Die vorming en ontwikkeling van sleutelgate:
Sleutelgatdefinisie: Wanneer die stralingsbestraling groter as 10 ^ 6W/cm ^ 2 is, smelt die oppervlak van die materiaal en verdamp onder die werking van laser.Wanneer die verdampingsspoed groot genoeg is, is die gegenereerde dampterugslagdruk voldoende om die oppervlakspanning en vloeibare swaartekrag van die vloeibare metaal te oorkom, waardeur van die vloeibare metaal verplaas word, wat veroorsaak dat die gesmelte poel by die opwekkingsone sink en klein kuile vorm ;Die ligstraal werk direk op die bodem van die klein put in, wat veroorsaak dat die metaal verder smelt en vergas.Hoëdrukstoom hou aan om die vloeibare metaal aan die onderkant van die put te dwing om na die omtrek van die gesmelte poel te vloei, wat die klein gaatjie verder verdiep.Hierdie proses gaan voort en vorm uiteindelik 'n sleutelgat soos gat in die vloeibare metaal.Wanneer die metaaldampdruk wat deur die laserstraal in die klein gaatjie gegenereer word ewewig bereik met die oppervlakspanning en swaartekrag van die vloeibare metaal, word die klein gaatjie nie meer verdiep nie en vorm 'n diepte-stabiele klein gaatjie, wat die "kleingat-effek" genoem word. .
Soos die laserstraal relatief tot die werkstuk beweeg, toon die klein gaatjie 'n effens agtertoe geboë voorkant en 'n duidelik skuins omgekeerde driehoek aan die agterkant.Die voorrand van die klein gaatjie is die aksiearea van die laser, met hoë temperatuur en hoë dampdruk, terwyl die temperatuur langs die agterrand relatief laag is en die dampdruk klein is.Onder hierdie druk- en temperatuurverskil vloei die gesmelte vloeistof om die klein gaatjie van die voorkant na die agterkant, vorm 'n draaikolk aan die agterkant van die klein gaatjie, en stol uiteindelik aan die agterkant.Die dinamiese toestand van die sleutelgat verkry deur lasersimulasie en werklike sweiswerk word in die bostaande figuur getoon, Die morfologie van klein gaatjies en die vloei van omliggende gesmelte vloeistof tydens reis teen verskillende snelhede.
As gevolg van die teenwoordigheid van klein gaatjies, dring die laserstraalenergie in die binnekant van die materiaal binne en vorm hierdie diep en smal lasnaat.Die tipiese deursnee morfologie van die laser diep penetrasie las naat word in die bostaande figuur getoon.Die penetrasiediepte van die sweisnaat is naby aan die diepte van die sleutelgat (om presies te wees, die metallografiese laag is 60-100um dieper as die sleutelgat, een minder vloeistoflaag).Hoe hoër die laser-energiedigtheid, hoe dieper die klein gaatjie, en hoe groter is die penetrasiediepte van die sweisnaat.In hoë-krag lasersweiswerk kan die maksimum diepte tot breedte verhouding van die sweisnaat 12:1 bereik.
Ontleding van absorpsie vanlaser energiedeur sleutelgat
Voor die vorming van klein gaatjies en plasma word die energie van die laser hoofsaaklik deur termiese geleiding na die binnekant van die werkstuk oorgedra.Die sweisproses behoort aan geleidende sweiswerk (met 'n penetrasiediepte van minder as 0,5 mm), en die materiaal se absorpsietempo van die laser is tussen 25-45%.Sodra die sleutelgat gevorm is, word die energie van die laser hoofsaaklik geabsorbeer deur die binnekant van die werkstuk deur die sleutelgat effek, en die sweisproses word diep penetrasie sweiswerk (met 'n penetrasie diepte van meer as 0,5 mm), Die absorpsietempo kan bereik meer as 60-90%.
Die sleutelgat-effek speel 'n uiters belangrike rol in die verbetering van die absorpsie van laser tydens verwerking soos lasersweis, sny en boor.Die laserstraal wat die sleutelgat binnegaan, word byna heeltemal geabsorbeer deur veelvuldige refleksies vanaf die gatwand.
Daar word algemeen geglo dat die energie-absorpsiemeganisme van laser binne die sleutelgat twee prosesse insluit: omgekeerde absorpsie en Fresnel-absorpsie.
Drukbalans binne die sleutelgat
Tydens laser diep penetrasie sweiswerk ondergaan die materiaal erge verdamping, en die uitsettingsdruk wat deur hoë temperatuur stoom gegenereer word, verdryf die vloeibare metaal en vorm klein gaatjies.Benewens die dampdruk en ablasiedruk (ook bekend as verdampingsreaksiekrag of terugslagdruk) van die materiaal, is daar ook oppervlakspanning, vloeistof statiese druk wat veroorsaak word deur swaartekrag, en vloeistofdinamiese druk wat gegenereer word deur die vloei van gesmelte materiaal binne die klein gaatjie.Onder hierdie drukke hou slegs stoomdruk die opening van die klein gaatjie in stand, terwyl die ander drie kragte daarna streef om die klein gaatjie toe te maak.Om die stabiliteit van die sleutelgat tydens die sweisproses te handhaaf, moet die dampdruk voldoende wees om ander weerstand te oorkom en ewewig te bereik, wat die langtermynstabiliteit van die sleutelgat behou.Vir eenvoud word daar algemeen geglo dat die kragte wat op die sleutelgatwand inwerk hoofsaaklik ablasiedruk (metaaldampterugslagdruk) en oppervlakspanning is.
Onstabiliteit van Sleutelgat
Agtergrond: Laser werk op die oppervlak van materiale, wat veroorsaak dat 'n groot hoeveelheid metaal verdamp.Die terugslagdruk druk op die gesmelte poel af, wat sleutelgate en plasma vorm, wat lei tot 'n toename in smeltdiepte.Tydens die bewegingsproses tref die laser die voorste muur van die sleutelgat, en die posisie waar die laser met die materiaal in aanraking kom, sal ernstige verdamping van die materiaal veroorsaak.Terselfdertyd sal die sleutelgatmuur massaverlies ervaar, en die verdamping sal 'n terugslagdruk vorm wat op die vloeibare metaal sal druk, wat veroorsaak dat die binnewand van die sleutelgat afwaarts fluktueer en om die onderkant van die sleutelgat beweeg na die agterkant van die gesmelte swembad.As gevolg van die fluktuasie van die vloeibare gesmelte swembad vanaf die voorwand na die agtermuur, verander die volume binne die sleutelgat voortdurend, Die interne druk van die sleutelgat verander ook dienooreenkomstig, wat lei tot 'n verandering in die volume van die plasma wat uitgespuit word .Die verandering in plasmavolume lei tot veranderinge in afskerming, breking en absorpsie van laserenergie, wat lei tot veranderinge in die energie van die laser wat die materiaaloppervlak bereik.Die hele proses is dinamies en periodiek, wat uiteindelik lei tot 'n saagtandvormige en golwende metaalpenetrasie, en daar is geen gladde gelyke penetrasie sweislas nie. middel van die sweislas, sowel as 'n real-time meting van die sleutelgat diepte variasie deurIPG-LDD as bewys.
Verbeter die stabiliteitsrigting van die sleutelgat
Tydens laser diep penetrasie sweiswerk kan die stabiliteit van die klein gaatjie slegs verseker word deur die dinamiese balans van verskeie drukke binne die gat.Die absorpsie van laserenergie deur die gatwand en die verdamping van materiale, die uitstoot van metaaldamp buite die klein gaatjie, en die voorwaartse beweging van die klein gaatjie en gesmelte swembad is egter alles baie intense en vinnige prosesse.Onder sekere prosestoestande, op sekere oomblikke tydens die sweisproses, is daar 'n moontlikheid dat die stabiliteit van die klein gaatjie in plaaslike gebiede ontwrig kan word, wat lei tot sweisdefekte.Die mees tipiese en algemene is klein porie tipe porositeit defekte en spatsels wat veroorsaak word deur sleutelgat ineenstorting;
So hoe om die sleutelgat te stabiliseer?
Die fluktuasie van sleutelgatvloeistof is relatief kompleks en behels te veel faktore (temperatuurveld, vloeiveld, kragveld, opto-elektroniese fisika), wat eenvoudig in twee kategorieë opgesom kan word: die verband tussen oppervlakspanning en metaaldampterugslagdruk;Die terugslagdruk van metaaldamp werk direk in op die generering van sleutelgate, wat nou verwant is aan die diepte en volume van die sleutelgate.Terselfdertyd, as die enigste opwaarts bewegende stof van metaaldamp in die sweisproses, is dit ook nou verwant aan die voorkoms van spatsels;Oppervlakspanning beïnvloed die vloei van die gesmelte swembad;
Die stabiele lasersweisproses hang dus af van die handhawing van die verspreidingsgradiënt van oppervlakspanning in die gesmelte swembad, sonder te veel fluktuasie.Oppervlakspanning hou verband met temperatuurverspreiding, en temperatuurverspreiding hou verband met hittebron.Daarom is saamgestelde hittebron en swaaisweis potensiële tegniese rigtings vir stabiele sweisproses;
Die metaaldamp- en sleutelgatvolume moet aandag gee aan die plasma-effek en die grootte van die sleutelgatopening.Hoe groter die opening, hoe groter die sleutelgat, en die weglaatbare skommelinge in die onderste punt van die smeltpoel, wat 'n relatief klein impak op die algehele sleutelgatvolume en interne drukveranderinge het;So verstelbare ringmoduslaser (ringvormige kol), laserboogrekombinasie, frekwensiemodulasie, ens. is almal rigtings wat uitgebrei kan word.
Postyd: Des-01-2023
