Dibandingkeun sareng téknologi las tradisional,las laserboga kaunggulan unparalleled dina akurasi las, efisiensi, reliabiliti, automation sarta aspék séjén. Dina taun-taun ayeuna, éta parantos ngembangkeun gancang dina widang mobil, énergi, éléktronika sareng widang sanésna, sareng dianggap salah sahiji téknologi manufaktur anu paling ngajangjikeun dina abad ka-21.
1. Tinjauan ganda-beamlas laser
Ganda-beamlas lasernyaéta ngagunakeun métode optik pikeun misahkeun laser sarua jadi dua sinar misah pikeun las, atawa ngagunakeun dua tipena béda lasers pikeun ngagabungkeun, kayaning laser CO2, Nd: YAG laser sarta kakuatan tinggi laser semikonduktor. Kabéh bisa digabungkeun. Ieu diusulkeun utamana pikeun ngajawab adaptability of las laser ka akurasi assembly, ngaronjatkeun stabilitas prosés las, sarta ngaronjatkeun kualitas weld nu. Ganda-beamlas lasertiasa merenah tur flexibly ngaluyukeun widang hawa las ku cara ngarobah rasio énergi beam, jarak beam, komo pola distribusi énergi dua balok laser, ngarobah pola ayana keyhole jeung pola aliran logam cair dina kolam renang molten. Nyadiakeun pilihan lega prosés las. Teu ngan boga kaunggulan badaglas laserpenetrasi, speed saum sareng precision tinggi, tapi ogé cocog pikeun bahan jeung sendi nu hese weld kalawan konvensional.las laser.
Pikeun ganda-beamlas laser, Urang bahas heula métode palaksanaan laser ganda-beam. Literatur komprehensif nunjukkeun yén aya dua cara utama pikeun ngahontal las balok ganda: fokus transmisi sareng fokus refleksi. Husus, hiji dihontal ku nyaluyukeun sudut sareng jarak dua laser ngaliwatan spion fokus sareng spion collimating. Anu sanésna dihontal ku ngagunakeun sumber laser teras fokus ngalangkungan kaca spion, kaca spion transmissive sareng kaca spion ngaganjel pikeun ngahontal sinar ganda. Pikeun metoda kahiji, aya utamana tilu bentuk. Bentuk kahiji nyaéta ngagandengkeun dua laser ngaliwatan serat optik sarta dibeulah jadi dua balok béda dina eunteung collimating sarua jeung eunteung fokus. Nu kadua nyaéta yén dua laser kaluaran sinar laser ngaliwatan huluna las masing-masing, sarta beam ganda kabentuk ku nyaluyukeun posisi spasial tina huluna las. Metodeu katilu nyaéta sinar laser anu mimiti dibeulah ngaliwatan dua kaca spion 1 jeung 2, lajeng fokus ku dua kaca spion fokus 3 jeung 4 mungguh. Posisi sareng jarak antara dua titik fokus tiasa disaluyukeun ku nyaluyukeun sudut dua kaca spion 3 sareng 4. Metodeu kadua nyaéta ngagunakeun laser solid-state pikeun ngabagi cahaya pikeun ngahontal balok ganda, sareng nyaluyukeun sudut sareng jarak ngaliwatan eunteung perspéktif jeung eunteung fokus. Dua gambar panungtungan dina baris kahiji di handap nembongkeun sistem spéktroskopi laser CO2. Eunteung datar diganti ku eunteung ngawangun ngaganjel sarta disimpen di hareup eunteung fokus pikeun meulah lampu pikeun ngahontal dual beam lampu paralel.
Saatos ngartos palaksanaan balok ganda, hayu urang ngenalkeun sakedap prinsip sareng metode las. Dina ganda-beamlas laserprosés, aya tilu arrangements beam umum, nyaéta susunan serial, susunan paralel jeung susunan hibrid. lawon, nyaeta, aya jarak dina duanana arah las sarta arah vertikal las. Ditémbongkeun saperti dina baris panungtungan inohong, nurutkeun kana wangun béda tina liang leutik tur pools molten nu muncul dina spasi titik béda salila prosés las serial, aranjeunna bisa salajengna dibagi kana melts tunggal. Aya tilu nagara bagian: kolam renang, kolam renang umum molten jeung kolam renang molten dipisahkeun. Karakteristik kolam renang molten tunggal sareng kolam renang molten anu dipisahkeun sami sareng anu tunggallas laser, ditémbongkeun saperti dina diagram simulasi numerik. Aya épék prosés béda pikeun tipena béda.
Tipe 1: Dina spasi titik nu tangtu, dua keyholes beam ngabentuk keyhole badag umum dina kolam renang molten sarua; pikeun tipe 1, ieu dilaporkeun yén hiji beam cahaya dipaké pikeun nyieun liang leutik, sarta beam séjén cahaya dipaké pikeun las perlakuan panas, nu bisa éféktif ngaronjatkeun sipat struktural baja karbon tinggi na baja alloy.
Tipe 2: Ningkatkeun spasi titik dina kolam renang molten sarua, misahkeun dua balok kana dua keyholes bebas, sarta ngarobah pola aliran kolam renang molten; pikeun tipe 2, fungsi na sarua jeung dua las beam éléktron, Ngurangan spatter weld na welds teratur dina panjang fokus luyu.
Tipe 3: Salajengna ningkatkeun spasi titik sarta ngarobah rasio énergi dua balok, ku kituna salah sahiji dua balok dipaké salaku sumber panas pikeun ngalakukeun pre-las atawa pos-las processing salila prosés las, sarta balok lianna. dipaké pikeun ngahasilkeun leutik liang . Pikeun tipe 3, ulikan kapanggih yén dua balok ngabentuk keyhole a, liang leutik teu gampang ambruk, sarta weld teu gampang pikeun ngahasilkeun pori.
2. Pangaruh prosés las dina kualitas las
Pangaruh rasio beam-énergi serial on formasi kelim las
Nalika kakuatan laser 2kW, laju las 45 mm / s, jumlah defocus 0mm, sareng jarak beam 3 mm, bentuk permukaan las nalika ngarobih RS (RS = 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) ditémbongkeun dina gambar. Nalika RS = 0,50 jeung 2,00, las ieu dented ka extent gede, tur aya deui spatter dina ujung las, tanpa ngabentuk pola skala lauk biasa. Ieu kusabab nalika rasio énergi beam teuing leutik atawa badag teuing, énergi laser teuing kentel, ngabalukarkeun pinhole laser mun oscillate leuwih serius salila prosés las, sarta tekanan recoil tina uap ngabalukarkeun ejection na splashing tina molten. kolam renang logam dina kolam renang molten; Input panas kaleuleuwihan ngabalukarkeun jero penetrasi kolam renang molten dina sisi alloy aluminium badag teuing, ngabalukarkeun depresi dina aksi gravitasi. Nalika RS = 0,67 jeung 1,50, pola skala lauk dina beungeut weld nyaeta seragam, bentuk weld téh leuwih geulis, sarta euweuh katempo las retakan panas, pori sarta defects las séjén dina beungeut weld. Bentuk cross-bagian tina welds kalawan babandingan énergi beam béda RS ditémbongkeun saperti dina gambar. The cross-bagian tina welds aya dina has "bentuk gelas anggur", nunjukkeun yén prosés las dilumangsungkeun dina modeu las penetrasi jero laser. RS boga pangaruh penting dina jero penetrasi P2 las di sisi alloy aluminium. Nalika rasio énergi sinar RS = 0,5, P2 nyaéta 1203,2 microns. Nalika rasio énergi sinar nyaéta RS = 0,67 sareng 1,5, P2 dikirangan sacara signifikan, nyaéta masing-masing 403,3 mikron sareng 93,6 mikron. Nalika rasio énergi beam RS = 2, jero penetrasi las tina bagian cross gabungan nyaeta 1151,6 microns.
Pangaruh rasio beam-énergi paralel dina formasi kelim las
Nalika kakuatan laser nyaéta 2.8kW, laju las nyaéta 33mm / s, jumlah defocus nyaéta 0mm, sareng jarak beam nyaéta 1mm, permukaan las dicandak ku cara ngarobah rasio énergi beam (RS = 0,25, 0,5, 0,67, 1,5). , 2, 4) Penampilan ditémbongkeun dina gambar. Nalika RS = 2, pola skala lauk dina beungeut weld relatif henteu teratur. Beungeut weld diala ku lima babandingan énergi beam béda séjén kabentuk ogé, tur euweuh defects katempo kayaning pori na spatter. Ku alatan éta, dibandingkeun jeung serial dual-beamlas laser, Beungeut weld ngagunakeun paralel dual-balok leuwih seragam jeung geulis. Nalika RS = 0,25, aya hiji depresi slight dina las; salaku babandingan énergi beam laun naek (RS = 0,5, 0,67 jeung 1,5), beungeut weld seragam jeung euweuh depresi kabentuk; kumaha oge, lamun rasio énergi beam naek salajengna (RS = 1,50, 2,00), tapi aya depressions dina beungeut weld nu. Nalika rasio énergi beam RS = 0,25, 1,5 jeung 2, bentuk cross-sectional weld nyaeta "gelas anggur ngawangun"; nalika RS = 0,50, 0,67 jeung 1, bentuk cross-sectional las "corong ngawangun". Nalika RS = 4, teu ngan retakan dihasilkeun dina handap weld nu, tapi ogé sababaraha pori dihasilkeun dina bagian tengah jeung handap weld nu. Nalika RS = 2, pori prosés badag muncul di jero las, tapi euweuh retakan némbongan. Nalika RS = 0,5, 0,67 jeung 1,5, jero penetrasi P2 las dina sisi alloy aluminium leuwih leutik, sarta cross-bagian weld kabentuk ogé sarta euweuh defects las atra kabentuk. Ieu nunjukeun yen rasio énergi beam salila paralel dual-beam las laser ogé boga dampak penting dina penetrasi las sarta defects las.
Balok paralel - pangaruh jarak balok dina formasi kelim las
Nalika kakuatan laser nyaéta 2.8kW, laju las nyaéta 33mm / s, jumlah defocus nyaéta 0mm, sareng rasio énergi beam RS = 0.67, robih jarak beam (d = 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) pikeun kéngingkeun morfologi permukaan weld sakumaha gambar nembongkeun. Nalika d = 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, beungeut weld lemes jeung datar, sarta bentukna geulis; pola skala lauk las téh biasa tur geulis, tur euweuh pori katempo, retakan na defects séjén. Ku alatan éta, dina kaayaan opat jarak beam, beungeut weld kabentuk ogé. Sajaba ti éta, nalika d = 2 mm, dua welds béda kabentuk, nu nunjukeun yen dua sinar laser paralel euweuh meta dina kolam renang molten, sarta teu bisa ngabentuk hiji las hibrid laser dual-beam éféktif. Nalika jarak beam nyaeta 0,5mm, weld nyaeta "corong ngawangun", jero penetrasi P2 las di sisi alloy aluminium 712,9 microns, tur euweuh retakan, pori sarta defects séjén jero weld nu. Nalika jarak beam terus ningkat, jero penetrasi P2 las di sisi alloy aluminium turun sacara signifikan. Nalika jarak beam 1 mm, jero penetrasi las dina sisi alloy aluminium ngan 94,2 microns. Salaku jarak beam naek salajengna, weld teu ngabentuk penetrasi éféktif dina samping alloy aluminium. Ku alatan éta, nalika jarak beam nyaeta 0.5mm, pangaruh rekombinasi ganda-beam anu pangalusna. Salaku jarak beam naek, input panas las nurun sharply, sarta efek dua-beam laser rekombinasi laun jadi goréng.
Beda dina morfologi weld disababkeun ku aliran béda jeung cooling solidification tina kolam renang molten salila prosés las. Metoda simulasi numeris teu ukur bisa nyieun analisis stress tina kolam renang molten leuwih intuitif, tapi ogé ngurangan biaya ékspérimén. Gambar di handap nembongkeun parobahan dina kolam renang sisi ngalembereh ku balok tunggal, arrangements béda jeung spasi titik. Kacindekan utama ngawengku: (1) Salila single-beamlas laserprosés, jero liang kolam renang molten teh deepest, aya fenomena runtuhna liang, témbok liang henteu teratur, sarta sebaran widang aliran deukeut témbok liang henteu rata; deukeut beungeut pungkur ti kolam renang molten reflow kuat, tur aya reflow luhur di handapeun kolam renang molten; distribusi médan aliran tina kolam renang molten permukaan relatif seragam jeung slow, sarta rubak kolam renang molten henteu rata sapanjang arah jero. Aya gangguan disababkeun ku tekenan recoil témbok dina kolam renang molten antara liang leutik di ganda-beam.las laser, sarta eta salawasna aya sapanjang arah jero tina liang leutik. Nalika jarak antara dua balok terus ningkat, dénsitas énergi balok laun-laun transisi tina hiji puncak tunggal ka kaayaan puncak ganda. Aya nilai minimum antara dua puncak, sarta dénsitas énergi laun ngurangan. (2) Pikeun ganda-beamlas laser, Nalika jarak titik nyaéta 0-0.5mm, jero kolam renang molten liang leutik nurun saeutik, sarta sakabéh molten kabiasaan aliran kolam renang téh sarupa jeung single-beam.las laser; nalika spasi titik luhur 1mm, liang leutik sagemblengna dipisahkeun, sarta salila prosés las ampir euweuh interaksi antara dua lasers, nu sarua jeung dua padeukeut / dua paralel las laser single-beam kalawan kakuatan 1750W. Aya ampir euweuh pangaruh preheating, sarta kabiasaan aliran kolam renang molten téh sarupa jeung nu las laser single-beam. (3) Nalika jarak titik nyaéta 0.5-1mm, permukaan témbok liang leutik langkung datar dina dua susunan, jerona liang leutik laun-laun turun, sareng bagian handapna laun-laun misah. Gangguan antara liang leutik sareng aliran kolam renang molten permukaan nyaéta 0.8mm. Pangkuatna. Pikeun las serial, panjang kolam renang molten laun naek, rubak teh pangbadagna nalika spasi titik 0.8mm, sarta pangaruh preheating paling atra nalika spasi titik 0.8mm. Pangaruh gaya Marangoni laun weakens, sarta leuwih cairan logam ngalir ka dua sisi kolam renang molten. Jieun sebaran lebar ngalembereh leuwih seragam. Pikeun las paralel, lebar kolam renang molten laun naek, sarta panjangna maksimum dina 0.8mm, tapi euweuh pangaruh preheating; reflow deukeut beungeut disababkeun ku gaya Marangoni salawasna aya, sarta reflow ka handap dina handapeun liang leutik laun disappears; médan aliran cross-sectional teu jadi alus sakumaha kuat dina runtuyan, gangguan boro mangaruhan aliran dina dua sisi kolam renang molten, sarta lebar molten disebarkeun unevenly.
waktos pos: Oct-12-2023
