Mekanismen og undertrykkelsesskemaet for dannelse af lasersvejsesprøjt

Definition af stænkdefekt: Sprøjt ved svejsning refererer til de smeltede metaldråber, der udstødes fra den smeltede pool under svejseprocessen. Disse dråber kan falde på den omgivende arbejdsflade og forårsage ruhed og ujævnheder på overfladen og kan også forårsage tab af smeltet bassinkvalitet, hvilket resulterer i buler, eksplosionspunkter og andre defekter på svejseoverfladen, der påvirker svejsningens mekaniske egenskaber. .

Sprøjt ved svejsning refererer til de smeltede metaldråber, der udstødes fra den smeltede pool under svejseprocessen. Disse dråber kan falde på den omgivende arbejdsflade og forårsage ruhed og ujævnheder på overfladen og kan også forårsage tab af smeltet bassinkvalitet, hvilket resulterer i buler, eksplosionspunkter og andre defekter på svejseoverfladen, der påvirker svejsningens mekaniske egenskaber. .

Splash klassificering:

Små stænk: Størkningsdråber til stede ved kanten af ​​svejsesømmen og på materialets overflade, hvilket hovedsageligt påvirker udseendet og har ingen indflydelse på ydeevnen; Generelt er grænsen for at skelne, at dråben er mindre end 20 % af svejsesømmens smeltebredde;

 

Stort stænk: Der er kvalitetstab, manifesteret som buler, eksplosionspunkter, underskæringer osv. på overfladen af ​​svejsesømmen, hvilket kan føre til ujævn belastning og belastning, hvilket påvirker svejsesømmens ydeevne. Hovedfokus er på disse typer af defekter.

Proces for sprøjtningsforekomst:

Sprøjt viser sig som indsprøjtning af smeltet metal i den smeltede pool i en retning nogenlunde vinkelret på svejsevæskeoverfladen på grund af høj acceleration. Dette kan tydeligt ses på nedenstående figur, hvor væskesøjlen stiger op af svejsesmelten og nedbrydes til dråber og danner stænk.

Splash forekomst scene

Lasersvejsning er opdelt i termisk ledningsevne og dyb penetrationssvejsning.

Termisk ledningsevne svejsning har næsten ingen forekomst af sprøjt: Varme ledningsevne svejsning involverer hovedsageligt overførsel af varme fra overfladen af ​​materialet til det indre, med næsten ingen sprøjt genereret under processen. Processen involverer ikke alvorlig metalfordampning eller fysiske metallurgiske reaktioner.

Dyb penetreringssvejsning er hovedscenariet, hvor der opstår sprøjt: Dyb penetration svejsning involverer laser, der når direkte ind i materialet, overfører varme til materialet gennem nøglehuller, og procesreaktionen er intens, hvilket gør det til hovedscenariet, hvor sprøjt forekommer.

Som vist i ovenstående figur, bruger nogle forskere højhastighedsfotografering kombineret med højtemperatur gennemsigtigt glas til at observere nøglehullets bevægelsesstatus under lasersvejsning. Det kan konstateres, at laseren dybest set rammer nøglehullets forvæg, skubber væsken til at strømme nedad, forbigår nøglehullet og når halen af ​​det smeltede bassin. Positionen, hvor laseren modtages inde i nøglehullet, er ikke fast, og laseren er i en Fresnel-absorptionstilstand inde i nøglehullet. Faktisk er det en tilstand af flere brydninger og absorption, der opretholder eksistensen af ​​den smeltede poolvæske. Laserbrydningens position under hver proces ændres med vinklen på nøglehulsvæggen, hvilket får nøglehullet til at være i en vridende bevægelsestilstand. Laserbestrålingspositionen smelter, fordamper, udsættes for kraft og deformeres, så den peristaltiske vibration bevæger sig fremad.

 

Sammenligningen nævnt ovenfor bruger højtemperatur gennemsigtigt glas, hvilket faktisk svarer til et tværsnitsbillede af den smeltede pool. Når alt kommer til alt, er strømningstilstanden for den smeltede pool forskellig fra den virkelige situation. Derfor har nogle forskere brugt hurtigfrysningsteknologi. Under svejseprocessen fryses den smeltede pool hurtigt for at opnå den øjeblikkelige tilstand inde i nøglehullet. Det kan tydeligt ses, at laseren rammer forvæggen af ​​nøglehullet og danner et trin. Laseren virker på denne trinrille, skubber det smeltede bassin til at flyde nedad, udfylder nøglehulsmellemrummet under laserens fremadgående bevægelse og opnår dermed det omtrentlige flowretningsdiagram af flowet inde i nøglehullet i det rigtige smeltede bassin. Som vist i den højre figur driver metalrekyltrykket genereret ved laserablation af flydende metal det flydende smeltede bassin til at omgå frontvæggen. Nøglehullet bevæger sig mod halen af ​​den smeltede pool, bølger opad som et springvand bagfra og rammer overfladen af ​​den smeltede pool. På samme tid, på grund af overfladespændingen (jo lavere overfladespændingstemperaturen er, jo større er stødet), trækkes det flydende metal i halesmeltebassinet af overfladespændingen til at bevæge sig mod kanten af ​​smeltebassinet og størkner kontinuerligt . Det flydende metal, der kan størknes i fremtiden, cirkulerer tilbage ned til nøglehullets hale, og så videre.

Skematisk diagram af lasernøglehulssvejsning med dyb penetration: A: Svejseretning; B: Laserstråle; C: Nøglehul; D: Metaldamp, plasma; E: Beskyttelsesgas; F: Nøglehuls frontvæg (forsmeltningsslibning); G: Horisontal strømning af smeltet materiale gennem nøglehulsbanen; H: Smeltepuljens størkningsgrænseflade; I: Den nedadgående strømningsvej for den smeltede pool.

Interaktionsprocessen mellem laser og materiale: Laseren virker på materialets overflade og frembringer intens ablation. Materialet opvarmes først, smeltes og inddampes. Under den intense fordampningsproces bevæger metaldampen sig opad for at give den smeltede pool et nedadgående rekyltryk, hvilket resulterer i et nøglehul. Laseren går ind i nøglehullet og gennemgår flere emissions- og absorptionsprocesser, hvilket resulterer i en kontinuerlig tilførsel af metaldamp, der opretholder nøglehullet; Laseren virker hovedsageligt på nøglehullets forvæg, og fordampning sker hovedsageligt på nøglehullets forvæg. Rekyltrykket skubber det flydende metal fra forvæggen af ​​nøglehullet for at bevæge sig rundt om nøglehullet mod halen af ​​den smeltede pool. Væsken, der bevæger sig med høj hastighed rundt om nøglehullet, vil påvirke den smeltede pool opad og danne hævede bølger. Derefter, drevet af overfladespænding, bevæger den sig mod kanten og størkner i en sådan cyklus. Sprøjt forekommer hovedsageligt ved kanten af ​​nøglehulsåbningen, og det flydende metal på forvæggen vil med høj hastighed omgå nøglehullet og påvirke positionen af ​​den bagerste smeltede pool.


Indlægstid: 29. marts 2024