Soldadura-teknologia tradizionalarekin alderatuta,laser bidezko soldaduraabantaila paregabeak ditu soldatzearen zehaztasunean, eraginkortasunean, fidagarritasunean, automatizazioan eta beste alderdi batzuetan. Azken urteotan, automobilgintzaren, energiaren, elektronikaren eta beste hainbat alorretan azkar garatu da, eta XXI.
1. Beam bikoitzaren ikuspegi orokorralaser bidezko soldadura
Habe bikoitzalaser bidezko soldadurametodo optikoak erabiltzea da laser bera bi argi izpi bereizitan soldatzeko, edo konbinatzeko bi laser mota ezberdin erabiltzea, hala nola CO2 laserra, Nd: YAG laserra eta potentzia handiko erdieroale laserra. Guztiak konbina daitezke. Batez ere laser bidezko soldadura muntaketaren zehaztasunerako egokitzapena konpontzeko, soldadura-prozesuaren egonkortasuna hobetzeko eta soldaduraren kalitatea hobetzeko proposatu zen. Habe bikoitzalaser bidezko soldaduraSoldadura-tenperatura-eremua eroso eta malgutasunez doi dezake habe-energia-erlazioa, habeen tartea eta bi laser izpien energia-banaketaren eredua aldatuz, giltza-zuloaren existentzia-eredua eta metal likidoaren fluxu-eredua aldatuz urtutako igerilekuan. Soldadura-prozesuen aukera zabalagoa eskaintzen du. Handiaren abantailak ez eziklaser bidezko soldadurasartzea, abiadura azkarra eta doitasun handikoa, baina ohikoekin soldatzeko zailak diren material eta junturetarako ere egokia da.laser bidezko soldadura.
Habe bikoitzerakolaser bidezko soldadura, lehenik eta behin, izpi bikoitzeko laserren ezarpen metodoak eztabaidatuko ditugu. Literatura zabalak erakusten du bi bide nagusi daudela habe bikoitzeko soldadura lortzeko: transmisio-fokatzea eta isla-fokatzea. Zehazki, bi laserren angelua eta tartea doituz lortzen da fokatze-ispiluen eta kolimazio-ispiluen bidez. Bestea laser iturri bat erabiliz lortzen da eta, ondoren, ispilu islatzaileen, ispilu transmisiboen eta ziri formako ispiluen bidez fokatuz izpi bikoitzak lortzeko. Lehenengo metodorako, batez ere hiru forma daude. Lehenengo forma zuntz optikoen bidez bi laser akoplatzea da eta bi izpi desberdinetan banatzea ispilu kolimatzaile eta fokatze ispilu beraren azpian. Bigarrena, bi laserek laser izpiak ateratzen dituztela dagozkien soldadura-buruen bidez, eta habe bikoitza sortzen da soldadura-buruen posizio espaziala egokituz. Hirugarren metodoa da laser izpia lehenik 1 eta 2 bi ispiluren bidez zatitzen dela, eta, ondoren, 3 eta 4 fokatze-ispiluren bidez bideratzen dela. Bi foku-puntuen arteko posizioa eta distantzia doi daitezke 3 eta 4 fokatze-ispiluen angeluak egokituz. Bigarren metodoa egoera solidoko laser bat erabiltzea da argia zatitzeko habe bikoitzak lortzeko, eta angelua eta doitzea. perspektiba-ispilu baten eta fokatze-ispilu baten bidez tartekatzea. Beheko lehen lerroko azken bi irudiek CO2 laser baten sistema espektroskopikoa erakusten dute. Ispilu laua ziri formako ispilu batekin ordezkatzen da eta fokatze-ispiluaren aurrean jartzen da argia zatitzeko, izpi bikoitzeko argi paraleloa lortzeko.
Habe bikoitzen ezarpena ulertu ondoren, labur ditzagun soldadura-printzipioak eta metodoak. Habe bikoitzeanlaser bidezko soldaduraprozesu, hiru habe antolamendu komun daude, hau da, serie antolamendua, antolamendu paraleloa eta antolamendu hibridoa. oihala, hau da, distantzia bat dago soldadura noranzkoan zein soldadura noranzko bertikalean. Irudiaren azken lerroan ikusten den bezala, serieko soldadura-prozesuan zehar puntu-tarte ezberdinen azpian agertzen diren zulo txikien eta urtutako igerilekuen forma ezberdinen arabera, gehiago urtu bakarrean bana daitezke. Hiru egoera daude: igerilekua, urtutako igerileku komuna eta urtutako igerileku bereizia. Urtutako igerileku bakarraren eta banandutako igerileku urtuen ezaugarriak bakarrenaren antzekoak diralaser bidezko soldadura, zenbakizko simulazio diagraman agertzen den moduan. Mota desberdinetarako prozesu efektu desberdinak daude.
1. mota: Leku-tarte jakin baten azpian, bi habe giltza-zulo giltza-zulo handi arrunt bat osatzen dute urtutako igerileku berean; 1. motarako, argi-izpi bat zulo txiki bat sortzeko erabiltzen dela eta beste argi-sorta soldadura tratamendu termikorako erabiltzen da, eta horrek karbono handiko altzairuaren eta aleazio-altzairuaren egiturazko propietateak eraginkortasunez hobetu ditzake.
2. mota: handitu puntu tartea urtutako igerileku berean, bereizi bi habeak bi giltza-zulo independentetan eta aldatu urtutako igerilekuaren fluxu-eredua; 2. motarako, bere funtzioa bi elektroi-sorta soldatzearen baliokidea da, soldadura zipriztinak eta soldadura irregularrak distantzia fokal egokian murrizten ditu.
3. mota: areagotu puntuen tartea eta aldatu bi habeen energia-erlazioa, beraz, bi habeetako bat bero-iturri gisa erabiltzen da soldadura-prozesuan soldadura aurreko edo ondorengo prozesamendua egiteko, eta beste habea. zulo txikiak sortzeko erabiltzen da. 3. motarako, ikerketak aurkitu zuen bi habeek giltza-zulo bat osatzen dutela, zulo txikia ez dela erraza tolesten eta soldadura ez dela erraza poroak sortzea.
2. Soldadura-prozesuaren eragina soldadura-kalitatean
Serial beam-energy ratioaren eragina soldadura jostura eraketan
Laser potentzia 2kW-koa denean, soldadura-abiadura 45 mm/s-koa da, desfokatze-kopurua 0 mm-koa da eta izaren tartea 3 mm-koa da, RS aldatzean soldadura gainazalaren forma (RS= 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) bezalakoa da. irudian ageri da. RS=0,50 eta 2,00 denean, soldadura neurri handiagoan koskatu egiten da, eta soldaduraren ertzean zipriztin gehiago dago, arrain-ezkata-eredu erregularrak sortu gabe. Hau da, izpiaren energia-erlazioa txikiegia edo handiegia denean, laser-energia kontzentratuta dagoelako, laser-zuloa soldadura-prozesuan larriago oszilatzea eragiten duelako, eta lurrunaren atzerapenaren presioak urtutakoaren isurketa eta zipriztinak eragiten ditu. igerilekuko metal urtutako igerilekuan; Gehiegizko bero-sarrerak aluminio-aleazio aldean urtutako igerilekuaren sartze-sakonera handiegia izatea eragiten du, grabitatearen eraginpean depresioa eraginez. RS = 0,67 eta 1,50 denean, soldadura gainazaleko arrain-eskaten eredua uniformea da, soldadura forma ederragoa da, eta ez dago soldadurazko pitzadura bero, poro eta soldadura-akatsen beste soldadura-akatsik ikusten. RS habe-energia-erlazio desberdinak dituzten soldaduen zeharkako formak irudian ageri dira. Soldaduren sekzioa "ardo-kopa forma" tipikoa da, soldadura prozesua laser bidezko sartze sakoneko soldadura moduan egiten dela adierazten du. RS-k eragin handia du aluminiozko aleazio aldean soldadura P2 sartze-sakonean. Izpiaren energia erlazioa RS=0,5 denean, P2 1203,2 mikra da. Izpiaren energia-erlazioa RS=0,67 eta 1,5 denean, P2 nabarmen murrizten da, hau da, 403,3 mikra eta 93,6 mikra, hurrenez hurren. Izpiaren energia-erlazioa RS=2 denean, soldadura-sartze-sakonera junturaren zehar-sekzioa 1151,6 mikrakoa da.
Sorte paralelo-energia erlazioaren eragina soldadura-junturaren eraketan
Laser potentzia 2.8kW denean, soldadura-abiadura 33mm/s-koa denean, desfokatze-kopurua 0mm-koa da eta izaren tartea 1mm-koa denean, soldadura-azalera habearen energia erlazioa aldatuz lortzen da (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5). , 2, 4) Irudian ageri da itxura. RS=2 denean, soldaduraren gainazaleko arrain-ezkata-eredua nahiko irregularra da. Beste bost habe-energia ratio desberdinek lortutako soldaduraren gainazala ondo osatuta dago, eta ez dago akats ikusgarririk, hala nola poroak eta zipriztinak. Hori dela eta, serie bikoitzaren aldeanlaser bidezko soldadura, habe bikoitz paraleloak erabiliz soldadura-azalera uniformeagoa eta ederragoa da. RS=0,25 denean, depresio apur bat dago soldaduran; habearen energia-erlazioa pixkanaka handitzen doan heinean (RS=0,5, 0,67 eta 1,5), soldaduraren gainazala uniformea da eta ez da depresiorik sortzen; hala ere, habearen energia-erlazioa gehiago handitzen denean (RS=1,50, 2,00), baina soldadura gainazalean sakonuneak daude. Izpiaren energia-erlazioa RS=0,25, 1,5 eta 2 denean, soldaduraren sekzio-forma "ardo-kopa forma" da; RS=0,50, 0,67 eta 1 denean, soldaduraren sekzio-forma "inbutu formakoa" da. RS=4 denean, soldaduraren behealdean pitzadurak ez ezik, poro batzuk ere sortzen dira soldaduraren erdiko eta beheko zatian. RS=2 denean, prozesuko poro handiak agertzen dira soldadura barruan, baina ez da pitzadurarik agertzen. RS=0,5, 0,67 eta 1,5 denean, P2 aluminiozko aleazio aldean soldaduraren sartze-sakonera txikiagoa da, eta soldaduraren zehar-sekzioa ondo osatuta dago eta ez da soldadura-akats nabaririk sortzen. Hauek erakusten dute izpi bikoitzeko laser bidezko soldadura paraleloan izpi-energia-erlazioak ere eragin garrantzitsua duela soldadura sartzean eta soldadura-akatsetan.
Beam paraleloa - habeen tarteak soldadura-junturaren eraketan duen eragina
Laser potentzia 2.8kW denean, soldadura-abiadura 33mm/s-koa da, desfokatze-kopurua 0mm-koa da eta izpiaren energia-erlazioa RS=0.67, aldatu izaren tartea (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) lortzeko. soldadura gainazaleko morfologia irudiak erakusten duen moduan. d=0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, 2 mm denean, soldaduraren gainazala leuna eta laua da, eta forma ederra da; soldaduraren arrain-eskaten eredua erregularra eta ederra da, eta ez dago poro, pitzadura eta bestelako akatsik ikusgai. Hori dela eta, lau habe-tarte baldintzetan, soldadura-azalera ondo osatuta dago. Horrez gain, d=2 mm denean, bi soldadura ezberdin sortzen dira, eta horrek erakusten du bi laser izpi paraleloek ez dutela jada urtutako igerileku batean eragiten, eta ezin dutela sorta bikoitzeko laser bidezko soldadura hibrido eraginkorrik osatu. Beam-tartea 0,5 mm-koa denean, soldadura "inbutu formakoa" da, P2 aluminiozko aleazioko soldaduraren sartze-sakonera 712,9 mikrakoa da, eta ez dago pitzadurarik, pororik eta soldadura barruan beste akatsik. Beam-tartea handitzen doan heinean, P2 aluminio-aleazioko soldaduraren sartze-sakonera nabarmen murrizten da. Beam-tartea 1 mm-koa denean, aluminio-aleazio aldean soldaduraren sartze-sakonera 94,2 mikra baino ez da. Beam-tartea areagotzen den heinean, soldadurak ez du sartze eraginkorrik sortzen aluminio-aleazio aldean. Hori dela eta, habe-tartea 0,5 mm-koa denean, habe bikoitzeko birkonbinazio efektua da onena. Izpien tartea handitzen den heinean, soldadura bero-sarrera nabarmen murrizten da, eta bi izpi laserren birkonbinazio efektua pixkanaka okerragoa da.
Soldadura-morfologiaren aldea soldadura-prozesuan urtutako igerilekuaren fluxu eta hozte-solidifikazio desberdinek eragiten dute. Zenbakizko simulazio-metodoak urtutako igerilekuaren estresaren analisia intuitiboagoa izateaz gain, kostu esperimentala ere murriztu dezake. Beheko irudian alboko urtze-igerilekuan habe bakarreko aldaketak, antolamendu desberdinak eta lekuen tartea erakusten dira. Ondorio nagusiak honako hauek dira: (1) Beam bakarrean zeharlaser bidezko soldaduraprozesua, urtutako igerilekuaren zuloaren sakonera sakonena da, zuloaren kolapsoaren fenomenoa dago, zuloaren horma irregularra da eta zuloaren hormaren ondoko fluxu-eremuaren banaketa irregularra da; Urtutako igerilekuaren atzeko gainazaletik gertu Errefluxua indartsua da, eta goranzko errefluxua dago urtutako igerilekuaren hondoan; gainazaleko urtutako igerilekuaren fluxu-eremuaren banaketa nahiko uniformea eta motela da, eta urtutako igerilekuaren zabalera irregularra da sakoneraren norabidean. Urtutako igerilekuan hormaren atzerakada-presioaren ondorioz sortutako asaldura dago habe bikoitzeko zulo txikien arteanlaser bidezko soldadura, eta beti existitzen da zulo txikien sakoneraren norabidean. Bi izpien arteko distantzia handitzen doan heinean, habearen energia-dentsitatea pixkanaka gailur bakarretik gailur bikoitzera igarotzen da. Bi gailurren artean balio minimo bat dago, eta energia-dentsitatea gutxitzen doa pixkanaka. (2) Habe bikoitzerakolaser bidezko soldadura, Lekuen tartea 0-0,5 mm-koa denean, urtutako igerilekuko zulo txikien sakonera apur bat gutxitzen da eta urtutako igerilekuko fluxuaren portaera orokorra habe bakarrekoaren antzekoa da.laser bidezko soldadura; puntu-tartea 1mm-tik gorakoa denean, zulo txikiak guztiz bereizten dira, eta soldadura-prozesuan zehar Ez dago ia interakziorik bi laserren artean, hau da, 1750W-ko potentzia duten bi izpi bakarreko laser soldadura jarraian/bi paraleloren baliokidea. Ia ez dago aurreberotze efekturik, eta urtutako igerileku-fluxuaren portaera izpi bakarreko laser bidezko soldaduraren antzekoa da. (3) Lekuen tartea 0,5-1 mm-koa denean, zulo txikien horma-azalera lauagoa da bi antolamenduetan, zulo txikien sakonera pixkanaka gutxitzen da eta behea pixkanaka bereizten da. Zulo txikien eta gainazaleko igerileku urtuaren fluxuaren arteko asaldura 0,8 mm-koa da. Indartsuena. Serieko soldadurarako, urtutako igerilekuaren luzera pixkanaka handitzen da, zabalera handiena da lekuen arteko tartea 0,8 mm-koa denean, eta berotze-efektua nabarmenena da lekuen arteko tartea 0,8 mm-koa denean. Marangoni indarraren eragina pixkanaka ahuldu egiten da, eta metal likido gehiago isurtzen da urtutako putzuaren bi aldeetara. Egin urtze-zabaleraren banaketa uniformeagoa. Soldadura paralelorako, urtutako igerilekuaren zabalera pixkanaka handitzen da, eta luzera gehienez 0,8 mm-koa da, baina ez dago berotze-efekturik; Marangoni indarrak eragindako gainazaletik gertu errefluxua beti existitzen da, eta zulo txikiaren behealdean beheranzko errefluxua pixkanaka desagertzen doa; zeharkako fluxu-eremua ez da bezain ona Seriean indartsua da, asaldurak ia ez du eragiten urtutako igerilekuaren bi aldeetako fluxuari, eta urtutako zabalera modu irregularrean banatzen da.
Argitalpenaren ordua: 2023-10-12
