Poređenje efekata zavarivanja lasera sa različitim prečnikima jezgra

Lasersko zavarivanjemože se postići upotrebom kontinuiranih ili impulsnih laserskih zraka. Principilasersko zavarivanjemože se podijeliti na zavarivanje provodljivošću topline i zavarivanje dubokog prodora laserom. Kada je gustina snage manja od 104~105 W/cm2, to je zavarivanje provodljivošću toplote. U ovom trenutku, dubina prodiranja je plitka i brzina zavarivanja je mala; kada je gustina snage veća od 105~107 W/cm2, metalna površina je konkavna u "rupe" zbog topline, formirajući zavarivanje dubokog prodora, koje ima karakteristike velike brzine zavarivanja i velikog omjera širine i visine. Princip toplotne provodljivostilasersko zavarivanjeje: lasersko zračenje zagrijava površinu koja se obrađuje, a površinska toplina difundira u unutrašnjost kroz toplinsku provodljivost. Kontrolom laserskih parametara kao što su širina laserskog impulsa, energija, vršna snaga i frekvencija ponavljanja, radni komad se topi da bi se formirao specifičan rastopljeni bazen.

Lasersko zavarivanje dubokog prodiranja općenito koristi kontinuirani laserski snop za završetak spajanja materijala. Njegov metalurški fizički proces je vrlo sličan onom kod zavarivanja elektronskim snopom, to jest, mehanizam konverzije energije je završen kroz strukturu „ključna rupa“.

Pod laserskim zračenjem sa dovoljno velikom gustinom snage, materijal isparava i stvaraju se male rupe. Ova mala rupa ispunjena parom je poput crnog tijela koje apsorbira gotovo svu energiju upadnog snopa. Ravnotežna temperatura u rupi dostiže oko 2500°C. Toplota se prenosi sa vanjskog zida visokotemperaturne rupe, uzrokujući topljenje metala koji okružuje rupu. Mala rupa je ispunjena parom visoke temperature koja nastaje kontinuiranim isparavanjem materijala zida pod zračenjem zraka. Zidovi male rupe su okruženi rastopljenim metalom, a tečni metal je okružen čvrstim materijalima (u većini konvencionalnih procesa zavarivanja i laserskog provodljivog zavarivanja, energija se prvo taloži na površini obratka, a zatim prenosi u unutrašnjost ). Protok tečnosti izvan zida rupe i površinski napon sloja zida su u fazi sa kontinuirano generisanim pritiskom pare u šupljini rupe i održavaju dinamičku ravnotežu. Svjetlosni snop neprekidno ulazi u malu rupu, a materijal izvan male rupe kontinuirano teče. Kako se svjetlosni snop kreće, mala rupa je uvijek u stabilnom stanju protoka.

Odnosno, mala rupa i rastopljeni metal koji okružuje zid rupe pomiču se naprijed brzinom pilot zraka. Otopljeni metal ispunjava prazninu koja je ostala nakon uklanjanja male rupe i kondenzira se u skladu s tim, te se formira zavar. Sve se to događa tako brzo da brzine zavarivanja lako mogu doseći nekoliko metara u minuti.

Nakon razumijevanja osnovnih koncepata zavarivanja gustine snage, zavarivanja toplinske provodljivosti i zavarivanja dubokim prodorom, izvršit ćemo komparativnu analizu gustine snage i metalografskih faza različitih promjera jezgre.

Poređenje eksperimenata zavarivanja na osnovu uobičajenih prečnika jezgra lasera na tržištu:

Gustina snage položaja žarišne tačke lasera sa različitim prečnikima jezgra

Iz perspektive gustine snage, pod istom snagom, što je manji prečnik jezgra, veći je sjaj lasera i koncentrisanija energija. Ako se laser uporedi sa oštrim nožem, što je manji prečnik jezgra, to je laser oštriji. Gustina snage lasera sa prečnikom jezgre od 14um je više od 50 puta veća od lasera sa prečnikom jezgre od 100um, a sposobnost obrade je jača. Istovremeno, ovdje izračunata gustina snage je samo jednostavna prosječna gustina. Stvarna raspodjela energije je približna Gausova raspodjela, a centralna energija će biti nekoliko puta veća od prosječne gustine snage.

Šematski dijagram raspodjele laserske energije s različitim prečnicima jezgre

Boja dijagrama distribucije energije je distribucija energije. Što je crvena boja, to je veća energija. Crvena energija je mjesto gdje je energija koncentrisana. Kroz distribuciju laserske energije laserskih zraka s različitim prečnikima jezgra, može se vidjeti da prednji dio laserskog snopa nije oštar, a laserski snop oštar. Što je manja, što je energija koncentrisanija na jednoj tački, to je oštrija i jača je njena prodorna sposobnost.

Poređenje efekata zavarivanja lasera sa različitim prečnikima jezgra

Poređenje lasera sa različitim prečnikima jezgra:

(1) Eksperiment koristi brzinu od 150 mm/s, zavarivanje položaja fokusa, a materijal je aluminijum serije 1, debljine 2 mm;

(2) Što je veći prečnik jezgra, veća je širina topljenja, veća je zona toplotnog uticaja i manja je gustina snage jedinice. Kada promjer jezgra prelazi 200um, nije lako postići dubinu penetracije na legurama visoke reakcije kao što su aluminij i bakar, a veće zavarivanje dubokog prodiranja može se postići samo uz veliku snagu;

(3) Laseri s malim jezgrom imaju veliku gustoću snage i mogu brzo probiti ključaonice na površini materijala s visokom energijom i malim zonama pod utjecajem topline. Međutim, u isto vrijeme, površina zavara je hrapava, a vjerovatnoća urušavanja ključaonice je velika tokom zavarivanja malom brzinom, a ključaonica je zatvorena tokom ciklusa zavarivanja. Ciklus je dug, a defekti kao što su defekti i pore su skloni nastanku. Pogodan je za obradu velikom brzinom ili obradu sa putanjom ljuljanja;

(4) Laseri velikog promjera jezgre imaju veće svjetlosne mrlje i više raspršene energije, što ih čini pogodnijim za lasersko površinsko pretapanje, oblaganje, žarenje i druge procese.