An'anaviy payvandlash texnologiyasi bilan solishtirganda,lazerli payvandlashpayvandlashning aniqligi, samaradorligi, ishonchliligi, avtomatlashtirish va boshqa jihatlar bo'yicha misli ko'rilmagan afzalliklarga ega. So'nggi yillarda u avtomobilsozlik, energetika, elektronika va boshqa sohalarda jadal rivojlandi va XXI asrning eng istiqbolli ishlab chiqarish texnologiyalaridan biri hisoblanadi.
1. Ikki nurli nurga umumiy nuqtailazerli payvandlash
Ikki nurlilazerli payvandlashpayvandlash uchun bir xil lazerni ikkita alohida yorug'lik nuriga ajratish uchun optik usullardan foydalanish yoki CO2 lazer, Nd: YAG lazer va yuqori quvvatli yarimo'tkazgich lazer kabi ikkita turli turdagi lazerlarni birlashtirish uchun ishlatishdir. Hammasi birlashtirilishi mumkin. Asosan lazerli payvandlashning yig'ish aniqligiga moslashishini hal qilish, payvandlash jarayonining barqarorligini yaxshilash va payvand sifatini yaxshilash taklif qilindi. Ikki nurlilazerli payvandlashnurning energiya nisbati, nur oralig'i va hatto ikkita lazer nurlarining energiya taqsimoti naqshini o'zgartirish, kalit teshigining mavjudligi naqshini va eritilgan hovuzdagi suyuq metallning oqim sxemasini o'zgartirish orqali payvandlash harorati maydonini qulay va moslashuvchan tarzda sozlashi mumkin. Payvandlash jarayonlarining kengroq tanlovini ta'minlaydi. Bu nafaqat katta afzalliklarga egalazerli payvandlashpenetratsion, tez tezlik va yuqori aniqlik, lekin an'anaviy payvandlash qiyin bo'lgan materiallar va bo'g'inlar uchun ham javob beradi.lazerli payvandlash.
Ikki nurli uchunlazerli payvandlash, biz birinchi navbatda ikki nurli lazerni amalga oshirish usullarini muhokama qilamiz. Keng qamrovli adabiyotlar shuni ko'rsatadiki, ikkita nurli payvandlashga erishishning ikkita asosiy usuli bor: uzatish fokuslash va aks ettirish. Xususan, ikkita lazerning burchagi va oralig'ini to'g'rilash nometall va nometalllarni yig'ish orqali amalga oshiriladi. Ikkinchisiga lazer manbasi yordamida erishiladi, so'ngra ikkita nurga erishish uchun aks ettiruvchi nometall, transmissiv nometall va xanjar shaklidagi nometall orqali fokuslanadi. Birinchi usul uchun asosan uchta shakl mavjud. Birinchi shakl ikkita lazerni optik tolalar orqali ulash va ularni bir xil kolimatsiya qiluvchi oyna va fokuslash oynasi ostida ikki xil nurga bo'lishdir. Ikkinchisi, ikkita lazer mos keladigan payvandlash boshlari orqali lazer nurlarini chiqaradi va payvandlash boshlarining fazoviy holatini sozlash orqali ikkita nur hosil bo'ladi. Uchinchi usul shundan iboratki, lazer nurlari birinchi navbatda ikkita nometall 1 va 2 orqali bo'linadi, so'ngra mos ravishda ikkita fokuslovchi nometall 3 va 4 tomonidan fokuslanadi. Ikki fokusli nuqta orasidagi joy va masofa ikkita fokuslovchi nometall 3 va 4 burchaklarini sozlash orqali sozlanishi mumkin. Ikkinchi usul esa ikki nurlanishga erishish uchun yorugʻlikni boʻlish uchun qattiq holatdagi lazerdan foydalanish va burchak va burchakni sozlashdir. istiqbolli oyna va fokusli oyna orqali masofa. Quyidagi birinchi qatordagi oxirgi ikkita rasm CO2 lazerining spektroskopik tizimini ko'rsatadi. Yassi oyna xanjar shaklidagi oyna bilan almashtiriladi va ikki nurli parallel yorug'likka erishish uchun yorug'likni bo'lish uchun fokusli oyna oldiga qo'yiladi.
Ikkita nurni amalga oshirishni tushunganingizdan so'ng, keling, payvandlash tamoyillari va usullarini qisqacha tanishtiramiz. Ikki nurli nurdalazerli payvandlashjarayonda uchta umumiy nurlanish tartibi mavjud, ya'ni ketma-ket tartibga solish, parallel joylashtirish va gibrid tartibga solish. mato, ya'ni payvandlash yo'nalishida ham, payvandlash vertikal yo'nalishida ham masofa mavjud. Shaklning oxirgi qatorida ko'rsatilganidek, ketma-ket payvandlash jarayonida turli nuqta oralig'ida paydo bo'ladigan kichik teshiklar va eritilgan hovuzlarning turli shakllariga ko'ra, ularni yana bitta eritmalarga bo'lish mumkin. Uchta holat mavjud: hovuz, umumiy eritilgan hovuz va ajratilgan erigan hovuz. Yagona eritilgan hovuz va ajratilgan erigan hovuzning xususiyatlari bitta eritilgan hovuzga o'xshaydilazerli payvandlash, raqamli simulyatsiya diagrammasida ko'rsatilganidek. Har xil turlar uchun turli xil jarayon effektlari mavjud.
1-toifa: ma'lum bir nuqta oralig'ida ikkita nurli kalit teshiklari bir xil eritilgan hovuzda umumiy katta kalit teshigini hosil qiladi; 1-toifa uchun bitta yorug'lik nuri kichik teshik yaratish uchun ishlatiladi va boshqa yorug'lik nuri issiqlik bilan ishlov berish uchun payvandlash uchun ishlatiladi, bu yuqori karbonli po'lat va qotishma po'latning strukturaviy xususiyatlarini samarali yaxshilashi mumkin.
2-toifa: bir xil eritilgan hovuzdagi nuqta oralig'ini oshiring, ikkita nurni ikkita mustaqil kalit teshigiga ajrating va eritilgan hovuzning oqim sxemasini o'zgartiring; 2-tur uchun uning vazifasi ikkita elektron nurli payvandlashga teng, Tegishli fokus uzunligida payvand choki va tartibsiz choklarni kamaytiradi.
3-toifa: nuqta oralig'ini yanada oshiring va ikkita nurning energiya nisbatini o'zgartiring, shunda ikkita nurdan biri payvandlash jarayonida payvandlashdan oldingi yoki payvandlashdan keyingi ishlov berish uchun issiqlik manbai sifatida ishlatiladi, ikkinchisi esa kichik teshiklarni hosil qilish uchun ishlatiladi. 3-tur uchun tadqiqot shuni ko'rsatdiki, ikkita nurning kalit teshigi hosil bo'lishi, kichik teshikning qulashi oson emas va payvand chokining teshiklarni ishlab chiqarish oson emas.
2. Payvandlash jarayonining payvandlash sifatiga ta'siri
Ketma-ket nur-energiya nisbatining payvand choki shakllanishiga ta'siri
Lazer quvvati 2 kVt bo'lsa, payvandlash tezligi 45 mm / s, defokus miqdori 0 mm va nur oralig'i 3 mm bo'lsa, RS ni o'zgartirganda (RS = 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) payvand choki shakli quyidagicha bo'ladi. rasmda ko'rsatilgan. RS=0,50 va 2,00 bo‘lganda, payvand choki ko‘proq chayqaladi va payvand chokining chetida oddiy baliq shkalasi naqshlarini hosil qilmasdan, ko‘proq chayqaladi. Buning sababi shundaki, nurlanish energiyasi nisbati juda kichik yoki juda katta bo'lsa, lazer energiyasi juda konsentratsiyalangan bo'lib, payvandlash jarayonida lazer teshigi jiddiyroq tebranadi va bug'ning orqaga qaytish bosimi eritilgan suyuqlikning chiqishi va sachrashiga olib keladi. eritilgan hovuzdagi metall hovuz; Haddan tashqari issiqlik kiritish alyuminiy qotishma tomonidagi erigan hovuzning kirib borish chuqurligini juda katta bo'lishiga olib keladi, bu esa tortishish ta'sirida tushkunlikka olib keladi. RS = 0,67 va 1,50 bo'lganda, payvand choki yuzasida baliq shkalasi naqshlari bir xil bo'ladi, payvand shakli yanada chiroyli bo'ladi va payvandlash yuzasida ko'rinadigan issiq yoriqlar, teshiklar va boshqa payvandlash nuqsonlari yo'q. Turli nurlarning energiya nisbati RS bo'lgan payvand choklarining kesma shakllari rasmda ko'rsatilganidek. Payvand choklarining kesishishi odatdagi "sharob shishasi shaklida" bo'lib, bu payvandlash jarayoni lazerli chuqur penetratsion payvandlash rejimida amalga oshirilganligini ko'rsatadi. RS alyuminiy qotishma tomonida payvand chokining P2 penetratsion chuqurligiga muhim ta'sir ko'rsatadi. Nurning energiya nisbati RS=0,5 bo'lsa, P2 1203,2 mikronni tashkil qiladi. Nur energiyasining nisbati RS=0,67 va 1,5 bo'lsa, P2 sezilarli darajada kamayadi, bu mos ravishda 403,3 mikron va 93,6 mikron. Nurning energiya nisbati RS=2 bo'lganda, qo'shma kesmaning payvand chokining kirib borish chuqurligi 1151,6 mikronni tashkil qiladi.
Parallel nur-energiya nisbatining payvand choki shakllanishiga ta'siri
Lazer kuchi 2,8 kVt, payvandlash tezligi 33 mm / s, defokus miqdori 0 mm va nur oralig'i 1 mm bo'lsa, payvand yuzasi nurlanish energiyasi nisbatini o'zgartirish orqali olinadi (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5). , 2, 4) Tashqi ko'rinish rasmda ko'rsatilgan. RS=2 bo'lganda, payvand choki yuzasida baliq shkalasi naqshlari nisbatan tartibsiz bo'ladi. Boshqa besh xil nurli energiya nisbati bilan olingan payvand chokining yuzasi yaxshi shakllangan bo'lib, gözenekler va chayqalish kabi ko'rinadigan nuqsonlar yo'q. Shuning uchun, ketma-ket ikki nurli bilan solishtirgandalazerli payvandlash, parallel dual-nurlar yordamida payvand yuzasi yanada bir xil va chiroyli. RS=0,25 bo'lganda payvand chokida ozgina tushkunlik mavjud; nurning energiya nisbati asta-sekin o'sib borishi bilan (RS=0,5, 0,67 va 1,5), payvand chokining yuzasi bir xil bo'ladi va hech qanday tushkunlik hosil bo'lmaydi; shu bilan birga, nurning energiya nisbati yanada oshganda (RS=1,50, 2,00), lekin payvand choki yuzasida depressiyalar mavjud. Nurning energiya nisbati RS=0,25, 1,5 va 2 bo'lganda, payvandning kesma shakli "sharob stakan shaklida"; RS=0,50, 0,67 va 1 bo‘lganda payvand chokining ko‘ndalang kesimi shakli “voni shaklida” bo‘ladi. RS=4 bo'lganda chokning pastki qismida nafaqat yoriqlar, balki chokning o'rta va pastki qismida ham ba'zi teshiklar hosil bo'ladi. RS=2 bo'lganda, payvand choki ichida katta texnologik teshiklar paydo bo'ladi, lekin yoriqlar paydo bo'lmaydi. RS=0,5, 0,67 va 1,5 bo‘lganda, alyuminiy qotishma tomonidagi payvand chokining P2 kirib borish chuqurligi kichikroq bo‘ladi va chokning kesma qismi yaxshi hosil bo‘ladi va aniq payvandlash nuqsonlari hosil bo‘lmaydi. Bu shuni ko'rsatadiki, parallel ikki nurli lazerli payvandlash paytida nurning energiya nisbati payvand chokining kirib borishi va payvandlash nuqsonlariga ham muhim ta'sir ko'rsatadi.
Parallel nur - nur oralig'ining payvandlash choki shakllanishiga ta'siri
Lazer kuchi 2,8 kVt, payvandlash tezligi 33 mm / s, defokus miqdori 0 mm va nurning energiya nisbati RS = 0,67 bo'lsa, olish uchun nur oralig'ini o'zgartiring (d = 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm). rasmda ko'rsatilganidek, payvand choki yuzasi morfologiyasi. d=0,5mm, 1mm, 1,5mm, 2mm bo'lganda payvand chokining yuzasi silliq va tekis, shakli chiroyli bo'ladi; payvand chokining baliq shkalasi namunasi muntazam va chiroyli bo'lib, ko'rinadigan teshiklar, yoriqlar va boshqa nuqsonlar yo'q. Shuning uchun, to'rtta nur oralig'i sharoitida payvand yuzasi yaxshi hosil bo'ladi. Bundan tashqari, d=2 mm bo'lganda, ikkita turli xil chok hosil bo'ladi, bu ikkita parallel lazer nurlari endi eritilgan hovuzga ta'sir qilmasligini va samarali ikki nurli lazer gibrid payvandlashni hosil qila olmasligini ko'rsatadi. Nur oralig'i 0,5 mm bo'lsa, payvand "huni shaklida", alyuminiy qotishma tomonidagi payvandning P2 penetratsion chuqurligi 712,9 mikronni tashkil qiladi va payvand choki ichida yoriqlar, teshiklar va boshqa nuqsonlar yo'q. Nur oralig'i o'sishda davom etar ekan, alyuminiy qotishma tomonidagi payvandning P2 penetratsion chuqurligi sezilarli darajada kamayadi. Nur oralig'i 1 mm bo'lsa, alyuminiy qotishma tomonidagi payvandning penetratsion chuqurligi faqat 94,2 mikronni tashkil qiladi. Nur oralig'i yanada ortib borayotganligi sababli, payvandlash alyuminiy qotishma tomonida samarali penetratsiyani hosil qilmaydi. Shuning uchun, nur oralig'i 0,5 mm bo'lsa, ikki nurli rekombinatsiya effekti eng yaxshisidir. Nur oralig'i oshgani sayin, payvandlash issiqlik kirishi keskin kamayadi va ikki nurli lazer rekombinatsiya ta'siri asta-sekin yomonlashadi.
Payvand choki morfologiyasidagi farq payvandlash jarayonida eritilgan hovuzning turli xil oqim va sovutish qotib qolishi bilan bog'liq. Raqamli simulyatsiya usuli nafaqat eritilgan hovuzning stress tahlilini yanada intuitiv qilish, balki eksperimental xarajatlarni ham kamaytirishi mumkin. Quyidagi rasmda bitta nur, turli xil tartibga solish va nuqta oralig'i bilan yonma-yon eritish hovuzidagi o'zgarishlar ko'rsatilgan. Asosiy xulosalar quyidagilarni o'z ichiga oladi: (1) Yagona nurlanish paytidalazerli payvandlashjarayon, eritilgan hovuz teshigining chuqurligi eng chuqurdir, teshikning qulashi fenomeni mavjud, teshik devori tartibsiz va teshik devori yaqinidagi oqim maydonining taqsimlanishi notekis; erigan hovuzning orqa yuzasi yaqinida Qayta oqim kuchli va erigan hovuzning pastki qismida yuqoriga qarab qayta oqim mavjud; sirt erigan hovuzning oqim maydoni taqsimoti nisbatan bir xil va sekin, va eritilgan hovuzning kengligi chuqurlik yo'nalishi bo'yicha notekis. Eritilgan suv havzasida er-xotin nurli kichik teshiklar orasidagi devorning orqaga qaytish bosimi tufayli buzilish mavjudlazerli payvandlash, va u har doim kichik teshiklarning chuqurlik yo'nalishi bo'ylab mavjud. Ikki nur orasidagi masofa ortib borishda davom etar ekan, nurning energiya zichligi asta-sekin bir cho'qqidan ikkita cho'qqi holatiga o'tadi. Ikki tepalik orasida minimal qiymat mavjud va energiya zichligi asta-sekin kamayadi. (2) Ikki nurli uchunlazerli payvandlash, nuqta oralig'i 0-0,5 mm bo'lsa, eritilgan hovuzning kichik teshiklarining chuqurligi biroz kamayadi va umumiy erigan hovuz oqimi harakati bitta nurli oqimga o'xshaydi.lazerli payvandlash; nuqta oralig'i 1 mm dan yuqori bo'lsa, kichik teshiklar butunlay ajratiladi va payvandlash jarayonida ikkita lazer o'rtasida deyarli hech qanday shovqin yo'q, bu 1750 Vt quvvatga ega ikkita ketma-ket / ikkita parallel bitta nurli lazerli payvandlashga teng. Oldindan isitish effekti deyarli yo'q va eritilgan hovuz oqimi harakati bir nurli lazerli payvandlashga o'xshaydi. (3) Spot oralig'i 0,5-1 mm bo'lsa, kichik teshiklarning devor yuzasi ikkita tartibga solishda tekisroq bo'ladi, kichik teshiklarning chuqurligi asta-sekin kamayadi va pastki qism asta-sekin ajralib chiqadi. Kichik teshiklar va sirt erigan hovuz oqimi o'rtasidagi buzilish 0,8 mm. Eng kuchli. Ketma-ket payvandlash uchun eritilgan hovuzning uzunligi asta-sekin o'sib boradi, nuqta oralig'i 0,8 mm bo'lsa, kengligi eng katta bo'ladi va nuqta oralig'i 0,8 mm bo'lsa, oldindan isitish effekti eng aniq bo'ladi. Marangoni kuchining ta'siri asta-sekin zaiflashadi va eritilgan hovuzning har ikki tomoniga ko'proq metall suyuqlik oqadi. Eritma kengligi taqsimotini bir xilda qiling. Parallel payvandlash uchun eritilgan hovuzning kengligi asta-sekin o'sib boradi va uzunligi maksimal 0,8 mm, lekin oldindan isitish effekti yo'q; marangoni kuchidan kelib chiqqan sirt yaqinidagi qayta oqim har doim mavjud bo'lib, kichik tuynukning pastki qismida pastga qarab qayta oqim asta-sekin yo'qoladi; tasavvurlar oqimi maydoni unchalik yaxshi emas U ketma-ket kuchli, buzilish erigan hovuzning har ikki tomonidagi oqimga deyarli ta'sir qilmaydi va eritilgan kenglik notekis taqsimlanadi.
Xabar vaqti: 2023 yil 12 oktyabr
