Meta mqabbel mat-teknoloġija tradizzjonali tal-iwweldjar,iwweldjar bil-lejżergħandu vantaġġi mingħajr paragun fl-eżattezza tal-iwweldjar, l-effiċjenza, l-affidabbiltà, l-awtomazzjoni u aspetti oħra. Fi snin reċenti, żviluppa malajr fl-oqsma tal-karozzi, l-enerġija, l-elettronika u oqsma oħra, u huwa meqjus bħala wieħed mill-aktar teknoloġiji tal-manifattura promettenti fis-seklu 21.
1. Ħarsa ġenerali lejn raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżer
Raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżerhuwa li tuża metodi ottiċi biex tissepara l-istess laser f'żewġ raġġi tad-dawl separati għall-iwweldjar, jew li tuża żewġ tipi differenti ta' lasers biex tgħaqqadhom, bħal laser CO2, laser Nd: YAG u laser semikonduttur ta' qawwa għolja. Kollha jistgħu jiġu kkombinati. Ġie propost prinċipalment biex tissolva l-adattabilità tal-iwweldjar bil-lejżer għall-eżattezza tal-assemblaġġ, ittejjeb l-istabbiltà tal-proċess tal-iwweldjar, u ttejjeb il-kwalità tal-iwweldjar. Raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżerjista' jaġġusta b'mod konvenjenti u flessibbli l-kamp tat-temperatura tal-iwweldjar billi jibdel il-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ, l-ispazjar tar-raġġ, u anke l-mudell tad-distribuzzjoni tal-enerġija taż-żewġ raġġi tal-lejżer, jibdel il-mudell tal-eżistenza tat-toqba taċ-ċavetta u l-mudell tal-fluss tal-metall likwidu fil-ġabra mdewba. Jipprovdi għażla usa' ta' proċessi tal-iwweldjar. Mhux biss għandu l-vantaġġi ta' kbariwweldjar bil-lejżerpenetrazzjoni, veloċità mgħaġġla u preċiżjoni għolja, iżda huwa wkoll adattat għal materjali u ġonot li huma diffiċli biex jiġu wweldjati b'materjali konvenzjonaliiwweldjar bil-lejżer.
Għal raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżer, l-ewwel niddiskutu l-metodi ta' implimentazzjoni tal-lejżer b'raġġ doppju. Letteratura komprensiva turi li hemm żewġ modi ewlenin biex jinkiseb l-iwweldjar b'raġġ doppju: iffukar tat-trażmissjoni u iffukar tar-riflessjoni. Speċifikament, wieħed jinkiseb billi jiġu aġġustati l-angolu u l-ispazjar ta' żewġ lejżers permezz ta' mirja tal-iffukar u mirja tal-kollimazzjoni. L-ieħor jinkiseb billi tintuża sors tal-lejżer u mbagħad tiffoka permezz ta' mirja li jirriflettu, mirja trasmissivi u mirja f'forma ta' feles biex jinkisbu raġġi doppji. Għall-ewwel metodu, hemm prinċipalment tliet forom. L-ewwel forma hija li żewġ lejżers jiġu akkoppjati permezz ta' fibri ottiċi u jaqsmuhom f'żewġ raġġi differenti taħt l-istess mera tal-kollimazzjoni u mera tal-iffukar. It-tieni hija li żewġ lejżers joħorġu raġġi tal-lejżer permezz tar-ras tal-iwweldjar rispettivi tagħhom, u raġġ doppju jiġi ffurmat billi tiġi aġġustata l-pożizzjoni spazjali tar-ras tal-iwweldjar. It-tielet metodu huwa li r-raġġ tal-lejżer l-ewwel jinqasam permezz ta' żewġ mirja 1 u 2, u mbagħad jiġi ffokat minn żewġ mirja tal-iffukar 3 u 4 rispettivament. Il-pożizzjoni u d-distanza bejn iż-żewġ punti fokali jistgħu jiġu aġġustati billi jiġu aġġustati l-angoli taż-żewġ mirja tal-iffukar 3 u 4. It-tieni metodu huwa li jintuża laser ta' stat solidu biex jaqsam id-dawl biex jinkisbu raġġi doppji, u jaġġusta l-angolu u l-ispazjar permezz ta' mera prospettiva u mera tal-iffukar. L-aħħar żewġ stampi fl-ewwel ringiela hawn taħt juru s-sistema spettroskopika ta' laser tas-CO2. Il-mera ċatta hija sostitwita b'mera forma ta' feles u mqiegħda quddiem il-mera tal-iffukar biex jaqsam id-dawl biex jinkiseb dawl parallel b'raġġ doppju.
Wara li nifhmu l-implimentazzjoni ta' raġġi doppji, ejja nintroduċu fil-qosor il-prinċipji u l-metodi tal-iwweldjar. Fir-raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżerFil-proċess tal-iwweldjar serjali, hemm tliet arranġamenti komuni ta' raġġi, jiġifieri arranġament serjali, arranġament parallel u arranġament ibridu. Jiġifieri, hemm distanza kemm fid-direzzjoni tal-iwweldjar kif ukoll fid-direzzjoni vertikali tal-iwweldjar. Kif muri fl-aħħar ringiela tal-figura, skont il-forom differenti ta' toqob żgħar u għadajjar imdewweb li jidhru taħt spazjar differenti tal-post matul il-proċess tal-iwweldjar serjali, jistgħu jinqasmu aktar f'tidwib wieħed. Hemm tliet stati: għadira, għadira mdewba komuni u għadira mdewba separata. Il-karatteristiċi ta' għadira mdewba waħda u għadira mdewba separata huma simili għal dawk ta' għadira mdewba waħdaiwweldjar bil-lejżer, kif muri fid-dijagramma tas-simulazzjoni numerika. Hemm effetti differenti tal-proċess għal tipi differenti.
Tip 1: Taħt ċertu spazjar tal-post, żewġ toqob taċ-ċavetta tar-raġġi jiffurmaw toqba taċ-ċavetta kbira komuni fl-istess ġabra mdewba; għat-tip 1, huwa rrappurtat li raġġ wieħed tad-dawl jintuża biex joħloq toqba żgħira, u r-raġġ l-ieħor tad-dawl jintuża għat-trattament bis-sħana tal-iwweldjar, li jista' jtejjeb b'mod effettiv il-proprjetajiet strutturali tal-azzar b'livell għoli ta' karbonju u l-azzar illigat.
Tip 2: Żid l-ispazjar tal-post fl-istess ġabra mdewba, issepara ż-żewġ raġġi f'żewġ toqob indipendenti, u ibdel il-mudell tal-fluss tal-ġabra mdewba; għat-tip 2, il-funzjoni tiegħu hija ekwivalenti għall-iwweldjar b'żewġ raġġi ta' elettroni, Tnaqqas it-tixrid tal-weldjatura u l-weldjaturi irregolari fit-tul fokali xieraq.
Tip 3: Żid aktar l-ispazjar tal-post u ibdel il-proporzjon tal-enerġija taż-żewġ travi, sabiex wieħed miż-żewġ travi jintuża bħala sors ta' sħana biex iwettaq l-ipproċessar ta' qabel l-iwweldjar jew wara l-iwweldjar waqt il-proċess tal-iwweldjar, u r-raġġ l-ieħor jintuża biex jiġġenera toqob żgħar. Għat-tip 3, l-istudju sab li ż-żewġ travi jiffurmaw toqba taċ-ċavetta, it-toqba żgħira mhix faċli biex tiġġarraf, u l-iwweldjar mhux faċli biex jipproduċi pori.
2. L-influwenza tal-proċess tal-iwweldjar fuq il-kwalità tal-iwweldjar
Effett tal-proporzjon tas-serje tar-raġġ-enerġija fuq il-formazzjoni tal-ħjata tal-iwweldjar
Meta l-qawwa tal-lejżer hija ta' 2kW, il-veloċità tal-iwweldjar hija ta' 45 mm/s, l-ammont ta' defokus huwa ta' 0mm, u l-ispazjar tar-raġġ huwa ta' 3 mm, il-forma tal-wiċċ tal-iwweldjar meta tinbidel RS (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) hija kif muri fil-figura. Meta RS=0.50 u 2.00, il-iwweldjar ikun imħaffer aktar, u jkun hemm aktar titjir fuq it-tarf tal-iwweldjar, mingħajr ma jiġu ffurmati mudelli regolari ta' qxur tal-ħut. Dan għaliex meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ ikun żgħir wisq jew kbir wisq, l-enerġija tal-lejżer tkun ikkonċentrata wisq, u tikkawża li t-toqba tal-lejżer toxxilla aktar serjament waqt il-proċess tal-iwweldjar, u l-pressjoni ta' rkupru tal-fwar tikkawża t-tfigħ u t-titjir tal-metall imdewweb fil-pixxina mdewba; Input eċċessiv tas-sħana jikkawża li l-fond tal-penetrazzjoni tal-pixxina mdewba fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju jkun kbir wisq, u tikkawża dipressjoni taħt l-azzjoni tal-gravità. Meta RS=0.67 u 1.50, id-disinn tal-iskala tal-ħut fuq il-wiċċ tal-weldjatura huwa uniformi, il-forma tal-weldjatura hija aktar sabiħa, u m'hemm l-ebda xquq viżibbli tal-iwweldjar, pori u difetti oħra tal-iwweldjar fuq il-wiċċ tal-weldjatura. Il-forom tas-sezzjoni trasversali tal-weldjaturi b'proporzjonijiet differenti tal-enerġija tar-raġġ RS huma kif muri fil-figura. Is-sezzjoni trasversali tal-weldjaturi hija f'forma tipika ta '"tazza tal-inbid", li tindika li l-proċess tal-iwweldjar jitwettaq fil-modalità tal-iwweldjar b'penetrazzjoni profonda bil-lejżer. RS għandu influwenza importanti fuq il-fond tal-penetrazzjoni P2 tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju. Meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ RS=0.5, P2 huwa 1203.2 mikron. Meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ huwa RS=0.67 u 1.5, P2 jitnaqqas b'mod sinifikanti, li huma 403.3 mikron u 93.6 mikron rispettivament. Meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ huwa RS=2, il-fond tal-penetrazzjoni tal-weldjatura tas-sezzjoni trasversali tal-ġonta huwa 1151.6 mikron.
Effett tal-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ parallel fuq il-formazzjoni tal-ħjata tal-iwweldjar
Meta l-qawwa tal-lejżer hija ta' 2.8kW, il-veloċità tal-iwweldjar hija ta' 33mm/s, l-ammont ta' defokus huwa ta' 0mm, u l-ispazjar tar-raġġ huwa ta' 1mm, il-wiċċ tal-iwweldjar jinkiseb billi jinbidel il-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4). Id-dehra hija murija fil-figura. Meta RS=2, il-mudell tal-qxur tal-ħut fuq il-wiċċ tal-iwweldjar huwa relattivament irregolari. Il-wiċċ tal-iwweldjar miksub mill-ħames proporzjonijiet differenti l-oħra tal-enerġija tar-raġġ huwa ffurmat sew, u m'hemm l-ebda difetti viżibbli bħal pori u titjir. Għalhekk, meta mqabbel mar-raġġ doppju serjali...iwweldjar bil-lejżer, il-wiċċ tal-weldjatura bl-użu ta' raġġi doppji paralleli huwa aktar uniformi u sabiħ. Meta RS=0.25, ikun hemm dipressjoni żgħira fil-weldjatura; hekk kif il-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ jiżdied gradwalment (RS=0.5, 0.67 u 1.5), il-wiċċ tal-weldjatura jkun uniformi u ma tifforma l-ebda dipressjoni; madankollu, meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ jiżdied aktar (RS=1.50, 2.00), iżda jkun hemm dipressjonijiet fuq il-wiċċ tal-weldjatura. Meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ RS=0.25, 1.5 u 2, il-forma trasversali tal-weldjatura tkun "forma ta' tazza tal-inbid"; meta RS=0.50, 0.67 u 1, il-forma trasversali tal-weldjatura tkun "forma ta' lembut". Meta RS=4, mhux biss jiġu ġġenerati xquq fil-qiegħ tal-weldjatura, iżda jiġu ġġenerati wkoll xi pori fin-nofs u fil-parti t'isfel tal-weldjatura. Meta RS=2, jidhru pori kbar tal-proċess ġewwa l-weldjatura, iżda ma jidhrux xquq. Meta RS = 0.5, 0.67 u 1.5, il-fond ta' penetrazzjoni P2 tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju huwa iżgħar, u s-sezzjoni trasversali tal-weldjatura hija ffurmata sew u ma jiffurmaw l-ebda difetti ovvji tal-iwweldjar. Dawn juru li l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ waqt l-iwweldjar bil-lejżer b'raġġ doppju parallel għandu wkoll impatt importanti fuq il-penetrazzjoni tal-weldjatura u d-difetti tal-iwweldjar.
Raġġ parallel – l-effett tal-ispazjar tar-raġġ fuq il-formazzjoni tal-ħjata tal-iwweldjar
Meta l-qawwa tal-lejżer hija ta' 2.8kW, il-veloċità tal-iwweldjar hija ta' 33mm/s, l-ammont ta' defokus huwa ta' 0mm, u l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ RS=0.67, ibdel l-ispazjar tar-raġġ (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) biex tikseb il-morfoloġija tal-wiċċ tal-iwweldjar kif turi l-istampa. Meta d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, il-wiċċ tal-iwweldjar huwa lixx u ċatt, u l-forma hija sabiħa; id-disinn tal-qxur tal-ħut tal-iwweldjar huwa regolari u sabiħ, u m'hemm l-ebda pori, xquq u difetti oħra viżibbli. Għalhekk, taħt l-erba' kundizzjonijiet ta' spazjar tar-raġġi, il-wiċċ tal-iwweldjar huwa ffurmat sew. Barra minn hekk, meta d=2 mm, jiġu ffurmati żewġ weldjaturi differenti, li juri li ż-żewġ raġġi tal-lejżer paralleli m'għadhomx jaġixxu fuq għadira mdewba, u ma jistgħux jiffurmaw iwweldjar ibridu tal-lejżer b'raġġ doppju effettiv. Meta l-ispazjar tar-raġġ ikun ta' 0.5mm, il-weldjatura tkun "forma ta' lembut", il-fond ta' penetrazzjoni P2 tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju huwa ta' 712.9 mikron, u ma jkun hemm l-ebda xquq, pori jew difetti oħra ġewwa l-weldjatura. Hekk kif l-ispazjar tar-raġġ ikompli jiżdied, il-fond ta' penetrazzjoni P2 tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju jonqos b'mod sinifikanti. Meta l-ispazjar tar-raġġ ikun ta' 1 mm, il-fond ta' penetrazzjoni tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju huwa biss ta' 94.2 mikron. Hekk kif l-ispazjar tar-raġġ jiżdied aktar, il-weldjatura ma tifformax penetrazzjoni effettiva fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju. Għalhekk, meta l-ispazjar tar-raġġ ikun ta' 0.5mm, l-effett ta' rikombinazzjoni b'żewġ raġġi jkun l-aħjar. Hekk kif l-ispazjar tar-raġġ jiżdied, l-input tas-sħana tal-iwweldjar jonqos sew, u l-effett ta' rikombinazzjoni tal-lejżer b'żewġ raġġi jiggrava gradwalment.
Id-differenza fil-morfoloġija tal-iwweldjar hija kkawżata mill-fluss differenti u s-solidifikazzjoni tat-tkessiħ tal-ġabra mdewba matul il-proċess tal-iwweldjar. Il-metodu ta' simulazzjoni numerika mhux biss jista' jagħmel l-analiżi tal-istress tal-ġabra mdewba aktar intuwittiva, iżda wkoll inaqqas l-ispiża sperimentali. L-istampa t'hawn taħt turi l-bidliet fil-ġabra mdewba tal-ġenb b'raġġ wieħed, arranġamenti differenti u spazjar tal-post. Il-konklużjonijiet ewlenin jinkludu: (1) Matul ir-raġġ wieħediwweldjar bil-lejżerFil-proċess, il-fond tat-toqba tal-pixxina mdewba huwa l-aktar fond, hemm fenomenu ta' kollass tat-toqba, il-ħajt tat-toqba huwa irregolari, u d-distribuzzjoni tal-kamp tal-fluss ħdejn il-ħajt tat-toqba hija irregolari; ħdejn il-wiċċ ta' wara tal-pixxina mdewba Ir-rifluss huwa qawwi, u hemm rifluss 'il fuq fil-qiegħ tal-pixxina mdewba; id-distribuzzjoni tal-kamp tal-fluss tal-wiċċ tal-pixxina mdewba hija relattivament uniformi u bil-mod, u l-wisa' tal-pixxina mdewba hija irregolari tul id-direzzjoni tal-fond. Hemm disturbi kkawżati mill-pressjoni ta' rkupru tal-ħajt fil-pixxina mdewba bejn it-toqob żgħar fir-raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżer, u dejjem teżisti tul id-direzzjoni tal-fond tat-toqob żgħar. Hekk kif id-distanza bejn iż-żewġ raġġi tkompli tiżdied, id-densità tal-enerġija tar-raġġ tittrasforma gradwalment minn stat ta' quċċata waħda għal stat ta' quċċata doppja. Hemm valur minimu bejn iż-żewġ qċaċet, u d-densità tal-enerġija tonqos gradwalment. (2) Għal raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżer, meta l-ispazjar tal-post ikun 0-0.5mm, il-fond tat-toqob żgħar tal-pixxina mdewba jonqos xi ftit, u l-imġiba ġenerali tal-fluss tal-pixxina mdewba hija simili għal dik ta' raġġ wieħediwweldjar bil-lejżer; meta l-ispazjar tal-post ikun 'il fuq minn 1mm, it-toqob żgħar ikunu separati kompletament, u matul il-proċess tal-iwweldjar kważi ma jkun hemm l-ebda interazzjoni bejn iż-żewġ lejżers, li huwa ekwivalenti għal żewġ iwweldjar bil-lejżer b'raġġ wieħed konsekuttiv/żewġ paralleli b'qawwa ta' 1750W. Kważi ma jkun hemm l-ebda effett ta' tisħin minn qabel, u l-imġiba tal-fluss tal-pixxina mdewba hija simili għal dik tal-iwweldjar bil-lejżer b'raġġ wieħed. (3) Meta l-ispazjar tal-post ikun 0.5-1mm, il-wiċċ tal-ħajt tat-toqob żgħar ikun aktar ċatt fiż-żewġ arranġamenti, il-fond tat-toqob żgħar jonqos gradwalment, u l-qiegħ jissepara gradwalment. Id-disturb bejn it-toqob żgħar u l-fluss tal-wiċċ tal-pixxina mdewba huwa ta' 0.8mm. L-aktar b'saħħtu. Għall-iwweldjar serjali, it-tul tal-pixxina mdewba jiżdied gradwalment, il-wisa' hija l-akbar meta l-ispazjar tal-post ikun 0.8mm, u l-effett ta' tisħin minn qabel ikun l-aktar ovvju meta l-ispazjar tal-post ikun 0.8mm. L-effett tal-forza Marangoni jiddgħajjef gradwalment, u aktar likwidu tal-metall jiċċirkola lejn iż-żewġ naħat tal-pixxina mdewba. Agħmel id-distribuzzjoni tal-wisa' tat-tidwib aktar uniformi. Għall-iwweldjar parallel, il-wisa' tal-ġabra mdewba tiżdied gradwalment, u t-tul huwa massimu ta' 0.8mm, iżda m'hemm l-ebda effett ta' pretisħin; ir-rifluss ħdejn il-wiċċ ikkawżat mill-forza Marangoni dejjem jeżisti, u r-rifluss 'l isfel fil-qiegħ tat-toqba żgħira jisparixxi gradwalment; il-kamp tal-fluss trasversali mhuwiex tajjeb daqs kemm Huwa qawwi f'serje, it-tfixkil bilkemm jaffettwa l-fluss fuq iż-żewġ naħat tal-ġabra mdewba, u l-wisa' mdewba hija mqassma b'mod irregolari.
Ħin tal-posta: 12 ta' Ottubru 2023
