Lasersweiskan bereik word deur gebruik te maak van deurlopende of gepulseerde laserstrale. Die beginsels vanlaser sweiswerkkan verdeel word in hittegeleiding sweiswerk en laser diep penetrasie sweiswerk. Wanneer die kragdigtheid minder as 104 ~ 105 W/cm2 is, is dit hittegeleidingsweiswerk. Op hierdie tydstip is die penetrasiediepte vlak en die sweisspoed stadig; wanneer die drywingsdigtheid groter as 105~107 W/cm2 is, is die metaaloppervlak konkaaf in "gate" as gevolg van hitte, wat diep penetrasie sweiswerk vorm, wat Dit het die kenmerke van vinnige sweisspoed en groot aspekverhouding. Die beginsel van termiese geleidinglaser sweiswerkis: laserstraling verhit die oppervlak wat verwerk moet word, en die oppervlakhitte diffundeer na die binneland deur termiese geleiding. Deur laserparameters soos laserpulswydte, energie, piekkrag en herhalingsfrekwensie te beheer, word die werkstuk gesmelt om 'n spesifieke gesmelte poel te vorm.
Laser diep penetrasie sweiswerk gebruik gewoonlik 'n deurlopende laserstraal om die verbinding van materiale te voltooi. Die metallurgiese fisiese proses is baie soortgelyk aan dié van elektronstraal-sweiswerk, dit wil sê, die energie-omsettingsmeganisme word deur 'n "sleutelgat"-struktuur voltooi.
Onder laserbestraling met 'n hoë genoeg kragdigtheid verdamp die materiaal en klein gaatjies word gevorm. Hierdie klein gaatjie gevul met damp is soos 'n swart liggaam wat byna al die energie van die invallende straal absorbeer. Die ewewigstemperatuur in die gat bereik ongeveer 2500°C. Die hitte word oorgedra vanaf die buitemuur van die hoë-temperatuur gat, wat veroorsaak dat die metaal wat die gat omring, smelt. Die klein gaatjie word gevul met hoë-temperatuur stoom wat gegenereer word deur die voortdurende verdamping van die muurmateriaal onder die bestraling van die balk. Die mure van die klein gaatjie word omring deur gesmelte metaal, en die vloeibare metaal word omring deur soliede materiale (in die meeste konvensionele sweisprosesse en lasergeleidingsweiswerk word die energie eers op die oppervlak van die werkstuk neergelê en dan na die binnekant vervoer deur oordrag ). Die vloeistofvloei buite die gatwand en die oppervlakspanning van die muurlaag is in fase met die voortdurend gegenereerde stoomdruk in die gatholte en handhaaf 'n dinamiese balans. Die ligstraal gaan voortdurend die klein gaatjie binne, en die materiaal buite die klein gaatjie vloei voortdurend. Soos die ligstraal beweeg, is die klein gaatjie altyd in 'n stabiele toestand van vloei.
Dit wil sê, die klein gaatjie en die gesmelte metaal wat die gatwand omring, beweeg vorentoe met die voorwaartse spoed van die loodsbalk. Die gesmelte metaal vul die gaping wat gelaat word nadat die klein gaatjie verwyder is en kondenseer dienooreenkomstig, en die sweislas word gevorm. Dit alles gebeur so vinnig dat sweisspoed maklik 'n paar meter per minuut kan bereik.
Nadat ons die basiese konsepte van drywingsdigtheid, termiese geleidingsvermoë sweiswerk en diep penetrasie sweiswerk verstaan het, sal ons volgende 'n vergelykende ontleding doen van die drywingsdigtheid en metallografiese fases van verskillende kerndiameters.
Vergelyking van sweiseksperimente gebaseer op algemene laserkerndiameters op die mark:
Kragdigtheid van fokuspuntposisie van lasers met verskillende kerndiameters
Vanuit die perspektief van kragdigtheid, onder dieselfde krag, hoe kleiner die kerndeursnee, hoe hoër is die helderheid van die laser en hoe meer gekonsentreerd is die energie. As die laser met 'n skerp mes vergelyk word, hoe kleiner die kerndeursnee, hoe skerper is die laser. Die kragdigtheid van die 14um kern deursnee laser is meer as 50 keer dié van die 100um kern deursnee laser, en die verwerking vermoë is sterker. Terselfdertyd is die drywingsdigtheid wat hier bereken word net 'n eenvoudige gemiddelde digtheid. Die werklike energieverspreiding is 'n benaderde Gaussiese verspreiding, en die sentrale energie sal 'n paar keer die gemiddelde drywingsdigtheid wees.
Skematiese diagram van laserenergieverspreiding met verskillende kerndiameters
Die kleur van die energieverspreidingsdiagram is die energieverspreiding. Hoe rooier die kleur, hoe hoër is die energie. Die rooi energie is die plek waar die energie gekonsentreer is. Deur die laserenergieverspreiding van laserstrale met verskillende kerndiameters, kan gesien word dat die laserstraalfront nie skerp is nie en die laserstraal skerp is. Hoe kleiner, hoe meer gekonsentreerd die energie op een punt is, hoe skerper is dit en hoe sterker is sy penetrasievermoë.
Vergelyking van sweiseffekte van lasers met verskillende kerndiameters
Vergelyking van lasers met verskillende kerndiameters:
(1) Die eksperiment gebruik 'n spoed van 150mm/s, fokusposisie sweiswerk, en die materiaal is 1 reeks aluminium, 2mm dik;
(2) Hoe groter die kerndeursnee, hoe groter die smeltwydte, hoe groter is die hitte-geaffekteerde sone, en hoe kleiner is die eenheid se drywingsdigtheid. Wanneer die kern deursnee 200um oorskry, is dit nie maklik om 'n penetrasiediepte op hoë-reaksie legerings soos aluminium en koper te bereik nie, en 'n hoër Diep penetrasie sweiswerk kan slegs met hoë krag bereik word;
(3) Kleinkernlasers het hoë kragdigtheid en kan vinnig sleutelgate op die oppervlak van materiale met hoë energie en klein hitte-geaffekteerde sones slaan. Terselfdertyd is die oppervlak van die sweislas egter grof, en die waarskynlikheid van ineenstorting van die sleutelgat is hoog tydens lae-spoed sweiswerk, en die sleutelgat word gesluit tydens die sweissiklus. Die siklus is lank, en defekte soos defekte en porieë is geneig om te voorkom. Dit is geskik vir hoëspoedverwerking of verwerking met 'n swaaitrajek;
(4) Lasers met groot kerndeursnee het groter ligkolle en meer verspreide energie, wat hulle meer geskik maak vir laseroppervlakhersmelting, bekleding, uitgloeiing en ander prosesse.
Postyd: Okt-06-2023
