Giltza-zuloen eraketa eta garapena:
Giltza-zuloaren definizioa: Erradiazio-irradiantzia 10 ^ 6W/cm ^ 2 baino handiagoa denean, materialaren gainazala urtu eta lurrundu egiten da laserraren eraginpean. Lurruntze-abiadura nahikoa handia denean, sortutako lurrun-presioa nahikoa da metal likidoaren gainazaleko tentsioa eta likido-grabitatea gainditzeko, eta horrela metal likidoaren zati bat desplazatzen da, kitzikapen-eremuan dagoen urtutako putzua hondoratzea eta zulo txikiak sortzea eraginez; Argi-izpiak zuzenean eragiten dio putzu txikiaren hondoari, metala gehiago urtu eta gasifikatzea eraginez. Presio handiko lurrunak putzuaren hondoan dagoen metal likidoa urtutako putzuaren periferiarantz isurtzera behartzen jarraitzen du, zulo txikia gehiago sakonduz. Prozesu hau jarraitzen du, eta azkenean giltza-zulo itxurako zulo bat sortzen du metal likidoan. Laser-izpiak zulo txikian sortutako metal-lurrun-presioa metal likidoaren gainazaleko tentsioarekin eta grabitatearekin orekara iristen denean, zulo txikia ez da gehiago sakontzen eta sakonera egonkorreko zulo txiki bat sortzen du, eta horri "zulo txikiaren efektua" deritzo.
Laser izpia piezarekiko mugitzen den heinean, zulo txikiak aurrealde apur bat atzerantz kurbatua eta atzealdean triangelu alderantzikatu argi eta garbi inklinatua erakusten ditu. Zulo txikiaren aurrealdeko ertza laserraren ekintza-eremua da, tenperatura altua eta lurrun-presio altua dituena, atzeko ertzean tenperatura nahiko baxua den bitartean eta lurrun-presioa txikia. Presio eta tenperatura-diferentzia honen pean, likido urtua zulo txikiaren inguruan isurtzen da aurrealdetik atzeko muturrera, zurrunbilo bat sortuz zulo txikiaren atzealdean, eta azkenean atzeko ertzean solidotzen da. Laser simulazioaren eta benetako soldaduraren bidez lortutako giltza-zuloaren egoera dinamikoa goiko irudian ageri da: Zulo txikien morfologia eta inguruko likido urtuaren fluxua abiadura desberdinetan zehar.
Zulo txikiak daudenez, laser izpiaren energia materialaren barnealdean sartzen da, soldadura-juntura sakon eta estu hau sortuz. Laser bidezko soldadura-junturaren zeharkako morfologia tipikoa goiko irudian ageri da. Soldadura-junturaren sartze-sakonera giltza-zuloaren sakoneraren antzekoa da (zehazki, geruza metalografikoa giltza-zuloa baino 60-100um sakonagoa da, likido-geruza bat gutxiago). Zenbat eta laser energia-dentsitate handiagoa izan, orduan eta sakonagoa izango da zulo txikia, eta orduan eta handiagoa izango da soldadura-junturaren sartze-sakonera. Potentzia handiko laser soldaduran, soldadura-junturaren sakonera-zabalerraren arteko erlazio maximoa 12:1era irits daiteke.
xurgapenaren analisialaser energiagiltza-zuloaren bidez
Zulo txikiak eta plasma eratu aurretik, laserraren energia batez ere piezaren barnealdera transmititzen da eroapen termikoaren bidez. Soldadura prozesua soldadura eroaleari dagokio (0,5 mm baino gutxiagoko sartze-sakonera duena), eta materialaren laserraren xurgapen-tasa % 25-45 artekoa da. Giltza-zuloa eratu ondoren, laserraren energia batez ere piezaren barnealdeak xurgatzen du giltza-zulo efektuaren bidez, eta soldadura prozesua sartze sakoneko soldadura bihurtzen da (0,5 mm baino gehiagoko sartze-sakonera duena). Xurgapen-tasa % 60-90etik gorakoa izan daiteke.
Giltza-zulo efektuak oso paper garrantzitsua du laser soldadura, ebaketa eta zulaketa bezalako prozesamenduetan laser bidezko laser izpia xurgatzeko. Giltza-zulora sartzen den laser izpia ia erabat xurgatzen da zuloaren hormaren isla anitzen bidez.
Oro har, uste da giltza-zuloaren barruan laserrak energia xurgatzeko mekanismoak bi prozesu dituela: alderantzizko xurgapena eta Fresnel xurgapena.
Giltza-zuloaren barruko presio-oreka
Laser bidezko soldadura sakonean, materialak lurruntze larria jasaten du, eta tenperatura altuko lurrunak sortutako hedapen-presioak metal likidoa kanporatzen du, zulo txikiak eratuz. Materialaren lurrun-presioaz eta ablazio-presioaz (lurruntze-erreakzio-indar edo atzera-presio gisa ere ezagutzen dena) gain, gainazaleko tentsioa, grabitateak eragindako likido-presio estatikoa eta zulo txikiaren barruan urtutako materialaren fluxuaren ondorioz sortutako fluido-presio dinamikoa ere badaude. Presio horien artean, lurrun-presioak bakarrik mantentzen du zulo txikiaren irekidura, eta beste hiru indarrek zulo txikia ixten saiatzen dira. Giltza-zuloaren egonkortasuna soldadura-prozesuan mantentzeko, lurrun-presioa nahikoa izan behar da beste erresistentzia batzuk gainditzeko eta oreka lortzeko, giltza-zuloaren epe luzerako egonkortasuna mantenduz. Sinpletasunagatik, oro har, uste da giltza-zuloaren horman eragiten duten indarrak batez ere ablazio-presioa (metalezko lurrunaren atzera-presioa) eta gainazaleko tentsioa direla.
Giltza-zuloaren ezegonkortasuna
Aurrekariak: Laserrak materialen gainazalean eragiten du, metal kantitate handia lurrunduz. Atzerakada-presioak urtutako metal-putzuaren gainean presioa egiten du, giltza-zuloak eta plasma sortuz, eta ondorioz urtze-sakonera handitzen da. Mugimendu-prozesuan, laserrak giltza-zuloaren aurrealdeko horma jotzen du, eta laserrak materialarekin kontaktuan jartzen den posizioak materialaren lurruntze larria eragingo du. Aldi berean, giltza-zuloaren hormak masa-galera izango du, eta lurruntzeak atzerakada-presio bat sortuko du, metal likidoaren gainean presioa egingo duena, giltza-zuloaren barneko horma beherantz fluktuatuz eta giltza-zuloaren behealdetik urtutako metal-putzuaren atzealderantz mugiaraziz. Urtutako metal-putzuaren aurrealdeko hormatik atzeko hormara fluktuazioaren ondorioz, giltza-zuloaren barruko bolumena etengabe aldatzen ari da. Giltza-zuloaren barne-presioa ere horren arabera aldatzen da, eta horrek ihinztatutako plasmaren bolumenaren aldaketa dakar. Plasmaren bolumenaren aldaketak laser-energiaren babes-, errefrakzio- eta xurgapen-aldaketak dakartza, eta ondorioz, laserrak materialaren gainazalera iristen den energian aldaketak. Prozesu osoa dinamikoa eta periodikoa da, eta azkenean zerra-hortz itxurako eta uhin-formako metalaren sartzea sortzen du, eta ez dago sartze-soldadura leunik eta berdinik. Goiko irudia soldaduraren erdigunearen zeharkako ikuspegia da, soldaduraren erdigunearekiko paraleloan luzetarako ebakidura eginez lortua, baita giltza-zuloaren sakoneraren aldaketaren denbora errealeko neurketa ere.IPG-LDD froga gisa.
Hobetu giltza-zuloaren egonkortasun-norabidea
Laser bidezko soldadura sakonean, zulo txikiaren egonkortasuna zuloaren barruko presio desberdinen oreka dinamikoak bakarrik berma dezake. Hala ere, zuloaren hormak laser energia xurgatzea eta materialen lurruntzea, metal lurruna zulo txikitik kanpora botatzea eta zulo txikiaren eta urtutako putzuaren aurrerako mugimendua prozesu oso intentsoak eta azkarrak dira. Prozesu-baldintza jakin batzuetan, soldadura-prozesuko une jakin batzuetan, zulo txikiaren egonkortasuna tokiko eremuetan eten daiteke, soldadura-akatsak eraginez. Ohikoenak eta tipikoenak poro txiki motako porositate-akatsak eta giltza-zuloaren kolapsoak eragindako zipriztinak dira;
Beraz, nola egonkortu giltza-zuloa?
Giltza-zuloetako fluidoen gorabeherak nahiko konplexuak dira eta faktore gehiegi dakartzate (tenperatura-eremua, fluxu-eremua, indar-eremua, fisika optoelektronikoa), eta bi kategoriatan laburbil daitezke: gainazaleko tentsioaren eta metal-lurrunaren atzerakada-presioaren arteko erlazioa; Metal-lurrunaren atzerakada-presioak zuzenean eragiten die giltza-zuloen sorreran, eta hori estuki lotuta dago giltza-zuloen sakonerarekin eta bolumenarekin. Aldi berean, soldadura-prozesuan metal-lurrunaren goranzko mugimendua duen substantzia bakarra denez, estuki lotuta dago zipriztinen agerpenarekin ere; Gainazaleko tentsioak urtutako putzuaren fluxuan eragiten du;
Beraz, laser bidezko soldadura prozesu egonkorra urtutako putzuan gainazaleko tentsioaren banaketa-gradientea mantentzearen mende dago, gorabehera handirik gabe. Gainazaleko tentsioa tenperaturaren banaketarekin lotuta dago, eta tenperaturaren banaketa bero-iturriarekin. Hori dela eta, konpositezko bero-iturria eta swing soldadura soldadura-prozesu egonkorrerako norabide tekniko potentzialak dira;
Metal lurrunaren eta giltza-zuloaren bolumenak plasma efektuari eta giltza-zuloaren irekiduraren tamainari erreparatu behar die. Zenbat eta irekidura handiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da giltza-zuloa, eta urtutako putzuaren beheko puntuko gorabehera hutsalak daude, eta horrek eragin nahiko txikia du giltza-zuloaren bolumen orokorrean eta barne-presio aldaketetan; beraz, eraztun moduko laser erregulagarria (puntu anularra), laser arkuaren birkonbinazioa, maiztasun modulazioa, etab. zabaldu daitezkeen norabideak dira.
Argitaratze data: 2023ko abenduak 1
