Ikki nurli payvandlash usuli, asosan, moslashuvchanlikni hal qilish uchun taklif qilinganlazerli payvandlashyig'ish aniqligiga erishish, payvandlash jarayonining barqarorligini oshirish va payvandlash sifatini yaxshilash, ayniqsa yupqa plastinkali payvandlash va alyuminiy qotishmali payvandlash uchun. Ikki nurli lazerli payvandlash bir xil lazerni payvandlash uchun ikkita alohida yorug'lik nuriga ajratish uchun optik usullardan foydalanishi mumkin. Shuningdek, u birlashtirish uchun ikki xil turdagi lazerlardan, CO2 lazeridan, Nd:YAG lazeridan va yuqori quvvatli yarimo'tkazgichli lazerdan foydalanishi mumkin. Ikki nurning nur energiyasini, nur oralig'ini va hatto energiya taqsimlash naqshini o'zgartirish orqali payvandlash harorati maydonini qulay va moslashuvchan tarzda sozlash mumkin, bu teshiklarning mavjudligi naqshini va eritilgan hovuzdagi suyuq metallning oqim naqshini o'zgartiradi, bu esa payvandlash jarayoni uchun yaxshiroq yechimni taqdim etadi. Tanlovning keng maydoni bitta nurli lazerli payvandlash bilan tengsizdir. U nafaqat katta lazerli payvandlash penetratsiyasi, tez tezlik va yuqori aniqlik afzalliklariga ega, balki an'anaviy lazerli payvandlash bilan payvandlash qiyin bo'lgan materiallar va bo'g'inlarga ham katta moslashuvchanlikka ega.
Prinsipiikki nurli lazerli payvandlash
Ikki nurli payvandlash payvandlash jarayonida bir vaqtning o'zida ikkita lazer nuridan foydalanishni anglatadi. Nurlarning joylashuvi, nurlar oralig'i, ikkita nur orasidagi burchak, fokuslanish holati va ikkita nurning energiya nisbati - bularning barchasi ikki nurli lazerli payvandlashda tegishli sozlamalardir. Odatda, payvandlash jarayonida qo'shaloq nurlarni joylashtirishning odatda ikkita usuli mavjud. Rasmda ko'rsatilganidek, biri payvandlash yo'nalishi bo'ylab ketma-ket joylashtiriladi. Bu joylashuv eritilgan hovuzning sovutish tezligini kamaytirishi mumkin. Payvandning qattiqlashish tendentsiyasini va g'ovaklarning paydo bo'lishini kamaytiradi. Ikkinchisi esa, payvandlash oralig'iga moslashuvchanlikni yaxshilash uchun ularni payvandning ikkala tomoniga yonma-yon yoki ko'ndalang joylashtirishdir.
Ikki nurli lazerli payvandlash printsipi
Ikki nurli payvandlash payvandlash jarayonida bir vaqtning o'zida ikkita lazer nuridan foydalanishni anglatadi. Nurlarning joylashuvi, nurlar oralig'i, ikkita nur orasidagi burchak, fokuslanish holati va ikkita nurning energiya nisbati - bularning barchasi ikki nurli lazerli payvandlashda tegishli sozlamalardir. Odatda, payvandlash jarayonida qo'shaloq nurlarni joylashtirishning odatda ikkita usuli mavjud. Rasmda ko'rsatilganidek, biri payvandlash yo'nalishi bo'ylab ketma-ket joylashtiriladi. Bu joylashuv eritilgan hovuzning sovutish tezligini kamaytirishi mumkin. Payvandning qattiqlashish tendentsiyasini va g'ovaklarning paydo bo'lishini kamaytiradi. Ikkinchisi esa, payvandlash oralig'iga moslashuvchanlikni yaxshilash uchun ularni payvandning ikkala tomoniga yonma-yon yoki ko'ndalang joylashtirishdir.
Tandemli joylashtirilgan ikki nurli lazerli payvandlash tizimi uchun quyidagi rasmda ko'rsatilgandek, old va orqa nurlar orasidagi masofaga qarab uch xil payvandlash mexanizmi mavjud.
1. Birinchi turdagi payvandlash mexanizmida ikkita yorug'lik nuri orasidagi masofa nisbatan katta. Bir yorug'lik nuri katta energiya zichligiga ega va payvandlashda kalit teshiklarini hosil qilish uchun ish qismining yuzasiga qaratilgan; boshqa yorug'lik nuri kichikroq energiya zichligiga ega. Faqat payvandlashdan oldin yoki payvandlashdan keyingi issiqlik bilan ishlov berish uchun issiqlik manbai sifatida ishlatiladi. Ushbu payvandlash mexanizmi yordamida payvandlash havzasining sovutish tezligi ma'lum bir diapazonda boshqarilishi mumkin, bu yuqori uglerodli po'lat, qotishma po'lat va boshqalar kabi yuqori yoriq sezgirligiga ega ba'zi materiallarni payvandlash uchun foydalidir va payvandlashning mustahkamligini ham oshirishi mumkin.
2. Ikkinchi turdagi payvandlash mexanizmida ikkita yorug'lik nuri orasidagi fokus masofasi nisbatan kichik. Ikki yorug'lik nuri payvandlash havzasida ikkita mustaqil kalit teshigini hosil qiladi, bu suyuq metallning oqim shaklini o'zgartiradi va cho'kib ketishining oldini olishga yordam beradi. Bu qirralar va payvandlash boncuklarining bo'rtmalari kabi nuqsonlarning paydo bo'lishini bartaraf etishi va payvandlashning shakllanishini yaxshilashi mumkin.
3. Uchinchi turdagi payvandlash mexanizmida ikkita yorug'lik nuri orasidagi masofa juda kichik. Bu vaqtda ikkita yorug'lik nuri payvandlash havzasida bir xil kalit teshigini hosil qiladi. Bir nurli lazerli payvandlash bilan solishtirganda, kalit teshigi kattalashib, uni yopish oson bo'lmagani uchun payvandlash jarayoni barqarorroq bo'ladi va gazni chiqarish osonroq bo'ladi, bu esa teshiklar va sachrashlarni kamaytirish hamda uzluksiz, bir xil va chiroyli payvandlashlarni olish uchun foydalidir.
Payvandlash jarayonida ikkita lazer nurlari bir-biriga ma'lum bir burchak ostida ham amalga oshirilishi mumkin. Payvandlash mexanizmi parallel qo'shaloq nurli payvandlash mexanizmiga o'xshaydi. Sinov natijalari shuni ko'rsatadiki, bir-biriga 30° burchak va 1~2 mm masofaga ega ikkita yuqori quvvatli OO dan foydalanish orqali lazer nuri voronka shaklidagi kalit teshigini olishi mumkin. Kalit teshigining o'lchami kattaroq va barqarorroq bo'lib, bu payvandlash sifatini samarali ravishda yaxshilashi mumkin. Amaliy qo'llanmalarda, turli xil payvandlash jarayonlariga erishish uchun ikkita yorug'lik nurining o'zaro kombinatsiyasini turli payvandlash sharoitlariga qarab o'zgartirish mumkin.
6. Ikki nurli lazerli payvandlashni amalga oshirish usuli
Ikki xil lazer nurlarini birlashtirish orqali qo'sh nurlarni olish mumkin yoki bitta lazer nurini optik spektrometriya tizimi yordamida payvandlash uchun ikkita lazer nuriga bo'lish mumkin. Yorug'lik nurini turli quvvatdagi ikkita parallel lazer nurlariga bo'lish uchun spektroskop yoki biron bir maxsus optik tizimdan foydalanish mumkin. Rasmda nur ajratgich sifatida fokuslovchi oynalardan foydalangan holda yorug'likni ajratish tamoyillarining ikkita sxematik diagrammasi ko'rsatilgan.
Bundan tashqari, reflektor nur ajratuvchi sifatida ham ishlatilishi mumkin va optik yo'ldagi oxirgi reflektor nur ajratuvchi sifatida ham ishlatilishi mumkin. Bu turdagi reflektor tom tipidagi reflektor deb ham ataladi. Uning aks ettiruvchi yuzasi tekis sirt emas, balki ikkita tekislikdan iborat. Ikki aks ettiruvchi sirtning kesishish chizig'i rasmda ko'rsatilgandek, tom tizmasiga o'xshash oyna yuzasining o'rtasida joylashgan. Parallel yorug'lik nuri spektroskopda porlaydi, ikkita tekislik tomonidan turli burchaklarda aks ettirilib, ikkita yorug'lik nurini hosil qiladi va fokuslovchi oynaning turli pozitsiyalariga porlaydi. Fokuslangandan so'ng, ish qismi yuzasida ma'lum masofada ikkita yorug'lik nuri olinadi. Ikki aks ettiruvchi sirt orasidagi burchakni va tomning holatini o'zgartirish orqali turli fokus masofalari va joylashuviga ega bo'lingan yorug'lik nurlarini olish mumkin.
Ikki xil turdan foydalangandalazer nurlari tIkkita nur hosil qilish uchun ko'plab kombinatsiyalar mavjud. Asosiy payvandlash ishlari uchun Gauss energiya taqsimotiga ega yuqori sifatli CO2 lazeridan, issiqlik bilan ishlov berish ishlariga yordam berish uchun esa to'rtburchaklar energiya taqsimotiga ega yarimo'tkazgich lazeridan foydalanish mumkin. Bir tomondan, bu kombinatsiya tejamkorroq. Boshqa tomondan, ikkita yorug'lik nurining kuchini mustaqil ravishda sozlash mumkin. Turli xil qo'shma shakllar uchun lazer va yarimo'tkazgich lazerning bir-birining ustiga chiqishini sozlash orqali sozlanishi mumkin bo'lgan harorat maydonini olish mumkin, bu esa payvandlash uchun juda mos keladi. Jarayonni boshqarish. Bundan tashqari, YAG lazeri va CO2 lazeri payvandlash uchun ikki nurga birlashtirilishi mumkin, payvandlash uchun uzluksiz lazer va impulsli lazer birlashtirilishi mumkin, payvandlash uchun esa fokuslangan nur va defokuslangan nur ham birlashtirilishi mumkin.
7. Ikki nurli lazerli payvandlash printsipi
3.1 Galvanizli plitalarni ikki nurli lazer bilan payvandlash
Galvanizli po'lat list avtomobil sanoatida eng ko'p ishlatiladigan materialdir. Po'latning erish nuqtasi taxminan 1500°C, ruxning qaynash nuqtasi esa atigi 906°C. Shuning uchun, eritish payvandlash usulidan foydalanilganda odatda ko'p miqdorda rux bug'i hosil bo'ladi, bu esa payvandlash jarayonining beqaror bo'lishiga olib keladi va payvandlashda g'ovaklarni hosil qiladi. Qoplama bo'g'inlari uchun galvanizli qatlamning uchuvchanligi nafaqat yuqori va pastki yuzalarda, balki bo'g'im yuzasida ham sodir bo'ladi. Payvandlash jarayonida rux bug'i ba'zi joylarda erigan hovuz yuzasidan tezda chiqib ketadi, boshqa joylarda esa rux bug'ining erigan hovuzdan chiqib ketishi qiyin. Hovuz yuzasida payvandlash sifati juda beqaror.
Ikki nurli lazerli payvandlash rux bug'i keltirib chiqaradigan payvandlash sifati muammolarini hal qilishi mumkin. Bir usul rux bug'ining chiqib ketishini osonlashtirish uchun ikkita nurning energiyasini oqilona moslashtirish orqali eritilgan hovuzning mavjud bo'lish vaqtini va sovutish tezligini boshqarishdir; boshqa usul esa rux bug'ini oldindan teshish yoki oluk ochish orqali chiqarishdir. 6-31-rasmda ko'rsatilganidek, payvandlash uchun CO2 lazeri ishlatiladi. YAG lazeri CO2 lazerining oldida joylashgan va teshiklarni burg'ulash yoki oluklarni kesish uchun ishlatiladi. Oldindan ishlov berilgan teshiklar yoki oluklar keyingi payvandlash paytida hosil bo'lgan rux bug'i uchun chiqish yo'lini ta'minlaydi, uning eritilgan hovuzda qolib ketishiga va nuqsonlar paydo bo'lishiga yo'l qo'ymaydi.
3.2 Alyuminiy qotishmasini ikki nurli lazer bilan payvandlash
Alyuminiy qotishma materiallarining o'ziga xos ishlash xususiyatlari tufayli lazerli payvandlashdan foydalanishda quyidagi qiyinchiliklar mavjud [39]: alyuminiy qotishmasi lazerning past yutilish darajasiga ega va CO2 lazer nuri yuzasining dastlabki aks ettirish qobiliyati 90% dan oshadi; alyuminiy qotishma lazerli payvandlash choklari hosil qilish oson, g'ovaklik, yoriqlar; payvandlash paytida qotishma elementlarining yonishi va boshqalar. Yagona lazerli payvandlashdan foydalanganda kalit teshigini o'rnatish va barqarorlikni saqlash qiyin. Ikki nurli lazerli payvandlash kalit teshigining hajmini oshirishi mumkin, bu kalit teshigining yopilishini qiyinlashtiradi, bu esa gaz chiqishi uchun foydalidir. Shuningdek, u sovutish tezligini pasaytirishi va teshiklar va payvandlash yoriqlarining paydo bo'lishini kamaytirishi mumkin. Payvandlash jarayoni barqarorroq va sachrash miqdori kamayganligi sababli, alyuminiy qotishmalarini ikki nurli payvandlash orqali olingan payvandlash yuzasi shakli ham bitta nurli payvandlashdan ancha yaxshi. 6-32-rasmda CO2 bitta nurli lazer va ikki nurli lazerli payvandlash yordamida 3 mm qalinlikdagi alyuminiy qotishmasining payvandlash chokining ko'rinishi ko'rsatilgan.
Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, 2 mm qalinlikdagi 5000 seriyali alyuminiy qotishmasini payvandlashda, ikkita nur orasidagi masofa 0,6 ~ 1,0 mm bo'lganda, payvandlash jarayoni nisbatan barqaror bo'ladi va hosil bo'lgan kalit teshigi kattaroq bo'ladi, bu esa payvandlash jarayonida magniyning bug'lanishi va chiqib ketishiga yordam beradi. Agar ikkita nur orasidagi masofa juda kichik bo'lsa, bitta nurning payvandlash jarayoni barqaror bo'lmaydi. Agar masofa juda katta bo'lsa, 6-33-rasmda ko'rsatilgandek, payvandlash penetratsiyasiga ta'sir qiladi. Bundan tashqari, ikkita nurning energiya nisbati ham payvandlash sifatiga katta ta'sir ko'rsatadi. 0,9 mm oraliqdagi ikkita nur payvandlash uchun ketma-ket joylashtirilganda, oldingi nurning energiyasi mos ravishda oshirilishi kerak, shunda oldin va keyin ikkita nurning energiya nisbati 1:1 dan katta bo'ladi. Payvandlash choki sifatini yaxshilash, erish maydonini oshirish va payvandlash tezligi yuqori bo'lganda ham silliq va chiroyli payvandlash chokini olish foydalidir.
3.3 Teng bo'lmagan qalinlikdagi plitalarni ikki tomonlama nurli payvandlash
Sanoat ishlab chiqarishida, biriktirilgan plastinka hosil qilish uchun ko'pincha turli qalinlik va shakldagi ikki yoki undan ortiq metall plastinkalarni payvandlash kerak bo'ladi. Ayniqsa, avtomobil ishlab chiqarishda maxsus payvandlangan blankalarni qo'llash tobora keng tarqalmoqda. Turli xil xususiyatlarga, sirt qoplamalariga yoki xususiyatlariga ega plastinkalarni payvandlash orqali mustahkamlikni oshirish, sarf materiallarini kamaytirish va sifatni pasaytirish mumkin. Turli qalinlikdagi plastinkalarni lazer bilan payvandlash odatda panel payvandlashda qo'llaniladi. Asosiy muammo shundaki, payvandlanadigan plastinkalar yuqori aniqlikdagi qirralar bilan oldindan tayyorlanishi va yuqori aniqlikdagi yig'ishni ta'minlashi kerak. Teng bo'lmagan qalinlikdagi plastinkalarni ikki nurli payvandlashdan foydalanish plastinka bo'shliqlari, dumba bo'g'inlari, nisbiy qalinliklar va plastinka materiallaridagi turli o'zgarishlarga moslashishi mumkin. U kattaroq qirra va bo'shliq bardoshliklariga ega plastinkalarni payvandlashi va payvandlash tezligi va payvandlash sifatini yaxshilashi mumkin.
Shuangguangdongning teng bo'lmagan qalinlikdagi plitalarni payvandlashning asosiy jarayon parametrlarini rasmda ko'rsatilgandek payvandlash parametrlari va plastinka parametrlariga bo'lish mumkin. Payvandlash parametrlariga ikkita lazer nurlarining kuchi, payvandlash tezligi, fokus holati, payvandlash boshi burchagi, ikki nurli dumba birikmasining nur aylanish burchagi va payvandlash ofseti va boshqalar kiradi. Plita parametrlariga material o'lchami, ishlash, kesish sharoitlari, plita bo'shliqlari va boshqalar kiradi. Ikki lazer nurlarining kuchi turli payvandlash maqsadlariga muvofiq alohida sozlanishi mumkin. Fokus holati odatda barqaror va samarali payvandlash jarayoniga erishish uchun yupqa plastinka yuzasida joylashgan. Payvandlash boshi burchagi odatda 6 atrofida tanlanadi. Agar ikkita plastinkaning qalinligi nisbatan katta bo'lsa, musbat payvandlash boshi burchagi ishlatilishi mumkin, ya'ni rasmda ko'rsatilgandek, lazer yupqa plastinka tomon egiladi; plastinka qalinligi nisbatan kichik bo'lganda, manfiy payvandlash boshi burchagi ishlatilishi mumkin. Payvandlash ofseti lazer fokus va qalin plastinkaning chekkasi orasidagi masofa sifatida aniqlanadi. Payvandlash ofsetini sozlash orqali payvandlash tish miqdorini kamaytirish va yaxshi payvandlash kesimini olish mumkin.
Katta bo'shliqlarga ega plitalarni payvandlashda, yaxshi bo'shliqni to'ldirish qobiliyatiga erishish uchun qo'shaloq nur burchagini aylantirish orqali samarali nur isitish diametrini oshirishingiz mumkin. Payvand chokining yuqori qismining kengligi ikkita lazer nurining samarali nur diametri, ya'ni nurning aylanish burchagi bilan belgilanadi. Aylanish burchagi qanchalik katta bo'lsa, qo'shaloq nurning isitish diapazoni shunchalik keng bo'ladi va payvand chokining yuqori qismining kengligi shunchalik katta bo'ladi. Ikki lazer nuri payvandlash jarayonida turli rol o'ynaydi. Ulardan biri asosan chokni teshish uchun ishlatiladi, ikkinchisi esa asosan bo'shliqni to'ldirish uchun qalin plastinka materialini eritish uchun ishlatiladi. 6-35-rasmda ko'rsatilganidek, musbat nur aylanish burchagi ostida (old nur qalin plastinkaga, orqa nur payvand chokiga ta'sir qiladi), oldingi nur materialni isitish va eritish uchun qalin plastinkaga tushadi va keyingisi lazer nuri penetratsiya hosil qiladi. Old qismdagi birinchi lazer nuri qalin plastinkani qisman eritishi mumkin, ammo u payvandlash jarayoniga katta hissa qo'shadi, chunki u nafaqat bo'shliqni yaxshiroq to'ldirish uchun qalin plastinkaning yon tomonini eritibgina qolmay, balki bo'g'in materialini oldindan birlashtiradi, shunda keyingi nurlar bo'g'inlar orqali payvandlash osonroq bo'ladi va tezroq payvandlash imkonini beradi. Salbiy aylanish burchagiga ega bo'lgan ikki nurli payvandlashda (old nur payvandga, orqa nur esa qalin plastinkaga ta'sir qiladi), ikkita nur mutlaqo teskari ta'sirga ega. Birinchi nur bo'g'inni eritadi, ikkinchi nur esa uni to'ldirish uchun qalin plastinkani eritadi. Bu holda, oldingi nur sovuq plastinka orqali payvandlash uchun talab qilinadi va payvandlash tezligi musbat nur aylanish burchagidan foydalanishga qaraganda sekinroq. Va oldingi nurning oldindan qizdirish effekti tufayli, ikkinchi nur bir xil quvvat ostida qalinroq plastinka materialini eritadi. Bu holda, ikkinchi lazer nurining kuchi mos ravishda kamaytirilishi kerak. Taqqoslash uchun, musbat nur aylanish burchagidan foydalanish payvandlash tezligini mos ravishda oshirishi mumkin va manfiy nur aylanish burchagidan foydalanish bo'shliqni yaxshiroq to'ldirishga erishishi mumkin. 6-36-rasmda payvand chokining kesishmasiga turli xil nurlarning aylanish burchaklarining ta'siri ko'rsatilgan.
3.4 Katta qalin plitalarni ikki nurli lazer bilan payvandlash Lazer quvvat darajasi va nur sifatining yaxshilanishi bilan katta qalin plitalarni lazer bilan payvandlash haqiqatga aylandi. Biroq, yuqori quvvatli lazerlar qimmat bo'lgani va katta qalin plitalarni payvandlash odatda plomba metallini talab qilgani uchun, haqiqiy ishlab chiqarishda ma'lum cheklovlar mavjud. Ikki nurli lazerli payvandlash texnologiyasidan foydalanish nafaqat lazer quvvatini oshirishi, balki samarali nur isitish diametrini oshirishi, plomba simini eritish qobiliyatini oshirishi, lazer kalit teshigini barqarorlashtirishi, payvandlash barqarorligini oshirishi va payvandlash sifatini yaxshilashi mumkin.
Nashr vaqti: 2024-yil 29-aprel
