Dual-beam svejsemetoden foreslås, hovedsagelig for at løse tilpasningsevnen aflasersvejsningat samle nøjagtighed, forbedre stabiliteten af svejseprocessen og forbedre kvaliteten af svejsningen, især til tyndpladesvejsning og aluminiumslegeringssvejsning.Dobbeltstrålelasersvejsning kan bruge optiske metoder til at adskille den samme laser i to separate lysstråler til svejsning.Den kan også bruge to forskellige typer lasere til at kombinere, CO2-laser, Nd:YAG-laser og højeffekt-halvlederlaser.kan kombineres.Ved at ændre stråleenergien, stråleafstanden og endda energifordelingsmønsteret for de to bjælker, kan svejsetemperaturfeltet justeres bekvemt og fleksibelt, hvilket ændrer hullernes eksistensmønster og strømningsmønsteret for det flydende metal i den smeltede pool , hvilket giver en bedre løsning til svejseprocessen.Det store udvalg er uovertruffent af enkeltstrålelasersvejsning.Det har ikke kun fordelene ved stor lasersvejsning, hurtig hastighed og høj præcision, men har også stor tilpasningsevne til materialer og samlinger, der er svære at svejse med konventionel lasersvejsning.
Princippet omdobbeltstråle lasersvejsning
Dobbeltstrålesvejsning betyder at bruge to laserstråler på samme tid under svejseprocessen.Strålearrangementet, stråleafstanden, vinklen mellem de to stråler, fokuseringspositionen og energiforholdet mellem de to stråler er alle relevante indstillinger i dobbeltstrålelasersvejsning.parameter.Under svejseprocessen er der normalt to måder at arrangere dobbeltbjælkerne på.Som vist på figuren er en anbragt i serie langs svejseretningen.Dette arrangement kan reducere afkølingshastigheden af den smeltede pool.Reducerer hærdbarheden af svejsningen og dannelsen af porer.Den anden er at arrangere dem side om side eller på tværs på begge sider af svejsningen for at forbedre tilpasningsevnen til svejsespalten.
Dobbeltstråle lasersvejseprincip
Dobbeltstrålesvejsning betyder at bruge to laserstråler på samme tid under svejseprocessen.Strålearrangementet, stråleafstanden, vinklen mellem de to stråler, fokuseringspositionen og energiforholdet mellem de to stråler er alle relevante indstillinger i dobbeltstrålelasersvejsning.parameter.Under svejseprocessen er der normalt to måder at arrangere dobbeltbjælkerne på.Som vist på figuren er en anbragt i serie langs svejseretningen.Dette arrangement kan reducere afkølingshastigheden af den smeltede pool.Reducerer hærdbarheden af svejsningen og dannelsen af porer.Den anden er at arrangere dem side om side eller på tværs på begge sider af svejsningen for at forbedre tilpasningsevnen til svejsespalten.
For et tandem-arrangeret dobbeltstrålelasersvejsesystem er der tre forskellige svejsemekanismer afhængig af afstanden mellem for- og bagstrålen, som vist på figuren nedenfor.
1. I den første type svejsemekanisme er afstanden mellem de to lysstråler relativt stor.En lysstråle har en større energitæthed og er fokuseret på overfladen af emnet for at producere nøglehuller i svejsningen;den anden lysstråle har en mindre energitæthed.Anvendes kun som varmekilde til for- eller eftersvejsning varmebehandling.Ved hjælp af denne svejsemekanisme kan svejsebassinets afkølingshastighed styres inden for et bestemt område, hvilket er fordelagtigt ved svejsning af nogle materialer med høj revnefølsomhed, såsom højt kulstofstål, legeret stål osv., og kan også forbedre sejheden af svejsningen.
2. I den anden type svejsemekanisme er fokusafstanden mellem de to lysstråler relativt lille.De to lysstråler producerer to uafhængige nøglehuller i en svejsepool, som ændrer strømningsmønsteret af det flydende metal og hjælper med at forhindre anfald.Det kan eliminere forekomsten af defekter såsom kanter og svejsevulster og forbedre svejsedannelsen.
3. I den tredje type svejsemekanisme er afstanden mellem de to lysstråler meget lille.På dette tidspunkt producerer de to lysstråler det samme nøglehul i svejsebadet.Sammenlignet med enkeltstråle lasersvejsning, fordi nøglehulsstørrelsen bliver større og ikke er nem at lukke, er svejseprocessen mere stabil, og gassen er lettere at udlede, hvilket er gavnligt for at reducere porer og sprøjt og opnå kontinuerlig, ensartet og smukke svejsninger.
Under svejseprocessen kan de to laserstråler også laves i en vis vinkel i forhold til hinanden.Svejsemekanismen ligner den parallelle dobbeltstråles svejsemekanisme.Testresultater viser, at ved at bruge to højeffekt OO'er med en vinkel på 30° i forhold til hinanden og en afstand på 1~2mm, kan laserstrålen opnå et tragtformet nøglehul.Nøglehulsstørrelsen er større og mere stabil, hvilket effektivt kan forbedre svejsekvaliteten.I praktiske applikationer kan den indbyrdes kombination af de to lysstråler ændres i henhold til forskellige svejseforhold for at opnå forskellige svejseprocesser.
6. Implementeringsmetode for dobbeltstrålelasersvejsning
Optagelsen af dobbeltstråler kan opnås ved at kombinere to forskellige laserstråler, eller en laserstråle kan opdeles i to laserstråler til svejsning ved hjælp af et optisk spektrometrisystem.For at opdele en lysstråle i to parallelle laserstråler med forskellig styrke kan et spektroskop eller et specielt optisk system bruges.Billedet viser to skematiske diagrammer af lysopdelingsprincipper ved hjælp af fokuseringsspejle som stråledelere.
Derudover kan en reflektor også bruges som stråledeler, og den sidste reflektor i den optiske vej kan bruges som stråledeler.Denne type reflektor kaldes også en tag-type reflektor.Dens reflekterende overflade er ikke en flad overflade, men består af to planer.Skæringslinjen mellem de to reflekterende flader er placeret i midten af spejlfladen, svarende til en tagryg, som vist på figuren.En stråle af parallelt lys skinner på spektroskopet, reflekteres af to planer i forskellige vinkler for at danne to lysstråler og skinner på forskellige positioner af fokusspejlet.Efter fokusering opnås to lysstråler i en vis afstand på overfladen af emnet.Ved at ændre vinklen mellem de to reflekterende flader og tagets placering kan der opnås splittede lysstråler med forskellige fokusafstande og arrangementer.
Ved brug af to forskellige typerlaserstråler to danner en dobbeltstråle, er der mange kombinationer.En højkvalitets CO2-laser med gaussisk energifordeling kan bruges til hovedsvejsearbejdet, og en halvlederlaser med rektangulær energifordeling kan bruges til at hjælpe med varmebehandlingsarbejdet.På den ene side er denne kombination mere økonomisk.På den anden side kan styrken af de to lysstråler justeres uafhængigt af hinanden.For forskellige fugeformer kan et justerbart temperaturfelt opnås ved at justere overlapningspositionen af laseren og halvlederlaseren, som er meget velegnet til svejsning.Proces kontrol.YAG laser og CO2 laser kan også kombineres til en dobbelt stråle til svejsning, kontinuerlig laser og puls laser kan kombineres til svejsning, og fokuseret stråle og defokuseret stråle kan også kombineres til svejsning.
7. Princip for dobbeltstrålelasersvejsning
3.1 Dobbeltstrålelasersvejsning af galvaniserede plader
Galvaniseret stålplade er det mest almindeligt anvendte materiale i bilindustrien.Smeltepunktet for stål er omkring 1500°C, mens kogepunktet for zink kun er 906°C.Når man bruger fusionssvejsemetoden, dannes der derfor normalt en stor mængde zinkdamp, hvilket får svejseprocessen til at være ustabil., der danner porer i svejsningen.For lapsamlinger sker fordampningen af det galvaniserede lag ikke kun på over- og underfladen, men sker også ved fugefladen.Under svejseprocessen kommer zinkdamp hurtigt ud af smeltebassinet i nogle områder, mens det i andre områder er svært for zinkdamp at undslippe fra smeltebassinet.På overfladen af poolen er svejsekvaliteten meget ustabil.
Dobbeltstrålelasersvejsning kan løse svejsekvalitetsproblemerne forårsaget af zinkdamp.En metode er at kontrollere eksistenstiden og afkølingshastigheden af den smeltede pool ved rimeligt at matche energien af de to bjælker for at lette udslip af zinkdamp;den anden metode er Frigivelse af zinkdamp ved forstansning eller riller.Som vist i figur 6-31 anvendes CO2-laser til svejsning.YAG-laseren er foran CO2-laseren og bruges til at bore huller eller skære riller.De forbehandlede huller eller riller giver en flugtvej for zinkdamp, der dannes under efterfølgende svejsning, hvilket forhindrer den i at forblive i smeltebadet og danner defekter.
3.2 Dobbeltstrålelasersvejsning af aluminiumslegering
På grund af de særlige ydeevneegenskaber for aluminiumslegeringsmaterialer er der følgende vanskeligheder ved at bruge lasersvejsning [39]: aluminiumslegering har en lav absorptionshastighed af laser, og den indledende reflektionsevne af CO2-laserstråleoverfladen overstiger 90%;aluminiumslegering laser svejsesømme er nemme at fremstille Porøsitet, revner;afbrænding af legeringselementer under svejsning osv. Ved brug af enkeltlasersvejsning er det svært at etablere nøglehullet og bevare stabiliteten.Dobbeltstrålelasersvejsning kan øge størrelsen af nøglehullet, hvilket gør det svært for nøglehullet at lukke, hvilket er gavnligt for gasudledning.Det kan også reducere afkølingshastigheden og reducere forekomsten af porer og svejserevner.Da svejseprocessen er mere stabil, og mængden af sprøjt reduceres, er svejseoverfladeformen opnået ved dobbeltstrålesvejsning af aluminiumslegeringer også væsentligt bedre end ved enkeltstrålesvejsning.Figur 6-32 viser udseendet af svejsesømmen af 3 mm tyk aluminiumslegeringsstødsvejsning med CO2-enkeltstrålelaser og dobbeltstrålelasersvejsning.
Forskning viser, at ved svejsning af 2 mm tyk 5000-serie aluminiumslegering, når afstanden mellem de to bjælker er 0,6~1,0 mm, er svejseprocessen relativt stabil, og den dannede nøglehulsåbning er større, hvilket er befordrende for fordampning og udslip af magnesium under svejseprocessen.Hvis afstanden mellem de to bjælker er for lille, vil svejseprocessen af en enkelt bjælke ikke være stabil.Hvis afstanden er for stor, vil svejsegennemtrængningen blive påvirket, som vist på figur 6-33.Derudover har energiforholdet mellem de to bjælker også stor betydning for svejsekvaliteten.Når de to bjælker med en afstand på 0,9 mm er arrangeret i serie til svejsning, bør energien af den foregående bjælke øges passende, så energiforholdet mellem de to bjælker før og efter er større end 1:1.Det er nyttigt at forbedre kvaliteten af svejsesømmen, øge smelteområdet og stadig opnå en glat og smuk svejsesøm, når svejsehastigheden er høj.
3.3 Dobbeltstrålesvejsning af plader med ulige tykkelse
I industriel produktion er det ofte nødvendigt at svejse to eller flere metalplader af forskellig tykkelse og form for at danne en splejset plade.Især i bilproduktion bliver anvendelsen af skræddersyede svejsede emner mere og mere udbredt.Ved at svejse plader med forskellige specifikationer, overfladebelægninger eller egenskaber kan styrken øges, hjælpematerialer reduceres og kvaliteten reduceres.Lasersvejsning af plader af forskellig tykkelse anvendes normalt til panelsvejsning.Et stort problem er, at pladerne, der skal svejses, skal præformes med højpræcisionskanter og sikre højpræcisionsmontering.Brugen af dobbeltstrålesvejsning af plader med ulige tykkelse kan tilpasses forskellige ændringer i pladespalter, stødsamlinger, relative tykkelser og pladematerialer.Den kan svejse plader med større kant- og mellemrumstolerancer og forbedre svejsehastigheden og svejsekvaliteten.
De vigtigste procesparametre for Shuangguangdongs svejsning af plader med ulige tykkelse kan opdeles i svejseparametre og pladeparametre, som vist på figuren.Svejseparametre omfatter styrken af de to laserstråler, svejsehastighed, fokusposition, svejsehovedvinkel, strålerotationsvinkel for dobbeltstrålestumpsamlingen og svejseforskydning osv. Bræddeparametre omfatter materialestørrelse, ydeevne, trimningsforhold, plademellemrum , osv. Effekten af de to laserstråler kan justeres separat i henhold til forskellige svejseformål.Fokuspositionen er generelt placeret på overfladen af den tynde plade for at opnå en stabil og effektiv svejseproces.Svejsehovedvinklen vælges normalt til at være omkring 6. Hvis tykkelsen af de to plader er relativt stor, kan der anvendes en positiv svejsehovedvinkel, det vil sige, at laseren vippes mod den tynde plade, som vist på billedet;når pladetykkelsen er relativt lille, kan en negativ svejsehovedvinkel anvendes.Svejseforskydningen er defineret som afstanden mellem laserfokus og kanten af den tykke plade.Ved at justere svejseforskydningen kan mængden af svejsebuler reduceres og et godt svejsetværsnit opnås.
Ved svejsning af plader med store mellemrum kan du øge den effektive strålevarmediameter ved at dreje den dobbelte strålevinkel for at opnå gode spaltefyldningsevner.Bredden af toppen af svejsningen bestemmes af den effektive strålediameter af de to laserstråler, det vil sige strålens rotationsvinkel.Jo større drejningsvinklen er, desto bredere er opvarmningsområdet for dobbeltstrålen, og jo større er bredden af den øverste del af svejsningen.De to laserstråler spiller forskellige roller i svejseprocessen.Den ene bruges hovedsageligt til at trænge igennem sømmen, mens den anden hovedsageligt bruges til at smelte det tykke plademateriale for at udfylde hullet.Som vist i figur 6-35, under en positiv stråledrejningsvinkel (den forreste stråle virker på den tykke plade, den bagerste stråle virker på svejsningen), falder den forreste stråle ind på den tykke plade for at opvarme og smelte materialet, og den følgende Laserstrålen skaber penetration.Den første laserstråle i fronten kan kun delvist smelte den tykke plade, men den bidrager i høj grad til svejseprocessen, fordi den ikke kun smelter siden af den tykke plade for bedre spaltefyldning, men også forsamler fugematerialet, så følgende bjælker Det er lettere at svejse gennem samlinger, hvilket giver mulighed for hurtigere svejsning.Ved dobbeltstrålesvejsning med negativ rotationsvinkel (den forreste bjælke virker på svejsningen, og den bagerste bjælke virker på den tykke plade), har de to bjælker præcis den modsatte effekt.Den førstnævnte bjælke smelter samlingen, og den sidstnævnte stråle smelter den tykke plade for at fylde den.hul.I dette tilfælde skal frontstrålen svejse gennem den kolde plade, og svejsehastigheden er langsommere end ved brug af en positiv strålerotationsvinkel.Og på grund af forvarmningseffekten af den tidligere stråle, vil sidstnævnte stråle smelte mere tykt plademateriale under samme effekt.I dette tilfælde bør effekten af sidstnævnte laserstråle reduceres passende.Til sammenligning kan brug af en positiv strålerotationsvinkel passende øge svejsehastigheden, og ved at bruge en negativ strålerotationsvinkel kan der opnås bedre udfyldning af mellemrum.Figur 6-36 viser indflydelsen af forskellige stråledrejningsvinkler på tværsnittet af svejsningen.
3.4 Dobbeltstrålelasersvejsning af store tykke plader Med forbedringen af lasereffektniveau og strålekvalitet er lasersvejsning af store tykke plader blevet en realitet.Men fordi højeffektlasere er dyre og svejsning af store tykke plader generelt kræver fyldmetal, er der visse begrænsninger i den faktiske produktion.Brugen af dobbeltstrålelasersvejseteknologi kan ikke kun øge lasereffekten, men også øge den effektive strålevarmediameter, øge evnen til at smelte fyldtråd, stabilisere lasernøglehullet, forbedre svejsestabiliteten og forbedre svejsekvaliteten.
Indlægstid: 29-apr-2024
