O'i gymharu â thechnoleg weldio draddodiadol,weldio lasermae ganddo fanteision digyffelyb o ran cywirdeb weldio, effeithlonrwydd, dibynadwyedd, awtomeiddio ac agweddau eraill. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae wedi datblygu'n gyflym ym meysydd automobiles, ynni, electroneg a meysydd eraill, ac fe'i hystyrir yn un o'r technolegau gweithgynhyrchu mwyaf addawol yn yr 21ain ganrif.
1. Trosolwg o drawst dwblweldio laser
Trawst dwblweldio laseryw defnyddio dulliau optegol i wahanu'r un laser yn ddau drawst golau ar wahân ar gyfer weldio, neu ddefnyddio dau fath gwahanol o laserau i'w cyfuno, fel laser CO2, laser Nd: YAG a laser lled-ddargludyddion pŵer uchel. Gellir cyfuno pob un. Fe'i cynigiwyd yn bennaf i ddatrys addasrwydd weldio laser i gywirdeb cydosod, gwella sefydlogrwydd y broses weldio, a gwella ansawdd y weldiad. Trawst dwblweldio lasergall addasu'r maes tymheredd weldio yn gyfleus ac yn hyblyg trwy newid cymhareb ynni'r trawst, bylchau'r trawst, a hyd yn oed patrwm dosbarthu ynni'r ddau drawst laser, gan newid patrwm bodolaeth y twll clo a phatrwm llif y metel hylif yn y pwll tawdd. Yn darparu dewis ehangach o brosesau weldio. Nid yn unig y mae ganddo fanteision mawrweldio lasertreiddiad, cyflymder cyflym a chywirdeb uchel, ond mae hefyd yn addas ar gyfer deunyddiau a chymalau sy'n anodd eu weldio â deunyddiau confensiynolweldio laser.
Ar gyfer trawst dwblweldio laser, yn gyntaf, rydym yn trafod dulliau gweithredu laser trawst dwbl. Mae llenyddiaeth gynhwysfawr yn dangos bod dau brif ffordd o gyflawni weldio trawst dwbl: ffocysu trawsyrru a ffocysu adlewyrchiad. Yn benodol, cyflawnir un trwy addasu ongl a bylchau dau laser trwy ddrychau ffocysu a drychau cyfochrog. Cyflawnir y llall trwy ddefnyddio ffynhonnell laser ac yna ffocysu trwy ddrychau adlewyrchol, drychau trawsyrru a drychau siâp lletem i gyflawni trawstiau deuol. Ar gyfer y dull cyntaf, mae tri ffurf yn bennaf. Y ffurf gyntaf yw cyplysu dau laser trwy ffibrau optegol a'u rhannu'n ddau drawst gwahanol o dan yr un drych cyfochrog a drych ffocysu. Yr ail yw bod dau laser yn allbynnu trawstiau laser trwy eu pennau weldio priodol, a ffurfir trawst dwbl trwy addasu safle gofodol y pennau weldio. Y trydydd dull yw bod y trawst laser yn cael ei rannu yn gyntaf trwy ddau ddrych 1 a 2, ac yna'n cael ei ffocysu gan ddau ddrych ffocysu 3 a 4 yn y drefn honno. Gellir addasu'r safle a'r pellter rhwng y ddau fan ffocal drwy addasu onglau'r ddau ddrych ffocysu 3 a 4. Yr ail ddull yw defnyddio laser cyflwr solid i hollti'r golau i gyflawni trawstiau deuol, ac addasu'r ongl a'r bylchau drwy ddrych persbectif a drych ffocysu. Mae'r ddau lun olaf yn y rhes gyntaf isod yn dangos system sbectrosgopig laser CO2. Mae'r drych gwastad yn cael ei ddisodli gan ddrych siâp lletem a'i osod o flaen y drych ffocysu i hollti'r golau i gyflawni golau cyfochrog trawst deuol.
Ar ôl deall sut mae trawstiau dwbl yn cael eu defnyddio, gadewch inni gyflwyno egwyddorion a dulliau weldio yn fyr. Yn y trawst dwblweldio laserproses, mae tri threfniant trawst cyffredin, sef trefniant cyfresol, trefniant cyfochrog a threfniant hybrid. brethyn, hynny yw, mae pellter yn y cyfeiriad weldio a'r cyfeiriad fertigol weldio. Fel y dangosir yn rhes olaf y ffigur, yn ôl y gwahanol siapiau o dyllau bach a phyllau tawdd sy'n ymddangos o dan wahanol fylchau mannau yn ystod y broses weldio cyfresol, gellir eu rhannu ymhellach yn doddi sengl. Mae tri chyflwr: pwll, pwll tawdd cyffredin a phwll tawdd wedi'i wahanu. Mae nodweddion pwll tawdd sengl a phwll tawdd wedi'i wahanu yn debyg i rai pwll tawdd senglweldio laser, fel y dangosir yn y diagram efelychu rhifiadol. Mae gwahanol effeithiau proses ar gyfer gwahanol fathau.
Math 1: O dan fylchau penodol rhwng mannau, mae dau dwll allwedd trawst yn ffurfio twll allwedd mawr cyffredin yn yr un pwll tawdd; ar gyfer math 1, adroddir bod un trawst o olau yn cael ei ddefnyddio i greu twll bach, a'r trawst arall o olau yn cael ei ddefnyddio ar gyfer triniaeth wres weldio, a all wella priodweddau strwythurol dur carbon uchel a dur aloi yn effeithiol.
Math 2: Cynyddu'r bylchau rhwng y mannau yn yr un pwll tawdd, gwahanu'r ddau drawst yn ddau dwll clo annibynnol, a newid patrwm llif y pwll tawdd; ar gyfer math 2, mae ei swyddogaeth yn cyfateb i weldio dau drawst electron, Lleihau sblasio weldio a weldiadau afreolaidd ar yr hyd ffocal priodol.
Math 3: Cynyddu ymhellach y bylchau rhwng y mannau a newid cymhareb ynni'r ddau drawst, fel bod un o'r ddau drawst yn cael ei ddefnyddio fel ffynhonnell wres i gyflawni prosesu cyn-weldio neu ôl-weldio yn ystod y broses weldio, a'r trawst arall yn cael ei ddefnyddio i gynhyrchu tyllau bach. Ar gyfer math 3, canfu'r astudiaeth fod y ddau drawst yn ffurfio twll clo, nad yw'r twll bach yn hawdd i gwympo, ac nid yw'r weldiad yn hawdd i gynhyrchu mandyllau.
2. Dylanwad y broses weldio ar ansawdd weldio
Effaith cymhareb trawst-ynni cyfresol ar ffurfio gwythiennau weldio
Pan fydd pŵer y laser yn 2kW, mae cyflymder y weldio yn 45 mm/s, mae'r swm dadffocysu yn 0mm, a'r bylchau rhwng y trawst yn 3 mm, mae siâp wyneb y weldiad wrth newid RS (RS = 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) fel y dangosir yn y ffigur. Pan fydd RS = 0.50 a 2.00, mae'r weldiad wedi'i wancio i raddau mwy, ac mae mwy o sblasio ar ymyl y weldiad, heb ffurfio patrymau graddfa pysgod rheolaidd. Mae hyn oherwydd pan fydd cymhareb ynni'r trawst yn rhy fach neu'n rhy fawr, mae ynni'r laser yn rhy grynodedig, gan achosi i dwll pin y laser osgiliadu'n fwy difrifol yn ystod y broses weldio, ac mae pwysau adlam yr ager yn achosi i fetel y pwll tawdd gael ei daflu allan a'i sblasio yn y pwll tawdd; Mae mewnbwn gwres gormodol yn achosi i ddyfnder treiddiad y pwll tawdd ar ochr yr aloi alwminiwm fod yn rhy fawr, gan achosi iselder o dan weithred disgyrchiant. Pan fydd RS=0.67 ac 1.50, mae patrwm y cen pysgodyn ar wyneb y weldiad yn unffurf, mae siâp y weldiad yn fwy prydferth, ac nid oes unrhyw graciau poeth weldio, mandyllau na diffygion weldio eraill ar wyneb y weldiad. Mae siapiau trawsdoriad y weldiadau gyda gwahanol gymhareb egni trawst RS fel y dangosir yn y ffigur. Mae trawsdoriad y weldiadau mewn "siâp gwydr gwin" nodweddiadol, sy'n dangos bod y broses weldio yn cael ei chynnal mewn modd weldio treiddiad dwfn laser. Mae gan RS ddylanwad pwysig ar ddyfnder treiddiad P2 y weldiad ar ochr yr aloi alwminiwm. Pan fydd cymhareb egni'r trawst RS=0.5, mae P2 yn 1203.2 micron. Pan fydd cymhareb egni'r trawst yn RS=0.67 ac 1.5, mae P2 yn cael ei leihau'n sylweddol, sef 403.3 micron a 93.6 micron yn y drefn honno. Pan fydd cymhareb egni'r trawst yn RS=2, dyfnder treiddiad weldiad trawsdoriad y cymal yw 1151.6 micron.
Effaith cymhareb trawst-ynni cyfochrog ar ffurfio gwythiennau weldio
Pan fo pŵer y laser yn 2.8kW, cyflymder y weldio yw 33mm/s, swm y dadffocws yw 0mm, a bylchau'r trawst yn 1mm, ceir wyneb y weldio trwy newid cymhareb ynni'r trawst (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4). Dangosir yr ymddangosiad yn y ffigur. Pan fo RS=2, mae patrwm cen pysgodyn ar wyneb y weldiad yn gymharol afreolaidd. Mae wyneb y weldiad a geir gan y pum cymhareb ynni trawst gwahanol arall wedi'i ffurfio'n dda, ac nid oes unrhyw ddiffygion gweladwy fel mandyllau a thaenelliadau. Felly, o'i gymharu â thrawst deuol cyfresolweldio laser, mae arwyneb y weldiad gan ddefnyddio trawstiau deuol cyfochrog yn fwy unffurf a hardd. Pan fydd RS=0.25, mae pant bach yn y weldiad; wrth i gymhareb ynni'r trawst gynyddu'n raddol (RS=0.5, 0.67 ac 1.5), mae arwyneb y weldiad yn unffurf ac nid oes pant bach yn cael ei ffurfio; fodd bynnag, pan fydd cymhareb ynni'r trawst yn cynyddu ymhellach (RS=1.50, 2.00), ond mae pantiau ar wyneb y weldiad. Pan fydd cymhareb ynni'r trawst RS=0.25, 1.5 a 2, mae siâp trawsdoriadol y weldiad yn "siâp gwydr gwin"; pan fydd RS=0.50, 0.67 ac 1, mae siâp trawsdoriadol y weldiad yn "siâp twndis". Pan fydd RS=4, nid yn unig y cynhyrchir craciau ar waelod y weldiad, ond hefyd cynhyrchir rhai mandyllau yng nghanol ac isaf y weldiad. Pan fydd RS=2, mae mandyllau prosesu mawr yn ymddangos y tu mewn i'r weldiad, ond nid oes unrhyw graciau yn ymddangos. Pan fo RS=0.5, 0.67 ac 1.5, mae dyfnder treiddiad P2 y weldiad ar ochr yr aloi alwminiwm yn llai, ac mae trawsdoriad y weldiad wedi'i ffurfio'n dda ac nid oes unrhyw ddiffygion weldio amlwg yn cael eu ffurfio. Mae'r rhain yn dangos bod gan y gymhareb ynni trawst yn ystod weldio laser trawst deuol cyfochrog effaith bwysig hefyd ar dreiddiad weldiad a diffygion weldio.
Trawst cyfochrog – effaith bylchau trawstiau ar ffurfio gwythiennau weldio
Pan fo pŵer y laser yn 2.8kW, cyflymder y weldio yn 33mm/s, swm y dadffocws yn 0mm, a chymhareb ynni'r trawst RS=0.67, newidiwch y bylchau trawst (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) i gael morffoleg arwyneb y weldiad fel y dangosir yn y llun. Pan fo d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, mae arwyneb y weldiad yn llyfn ac yn wastad, ac mae'r siâp yn brydferth; mae patrwm cen pysgodyn y weldiad yn rheolaidd ac yn brydferth, ac nid oes mandyllau, craciau na diffygion eraill gweladwy. Felly, o dan amodau'r pedwar bylchau trawst, mae arwyneb y weldiad wedi'i ffurfio'n dda. Yn ogystal, pan fo d=2 mm, mae dau weldiad gwahanol yn cael eu ffurfio, sy'n dangos nad yw'r ddau drawst laser cyfochrog bellach yn gweithredu ar bwll tawdd, ac ni allant ffurfio weldio hybrid laser deuol-drawst effeithiol. Pan fo bylchau'r trawst yn 0.5mm, mae'r weldiad yn "siâp twndis", mae dyfnder treiddiad P2 y weldiad ar ochr yr aloi alwminiwm yn 712.9 micron, ac nid oes unrhyw graciau, mandyllau na diffygion eraill y tu mewn i'r weldiad. Wrth i'r bylchau trawst barhau i gynyddu, mae dyfnder treiddiad P2 y weldiad ar ochr yr aloi alwminiwm yn lleihau'n sylweddol. Pan fo bylchau'r trawst yn 1 mm, dim ond 94.2 micron yw dyfnder treiddiad y weldiad ar ochr yr aloi alwminiwm. Wrth i'r bylchau trawst gynyddu ymhellach, nid yw'r weldiad yn ffurfio treiddiad effeithiol ar ochr yr aloi alwminiwm. Felly, pan fo bylchau'r trawst yn 0.5mm, yr effaith ailgyfuno trawst dwbl yw'r gorau. Wrth i'r bylchau trawst gynyddu, mae'r mewnbwn gwres weldio yn lleihau'n sydyn, ac mae effaith ailgyfuno laser dau drawst yn gwaethygu'n raddol.
Mae'r gwahaniaeth ym morffoleg y weldiad yn cael ei achosi gan y llif gwahanol a'r solidiad oeri yn y pwll tawdd yn ystod y broses weldio. Gall y dull efelychu rhifiadol nid yn unig wneud dadansoddiad straen y pwll tawdd yn fwy reddfol, ond hefyd leihau'r gost arbrofol. Mae'r llun isod yn dangos y newidiadau yn y pwll toddi ochr gydag un trawst, gwahanol drefniadau a bylchau mannau. Mae'r prif gasgliadau'n cynnwys: (1) Yn ystod y trawst senglweldio laserproses, dyfnder twll y pwll tawdd yw'r dyfnaf, mae ffenomen o gwymp twll, mae wal y twll yn afreolaidd, ac mae dosbarthiad y maes llif ger wal y twll yn anwastad; ger wyneb cefn y pwll tawdd Mae'r ail-lif yn gryf, ac mae ail-lif i fyny ar waelod y pwll tawdd; mae dosbarthiad maes llif y pwll tawdd arwyneb yn gymharol unffurf ac yn araf, ac mae lled y pwll tawdd yn anwastad ar hyd cyfeiriad y dyfnder. Mae aflonyddwch a achosir gan bwysau adlam wal yn y pwll tawdd rhwng y tyllau bach mewn trawst dwblweldio laser, ac mae bob amser yn bodoli ar hyd cyfeiriad dyfnder y tyllau bach. Wrth i'r pellter rhwng y ddau drawst barhau i gynyddu, mae dwysedd ynni'r trawst yn trawsnewid yn raddol o gyflwr un brig i gyflwr brig dwbl. Mae gwerth lleiaf rhwng y ddau brig, ac mae'r dwysedd ynni yn lleihau'n raddol. (2) Ar gyfer trawst dwblweldio laser, pan fo'r bylchau rhwng y mannau yn 0-0.5mm, mae dyfnder tyllau bach y pwll tawdd yn lleihau ychydig, ac mae ymddygiad llif cyffredinol y pwll tawdd yn debyg i ymddygiad trawst senglweldio laser; pan fydd y bylchau rhwng y mannau yn uwch na 1mm, mae'r tyllau bach wedi'u gwahanu'n llwyr, ac yn ystod y broses weldio bron dim rhyngweithio rhwng y ddau laser, sy'n cyfateb i ddau weldiad laser trawst sengl olynol/cyfochrog gyda phŵer o 1750W. Bron dim effaith cynhesu, ac mae ymddygiad llif y pwll tawdd yn debyg i ymddygiad weldio laser trawst sengl. (3) Pan fydd y bylchau rhwng y mannau yn 0.5-1mm, mae wyneb wal y tyllau bach yn fwy gwastad yn y ddau drefniant, mae dyfnder y tyllau bach yn lleihau'n raddol, ac mae'r gwaelod yn gwahanu'n raddol. Mae'r aflonyddwch rhwng y tyllau bach a llif y pwll tawdd arwyneb yn 0.8mm. Y cryfaf. Ar gyfer weldio cyfresol, mae hyd y pwll tawdd yn cynyddu'n raddol, y lled yw'r mwyaf pan fydd y bylchau rhwng y mannau yn 0.8mm, ac mae'r effaith cynhesu yn fwyaf amlwg pan fydd y bylchau rhwng y mannau yn 0.8mm. Mae effaith grym Marangoni yn gwanhau'n raddol, ac mae mwy o hylif metel yn llifo i ddwy ochr y pwll tawdd. Gwnewch ddosbarthiad lled y todd yn fwy unffurf. Ar gyfer weldio cyfochrog, mae lled y pwll tawdd yn cynyddu'n raddol, ac mae'r hyd ar ei uchafswm yn 0.8mm, ond nid oes unrhyw effaith cynhesu; mae'r ail-lif ger yr wyneb a achosir gan rym Marangoni bob amser yn bodoli, ac mae'r ail-lif tuag i lawr ar waelod y twll bach yn diflannu'n raddol; nid yw'r maes llif trawsdoriadol cystal ag y mae'n gryf mewn cyfres, prin y mae'r aflonyddwch yn effeithio ar y llif ar ddwy ochr y pwll tawdd, ac mae lled y tawdd wedi'i ddosbarthu'n anwastad.
Amser postio: Hydref-12-2023
