Laser Storm – Fremtidige teknologiske ændringer inden for dobbeltstrålelaserteknologi 2

1. Anvendelseseksempler

1) Splejsningsbræt

I 1960'erne indførte Toyota Motor Company først teknologien med specialsvejsede emner. Det går ud på at forbinde to eller flere plader sammen ved svejsning og derefter præge dem. Disse plader kan have forskellige tykkelser, materialer og egenskaber. På grund af de stadigt højere krav til bilers ydeevne og funktioner såsom energibesparelse, miljøbeskyttelse, køresikkerhed osv. har specialsvejsningsteknologi tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed. Pladesvejsning kan bruge punktsvejsning, flash-stumpsvejsning,lasersvejsning, hydrogenbuesvejsning osv. I øjeblikket,lasersvejsninganvendes hovedsageligt i udenlandsk forskning og produktion af skræddersvejsede emner.

Ved at sammenligne test- og beregningsresultaterne er resultaterne i god overensstemmelse, hvilket verificerer varmekildemodellens korrekthed. Svejsesømmens bredde under forskellige procesparametre blev beregnet og gradvist optimeret. Endelig blev strålens energiforhold på 2:1 anvendt, dobbeltstrålerne blev arrangeret parallelt, den store energistråle blev placeret i midten af ​​svejsesømmen, og den lille energistråle blev placeret ved den tykke plade. Dette kan effektivt reducere svejsebredden. Når de to stråler er 45 grader fra hinanden, virker strålen, når de er arrangeret, på henholdsvis den tykke plade og den tynde plade. På grund af reduktionen af ​​den effektive varmestrålediameter falder svejsebredden også.

2) Aluminiumstål af forskellige metaller

Den aktuelle undersøgelse drager følgende konklusioner: (1) Efterhånden som stråleenergiforholdet stiger, falder tykkelsen af ​​den intermetalliske forbindelse i samme positionsområde af svejse-/aluminiumlegeringsgrænsefladen gradvist, og fordelingen bliver mere regelmæssig. Når RS = 2, er tykkelsen af ​​grænseflade-IMC-laget mellem 5-10 mikron. Den maksimale længde af fri "nålelignende" IMC er mellem 23 mikron. Når RS = 0,67, er tykkelsen af ​​grænseflade-IMC-laget under 5 mikron, og den maksimale længde af fri "nålelignende" IMC er 5,6 mikron. Tykkelsen af ​​den intermetalliske forbindelse reduceres betydeligt.

(2)Når der anvendes parallel dobbeltstrålelaser til svejsning, er IMC'en ved svejsnings-/aluminiumlegeringsgrænsefladen mere uregelmæssig. IMC-lagets tykkelse ved svejsnings-/aluminiumlegeringsgrænsefladen nær stål-/aluminiumlegeringsforbindelsesgrænsefladen er tykkere med en maksimal tykkelse på 23,7 mikron. Når stråleenergiforholdet stiger, når RS = 1,50, er tykkelsen af ​​IMC-laget ved svejsnings-/aluminiumlegeringsgrænsefladen stadig større end tykkelsen af ​​den intermetalliske forbindelse i det samme område af den serielle dobbeltstråle.

3. T-formet samling af aluminium-lithiumlegering

Med hensyn til de mekaniske egenskaber ved lasersvejsede samlinger af 2A97 aluminiumlegering undersøgte forskerne mikrohårdheden, trækstyrken og udmattelsesegenskaberne. Testresultaterne viser, at: svejsezonen i den lasersvejsede samling af 2A97-T3/T4 aluminiumlegering er kraftigt blødgjort. Koefficienten er omkring 0,6, hvilket primært skyldes opløsningen og den efterfølgende vanskelighed med udfældning af forstærkningsfasen; styrkekoefficienten for 2A97-T4 aluminiumlegeringssamlingen svejset med IPGYLR-6000 fiberlaser kan nå 0,8, men plasticiteten er lav, mens IPGYLS-4000 fiberlaserlasersvejsningStyrkekoefficienten for lasersvejsede samlinger af 2A97-T3 aluminiumlegering er omkring 0,6; poredefekter er årsagen til udmattelsesrevner i lasersvejsede samlinger af 2A97-T3 aluminiumlegering.

I synkron tilstand består FZ hovedsageligt af søjleformede krystaller og ligeaksede krystaller, afhængigt af forskellige krystalmorfologier. De søjleformede krystaller har en epitaksial EQZ-vækstorientering, og deres vækstretninger er vinkelrette på fusionslinjen. Dette skyldes, at overfladen af ​​EQZ-kornet er en færdig kimdannelsespartikel, og varmeafledningen i denne retning er den hurtigste. Derfor vokser den primære krystallografiske akse for den vertikale fusionslinje fortrinsvis, og siderne er begrænsede. Efterhånden som de søjleformede krystaller vokser mod midten af ​​svejsningen, ændres den strukturelle morfologi, og der dannes søjleformede dendritter. I midten af ​​svejsningen er temperaturen i smeltebadet høj, varmeafledningshastigheden er den samme i alle retninger, og kornene vokser ligeakset i alle retninger og danner ligeaksede dendritter. Når den primære krystallografiske akse for de ligeaksede dendritter er præcis tangent til prøveplanet, kan tydelige blomsterlignende korn observeres i den metallografiske fase. Derudover, påvirket af underkøling af lokale komponenter i svejsezonen, vises der normalt ligeaksede finkornede bånd i svejsesømområdet i den synkrone T-formede samling, og kornmorfologien i det ligeaksede finkornede bånd er forskellig fra kornmorfologien i EQZ. Samme udseende. Fordi opvarmningsprocessen for den heterogene TSTB-LW er forskellig fra den synkrone TSTB-LW, er der tydelige forskelle i makromorfologien og mikrostrukturmorfologien. Den heterogene TSTB-LW T-formede samling har gennemgået to termiske cyklusser, hvilket viser dobbelt smeltebadskarakteristika. Der er en tydelig sekundær fusionslinje inde i svejsningen, og smeltebadet dannet ved termisk ledningssvejsning er lille. I den heterogene TSTB-LW-proces påvirkes dybpenetrationssvejsningen af ​​opvarmningsprocessen ved termisk ledningssvejsning. De søjleformede dendritter og ligeaksede dendritter tæt på den sekundære fusionslinje har færre underkornsgrænser og omdannes til søjleformede eller cellulære krystaller, hvilket indikerer, at opvarmningsprocessen ved termisk ledningsevnesvejsning har en varmebehandlingseffekt på dybe penetrationssvejsninger. Og kornstørrelsen af ​​dendritterne i midten af ​​den termisk ledende svejsning er 2-5 mikron, hvilket er meget mindre end kornstørrelsen af ​​dendritterne i midten af ​​den dybe penetrationssvejsning (5-10 mikron). Dette er primært relateret til den maksimale opvarmning af svejsningerne på begge sider. Temperaturen er relateret til den efterfølgende afkølingshastighed.

3) Princippet for svejsning af pulverbeklædning med dobbeltstrålelaser

4)Høj loddeforbindelsesstyrke

I eksperimentet med dobbeltstrålelaserpulveraflejringssvejsning er laserens og substratets rækkevidde større end ved enkeltstrålelaserpulveraflejringssvejsning, da de to laserstråler er fordelt side om side på begge sider af brotråden. Trådretningen er relativt forlænget. Figur 3.6 viser loddeforbindelserne opnået ved enkeltstråle- og dobbeltstrålelaserpulveraflejringssvejsning. Under svejseprocessen, om det er en dobbeltstrålelasersvejsningmetode eller en enkeltstrålelasersvejsningMetoden dannes en bestemt smeltebassin på basismaterialet gennem varmeledning. På denne måde kan det smeltede basismateriale i den smeltede bassin danne en metallurgisk binding med det smeltede selvfluxerende legeringspulver, hvorved der opnås svejsning. Når man bruger en dobbeltstrålelaser til svejsning, er interaktionen mellem laserstrålen og basismaterialet interaktionen mellem de to laserstrålers aktionsområder, dvs. interaktionen mellem de to smeltebassiner, der dannes af laseren på materialet. På denne måde opnås den resulterende nye fusion. Arealet er større end for enkeltstrålelaser.lasersvejsning, så loddeforbindelserne opnået ved dobbeltstrålelasersvejsninger stærkere end enkeltstråledelasersvejsning.

2. Høj loddebarhed og repeterbarhed

I enkeltstrålenlasersvejsningeksperiment, da midten af ​​laserens fokuserede punkt virker direkte på mikrobrotråden, har brotråden meget høje krav tillasersvejsningprocesparametre, såsom ujævn laserenergitæthedsfordeling og ujævn legeringspulvertykkelse. Dette vil føre til trådbrud under svejseprocessen og endda direkte forårsage, at brotråden fordamper. I dobbeltstrålelasersvejsemetoden reduceres de strenge krav til lasersvejseprocesparametrene for brotrådene, da de fokuserede punktcentre for de to laserstråler ikke direkte påvirker mikrobrotrådene.