten overstiger 90 %; aluminiumslegering laser sveisesømmer er enkle å produsere Porøsitet, sprekker; brenning av legeringselementer under sveising etc. Ved bruk av enkeltlasersveising er det vanskelig å etablere nøkkelhullet og opprettholde stabiliteten. Dobbeltstrålelasersveising kan øke størrelsen på nøkkelhullet, noe som gjør det vanskelig for nøkkelhullet å lukke, noe som er gunstig for gassutslipp. Det kan også redusere kjølehastigheten og redusere forekomsten av porer og sveisesprekker. Siden sveiseprosessen er mer stabil og mengden av sprut reduseres, er sveiseoverflateformen oppnådd ved dobbeltstrålesveising av aluminiumslegeringer også betydelig bedre enn ved enkeltstrålesveising. Figur 6-32 viser utseendet til sveisesømmen til 3 mm tykk aluminiumslegeringsstussveising ved bruk av CO2-enkeltstrålelaser og dobbeltstrålelasersveising.
Forskning viser at ved sveising av 2 mm tykk 5000-serie aluminiumslegering, når avstanden mellom de to bjelkene er 0,6~1,0 mm, er sveiseprosessen relativt stabil og nøkkelhullåpningen som dannes er større, noe som bidrar til fordampning og unnslipping av magnesium under sveiseprosessen. Hvis avstanden mellom de to bjelkene er for liten, vil sveiseprosessen til en enkelt bjelke ikke være stabil. Hvis avstanden er for stor, vil sveisegjennomtrengningen påvirkes, som vist i figur 6-33. I tillegg har energiforholdet til de to bjelkene også stor innvirkning på sveisekvaliteten. Når de to bjelkene med en avstand på 0,9 mm er anordnet i serie for sveising, bør energien til den forrige bjelken økes passende slik at energiforholdet mellom de to bjelkene før og etter er større enn 1:1. Det er nyttig å forbedre kvaliteten på sveisesømmen, øke smelteområdet og fortsatt oppnå jevn og vakker sveisesøm når sveisehastigheten er høy.
3.3 Dobbeltstrålesveising av plater med ulik tykkelse
I industriell produksjon er det ofte nødvendig å sveise to eller flere metallplater med forskjellige tykkelser og former for å danne en skjøtet plate. Spesielt innen bilproduksjon blir bruken av skreddersveisede emner mer og mer utbredt. Ved å sveise plater med ulike spesifikasjoner, overflatebelegg eller egenskaper kan styrken økes, tilsetningsmaterialer reduseres, og kvaliteten reduseres. Lasersveising av plater med forskjellige tykkelser brukes vanligvis ved panelsveising. Et stort problem er at platene som skal sveises må forhåndsformes med høypresisjonskanter og sikre høypresisjonsmontering. Bruk av dobbeltstrålesveising av plater med ulik tykkelse kan tilpasses ulike endringer i platespalter, støtskjøter, relative tykkelser og platematerialer. Den kan sveise plater med større kant- og gaptoleranser og forbedre sveisehastigheten og sveisekvaliteten.
De viktigste prosessparametrene for Shuangguangdongs sveising av plater med ulik tykkelse kan deles inn i sveiseparametere og plateparametere, som vist i figuren. Sveiseparametere inkluderer kraften til de to laserstrålene, sveisehastighet, fokusposisjon, sveisehodevinkel, strålerotasjonsvinkel til dobbelstråleskjøten og sveiseforskyvning, etc. Plateparametere inkluderer materialstørrelse, ytelse, trimmeforhold, brettgap , etc. Kraften til de to laserstrålene kan justeres separat i henhold til forskjellige sveiseformål. Fokusposisjonen er vanligvis plassert på overflaten av den tynne platen for å oppnå en stabil og effektiv sveiseprosess. Sveisehodevinkelen velges vanligvis til å være rundt 6. Hvis tykkelsen på de to platene er relativt stor, kan en positiv sveisehodevinkel brukes, det vil si at laseren vippes mot den tynne platen, som vist på bildet; når platetykkelsen er relativt liten, kan en negativ sveisehodevinkel brukes. Sveiseforskyvningen er definert som avstanden mellom laserfokus og kanten på den tykke platen. Ved å justere sveiseforskyvningen kan mengden av sveisebulk reduseres og et godt sveisetverrsnitt kan oppnås.
Når du sveiser plater med store mellomrom, kan du øke den effektive strålevarmediameteren ved å rotere den doble strålevinkelen for å oppnå gode spaltefyllingsevner. Bredden på toppen av sveisen bestemmes av den effektive strålediameteren til de to laserstrålene, det vil si strålens rotasjonsvinkel. Jo større rotasjonsvinkelen er, desto bredere er oppvarmingsområdet til dobbeltbjelken, og jo større er bredden på den øvre delen av sveisen. De to laserstrålene spiller forskjellige roller i sveiseprosessen. Den ene brukes hovedsakelig til å trenge gjennom sømmen, mens den andre hovedsakelig brukes til å smelte det tykke platematerialet for å fylle gapet. Som vist i figur 6-35, under en positiv strålerotasjonsvinkel (den fremre bjelken virker på den tykke platen, den bakre bjelken virker på sveisen), faller den fremre strålen inn på den tykke platen for å varme og smelte materialet, og den følgende Laserstrålen skaper penetrasjon. Den første laserstrålen i fronten kan bare delvis smelte den tykke platen, men den bidrar i stor grad til sveiseprosessen, fordi den ikke bare smelter siden av den tykke platen for bedre fylling av spalten, men også forskjøter skjøtematerialet slik at følgende bjelker Det er lettere å sveise gjennom skjøter, noe som gir raskere sveising. Ved dobbeltstrålesveising med negativ rotasjonsvinkel (den fremre bjelken virker på sveisen, og den bakre bjelken virker på den tykke platen), har de to bjelkene nøyaktig motsatt effekt. Den førstnevnte bjelken smelter skjøten, og den siste bjelken smelter den tykke platen for å fylle den. mellomrom. I dette tilfellet er frontbjelken nødvendig for å sveise gjennom den kalde platen, og sveisehastigheten er langsommere enn å bruke en positiv strålerotasjonsvinkel. Og på grunn av forvarmingseffekten til den forrige strålen, vil den sistnevnte strålen smelte mer tykt platemateriale under samme kraft. I dette tilfellet bør kraften til sistnevnte laserstråle reduseres passende. Til sammenligning kan bruk av en positiv strålerotasjonsvinkel på passende måte øke sveisehastigheten, og bruk av en negativ strålerotasjonsvinkel kan oppnå bedre fylling av spalten. Figur 6-36 viser påvirkningen av ulike strålerotasjonsvinkler på tverrsnittet av sveisen.
3.4 Dobbeltstrålelasersveising av store tykke plater Med forbedring av lasereffektnivå og strålekvalitet har lasersveising av store tykke plater blitt en realitet. Men fordi høyeffektlasere er dyre og sveising av store tykke plater generelt krever fyllmetall, er det visse begrensninger i den faktiske produksjonen. Bruken av dual-beam laser sveiseteknologi kan ikke bare øke laserkraften, men også øke den effektive strålevarmediameteren, øke evnen til å smelte fylltråd, stabilisere lasernøkkelhullet, forbedre sveisestabiliteten og forbedre sveisekvaliteten.
Innleggstid: 29. april 2024
