Die dubbelstraalsweismetode word voorgestel, hoofsaaklik om die aanpasbaarheid vanlasersweiswerkom die akkuraatheid van die montering te verbeter, die stabiliteit van die sweisproses te verbeter en die kwaliteit van die sweislas te verbeter, veral vir dunplaat-sweiswerk en aluminiumlegeringsweiswerk. Dubbelstraal-lasersweiswerk kan optiese metodes gebruik om dieselfde laser in twee aparte ligstrale vir sweiswerk te skei. Dit kan ook twee verskillende tipes lasers gebruik om te kombineer, CO2-laser, Nd:YAG-laser en hoëkrag-halfgeleierlaser. Deur die straalenergie, straalafstand en selfs die energieverspreidingspatroon van die twee strale te verander, kan die sweistemperatuurveld gerieflik en buigsaam aangepas word, wat die bestaanspatroon van die gate en die vloeipatroon van die vloeibare metaal in die gesmelte poel verander, wat 'n beter oplossing vir die sweisproses bied. Die groot ruimte van keuse is ongeëwenaard deur enkelstraal-lasersweiswerk. Dit het nie net die voordele van groot lasersweispenetrasie, vinnige spoed en hoë presisie nie, maar het ook groot aanpasbaarheid by materiale en verbindings wat moeilik is om met konvensionele lasersweiswerk te sweis.
Beginsel vandubbelstraal lasersweiswerk
Dubbelstraalsweising beteken die gelyktydige gebruik van twee laserstrale tydens die sweisproses. Die straalrangskikking, straalafstand, hoek tussen die twee strale, fokusposisie en die energieverhouding van die twee strale is alles relevante instellings in dubbelstraallasersweising. Normaalweg is daar tydens die sweisproses oor die algemeen twee maniere om die dubbelstrale te rangskik. Soos in die figuur getoon, word een in serie langs die sweisrigting gerangskik. Hierdie rangskikking kan die afkoelingstempo van die gesmelte poel verminder. Dit verminder die verhardingsneiging van die sweislas en die vorming van porieë. Die ander is om hulle langs mekaar of dwars aan beide kante van die sweislas te rangskik om die aanpasbaarheid by die sweisgaping te verbeter.
Dubbelstraal lasersweisbeginsel
Dubbelstraalsweising beteken die gelyktydige gebruik van twee laserstrale tydens die sweisproses. Die straalrangskikking, straalafstand, hoek tussen die twee strale, fokusposisie en die energieverhouding van die twee strale is alles relevante instellings in dubbelstraallasersweising. Normaalweg is daar tydens die sweisproses oor die algemeen twee maniere om die dubbelstrale te rangskik. Soos in die figuur getoon, word een in serie langs die sweisrigting gerangskik. Hierdie rangskikking kan die afkoelingstempo van die gesmelte poel verminder. Dit verminder die verhardingsneiging van die sweislas en die vorming van porieë. Die ander is om hulle langs mekaar of dwars aan beide kante van die sweislas te rangskik om die aanpasbaarheid by die sweisgaping te verbeter.
Vir 'n tandem-gerangskikte dubbelstraal-lasersweisstelsel is daar drie verskillende sweismeganismes, afhangende van die afstand tussen die voorste en agterste strale, soos in die figuur hieronder getoon.
1. In die eerste tipe sweismeganisme is die afstand tussen die twee ligstrale relatief groot. Een ligstraal het 'n groter energiedigtheid en is gefokus op die oppervlak van die werkstuk om sleutelgate in die sweiswerk te produseer; die ander ligstraal het 'n kleiner energiedigtheid. Dit word slegs as 'n hittebron gebruik vir hittebehandeling voor of na die sweiswerk. Deur hierdie sweismeganisme te gebruik, kan die verkoelingstempo van die sweispoel binne 'n sekere reeks beheer word, wat voordelig is vir die sweis van sommige materiale met hoë kraakgevoeligheid, soos hoë koolstofstaal, legeringsstaal, ens., en kan ook die taaiheid van die sweislas verbeter.
2. In die tweede tipe sweismeganisme is die fokusafstand tussen die twee ligstrale relatief klein. Die twee ligstrale produseer twee onafhanklike sleutelgate in 'n sweispoel, wat die vloeipatroon van die vloeibare metaal verander en help om vassteek te voorkom. Dit kan die voorkoms van defekte soos rande en sweiskraalbulte uitskakel en die sweisvorming verbeter.
3. In die derde tipe sweismeganisme is die afstand tussen die twee ligstrale baie klein. Op hierdie tydstip produseer die twee ligstrale dieselfde sleutelgat in die sweispoel. In vergelyking met enkelstraal-lasersweiswerk, omdat die sleutelgatgrootte groter word en nie maklik is om toe te maak nie, is die sweisproses meer stabiel en die gas is makliker om te ontlaai, wat voordelig is om porieë en spatsels te verminder, en om deurlopende, eenvormige en pragtige sweislasse te verkry.
Tydens die sweisproses kan die twee laserstrale ook teen 'n sekere hoek teenoor mekaar gemaak word. Die sweismeganisme is soortgelyk aan die parallelle dubbelstraalsweismeganisme. Toetsresultate toon dat deur twee hoë-krag OO's met 'n hoek van 30° tot mekaar en 'n afstand van 1~2 mm te gebruik, die laserstraal 'n tregtervormige sleutelgat kan verkry. Die sleutelgatgrootte is groter en meer stabiel, wat die sweiskwaliteit effektief kan verbeter. In praktiese toepassings kan die onderlinge kombinasie van die twee ligstrale verander word volgens verskillende sweisomstandighede om verskillende sweisprosesse te bereik.
6. Implementeringsmetode van dubbelstraal-lasersweiswerk
Die verkryging van dubbelstrale kan verkry word deur twee verskillende laserstrale te kombineer, of een laserstraal kan in twee laserstrale verdeel word vir sweiswerk met behulp van 'n optiese spektrometriestelsel. Om 'n ligstraal in twee parallelle laserstrale van verskillende kragte te verdeel, kan 'n spektroskoop of 'n spesiale optiese stelsel gebruik word. Die prent toon twee skematiese diagramme van ligsplitsingsbeginsels met behulp van fokusseringspieëls as straalsplitsers.
Daarbenewens kan 'n reflektor ook as 'n straalsplitser gebruik word, en die laaste reflektor in die optiese pad kan as 'n straalsplitser gebruik word. Hierdie tipe reflektor word ook 'n daktipe reflektor genoem. Die reflektiewe oppervlak is nie 'n plat oppervlak nie, maar bestaan uit twee vlakke. Die snylyn van die twee reflektiewe oppervlaktes is in die middel van die spieëloppervlak geleë, soortgelyk aan 'n daknok, soos in die figuur getoon. 'n Straal parallelle lig skyn op die spektroskoop, word deur twee vlakke teen verskillende hoeke gereflekteer om twee ligstrale te vorm, en skyn op verskillende posisies van die fokusspieël. Na fokus word twee ligstrale op 'n sekere afstand op die oppervlak van die werkstuk verkry. Deur die hoek tussen die twee reflektiewe oppervlaktes en die posisie van die dak te verander, kan gesplete ligstrale met verskillende fokusafstande en rangskikkings verkry word.
Wanneer twee verskillende tipes gebruik wordlaserstrale tOm 'n dubbelstraal te vorm, is daar baie kombinasies. 'n Hoëgehalte CO2-laser met 'n Gaussiese energieverspreiding kan vir die hoofsweiswerk gebruik word, en 'n halfgeleierlaser met 'n reghoekige energieverspreiding kan gebruik word om met die hittebehandelingswerk te help. Aan die een kant is hierdie kombinasie meer ekonomies. Aan die ander kant kan die krag van die twee ligstrale onafhanklik aangepas word. Vir verskillende lasvorme kan 'n verstelbare temperatuurveld verkry word deur die oorvleuelende posisie van die laser en die halfgeleierlaser aan te pas, wat baie geskik is vir sweiswerk. Prosesbeheer. Daarbenewens kan YAG-laser en CO2-laser ook in 'n dubbelstraal gekombineer word vir sweiswerk, kontinue laser en pulslaser kan gekombineer word vir sweiswerk, en gefokusde straal en defokusde straal kan ook gekombineer word vir sweiswerk.
7. Beginsel van dubbelstraal-lasersweiswerk
3.1 Dubbelstraal-lasersweis van gegalvaniseerde plate
Gegalvaniseerde staalplaat is die mees gebruikte materiaal in die motorbedryf. Die smeltpunt van staal is ongeveer 1500°C, terwyl die kookpunt van sink slegs 906°C is. Daarom word 'n groot hoeveelheid sinkdamp gewoonlik gegenereer wanneer die smeltsweismetode gebruik word, wat veroorsaak dat die sweisproses onstabiel is, wat porieë in die sweislas vorm. Vir oorlappingslasse vind die vervlugtiging van die gegalvaniseerde laag nie net op die boonste en onderste oppervlaktes plaas nie, maar ook op die lasoppervlak. Tydens die sweisproses spuit sinkdamp vinnig uit die gesmelte poeloppervlak in sommige gebiede, terwyl dit in ander gebiede moeilik is vir sinkdamp om uit die gesmelte poel te ontsnap. Op die oppervlak van die poel is die sweiskwaliteit baie onstabiel.
Dubbelstraal-lasersweiswerk kan die sweiskwaliteitsprobleme wat deur sinkdamp veroorsaak word, oplos. Een metode is om die bestaanstyd en afkoeltempo van die gesmelte poel te beheer deur die energie van die twee strale redelikerwys te pas om die ontsnapping van sinkdamp te vergemaklik; die ander metode is om sinkdamp vry te stel deur vooraf te pons of te groef. Soos getoon in Figuur 6-31, word CO2-lasers vir sweiswerk gebruik. Die YAG-laser is voor die CO2-laser en word gebruik om gate te boor of groewe te sny. Die voorafverwerkte gate of groewe bied 'n ontsnappingsroete vir sinkdamp wat tydens daaropvolgende sweiswerk gegenereer word, wat verhoed dat dit in die gesmelte poel bly en defekte vorm.
3.2 Dubbelstraal-lasersweis van aluminiumlegering
As gevolg van die spesiale werkverrigtingseienskappe van aluminiumlegeringsmateriale, is daar die volgende probleme met die gebruik van lasersweis [39]: aluminiumlegering het 'n lae absorpsiekoers van laser, en die aanvanklike reflektiwiteit van die CO2-laserstraaloppervlak oorskry 90%; aluminiumlegering-lasersweisnate is maklik om te produseer. Porositeit, krake; brand van legeringselemente tydens sweis, ens. Wanneer enkellasersweis gebruik word, is dit moeilik om die sleutelgat te vestig en stabiliteit te handhaaf. Dubbelstraal-lasersweis kan die grootte van die sleutelgat vergroot, wat dit moeilik maak vir die sleutelgat om toe te maak, wat voordelig is vir gasontlading. Dit kan ook die afkoelingstempo verminder en die voorkoms van porieë en sweiskrake verminder. Aangesien die sweisproses meer stabiel is en die hoeveelheid spatsels verminder word, is die sweisoppervlakvorm wat verkry word deur dubbelstraalsweis van aluminiumlegerings ook aansienlik beter as dié van enkelstraalsweis. Figuur 6-32 toon die voorkoms van die lasnaad van 3 mm dik aluminiumlegering-stompsweis met behulp van CO2-enkelstraal-laser en dubbelstraal-lasersweis.
Navorsing toon dat wanneer 'n 2 mm dik 5000-reeks aluminiumlegering gesweis word, wanneer die afstand tussen die twee balke 0.6~1.0 mm is, die sweisproses relatief stabiel is en die sleutelgatopening wat gevorm word groter is, wat bevorderlik is vir die verdamping en ontsnapping van magnesium tydens die sweisproses. As die afstand tussen die twee balke te klein is, sal die sweisproses van 'n enkele straal nie stabiel wees nie. As die afstand te groot is, sal die sweispenetrasie beïnvloed word, soos getoon in Figuur 6-33. Daarbenewens het die energieverhouding van die twee balke ook 'n groot impak op die sweiskwaliteit. Wanneer die twee balke met 'n spasiëring van 0.9 mm in serie gerangskik word vir sweiswerk, moet die energie van die vorige straal gepas verhoog word sodat die energieverhouding van die twee balke voor en na groter as 1:1 is. Dit is nuttig om die kwaliteit van die sweisnaad te verbeter, die smeltarea te vergroot en steeds 'n gladde en pragtige sweisnaad te verkry wanneer die sweisspoed hoog is.
3.3 Dubbele straalsweising van plate met ongelyke dikte
In industriële produksie is dit dikwels nodig om twee of meer metaalplate van verskillende diktes en vorms te sweis om 'n gesplete plaat te vorm. Veral in motorproduksie word die toepassing van op maat gesweisde spasies al hoe meer wydverspreid. Deur plate met verskillende spesifikasies, oppervlakbedekkings of eienskappe te sweis, kan die sterkte verhoog word, verbruikbare materiale verminder word en die kwaliteit verminder word. Lasersweis van plate van verskillende diktes word gewoonlik in paneelsweis gebruik. 'n Groot probleem is dat die plate wat gesweis moet word, vooraf gevorm moet word met hoë-presisie rande en hoë-presisie montering moet verseker. Die gebruik van dubbelstraalsweis van plate met ongelyke dikte kan aanpas by verskillende veranderinge in plaatgapings, stomplasse, relatiewe diktes en plaatmateriale. Dit kan plate met groter rand- en gapingtoleransies sweis en die sweisspoed en sweiskwaliteit verbeter.
Die hoofprosesparameters van Shuangguangdong se sweis van plate met ongelyke dikte kan verdeel word in sweisparameters en plaatparameters, soos in die figuur getoon. Sweisparameters sluit in die krag van die twee laserstrale, sweisspoed, fokusposisie, sweiskophoek, straalrotasiehoek van die dubbelstraalstomplas en sweisverstelling, ens. Bordparameters sluit in materiaalgrootte, werkverrigting, snytoestande, bordgapings, ens. Die krag van die twee laserstrale kan afsonderlik aangepas word volgens verskillende sweisdoeleindes. Die fokusposisie is gewoonlik op die oppervlak van die dun plaat geleë om 'n stabiele en doeltreffende sweisproses te verkry. Die sweiskophoek word gewoonlik gekies om ongeveer 6 te wees. As die dikte van die twee plate relatief groot is, kan 'n positiewe sweiskophoek gebruik word, dit wil sê, die laser word na die dun plaat gekantel, soos in die prentjie getoon; wanneer die plaatdikte relatief klein is, kan 'n negatiewe sweiskophoek gebruik word. Die sweisverstelling word gedefinieer as die afstand tussen die laserfokus en die rand van die dik plaat. Deur die sweisverstelling aan te pas, kan die hoeveelheid sweisdeuk verminder word en 'n goeie sweisdeursnit verkry word.
Wanneer plate met groot gapings gesweis word, kan jy die effektiewe straalverhittingsdiameter verhoog deur die dubbelstraalhoek te roteer om goeie gapingvulvermoëns te verkry. Die breedte van die bokant van die las word bepaal deur die effektiewe straaldiameter van die twee laserstrale, dit wil sê die rotasiehoek van die straal. Hoe groter die rotasiehoek, hoe wyer die verhittingsbereik van die dubbelstraal, en hoe groter die breedte van die boonste deel van die las. Die twee laserstrale speel verskillende rolle in die sweisproses. Een word hoofsaaklik gebruik om die naat te penetreer, terwyl die ander hoofsaaklik gebruik word om die dik plaatmateriaal te smelt om die gaping te vul. Soos getoon in Figuur 6-35, onder 'n positiewe straalrotasiehoek (die voorste straal werk op die dik plaat, die agterste straal werk op die las), val die voorste straal op die dik plaat in om die materiaal te verhit en te smelt, en die volgende een. Die laserstraal skep penetrasie. Die eerste laserstraal aan die voorkant kan die dik plaat slegs gedeeltelik smelt, maar dit dra grootliks by tot die sweisproses, want dit smelt nie net die kant van die dik plaat vir beter gapingvulling nie, maar verbind ook die lasmateriaal vooraf sodat die volgende balke makliker deur lasverbindings kan sweis, wat vinniger sweiswerk moontlik maak. In dubbelstraalsweiswerk met 'n negatiewe rotasiehoek (die voorste straal werk op die las, en die agterste straal werk op die dik plaat), het die twee strale presies die teenoorgestelde effek. Eersgenoemde straal smelt die las, en laasgenoemde straal smelt die dik plaat om dit te vul. In hierdie geval moet die voorste straal deur die koue plaat sweis, en die sweisspoed is stadiger as die gebruik van 'n positiewe straalrotasiehoek. En as gevolg van die voorverhittingseffek van die vorige straal, sal laasgenoemde straal meer dik plaatmateriaal onder dieselfde krag smelt. In hierdie geval moet die krag van laasgenoemde laserstraal gepas verminder word. In vergelyking kan die gebruik van 'n positiewe straalrotasiehoek die sweisspoed gepas verhoog, en die gebruik van 'n negatiewe straalrotasiehoek kan beter gapingvulling verkry. Figuur 6-36 toon die invloed van verskillende balkrotasiehoeke op die dwarssnit van die sweislas.
3.4 Dubbelstraal-lasersweis van groot, dik plate Met die verbetering van die laserkragvlak en straalkwaliteit het lasersweis van groot, dik plate 'n werklikheid geword. Omdat hoëkraglasers egter duur is en die sweis van groot, dik plate gewoonlik vulmetaal benodig, is daar sekere beperkings in die werklike produksie. Die gebruik van dubbelstraal-lasersweistegnologie kan nie net die laserkrag verhoog nie, maar ook die effektiewe straalverhittingsdiameter verhoog, die vermoë om vuldraad te smelt verhoog, die lasersleutelgat stabiliseer, die sweisstabiliteit verbeter en die sweiskwaliteit verbeter.
Plasingstyd: 29 Apr-2024
