Predložena je metoda zavarivanja sa dva snopa, uglavnom radi rješavanja prilagodljivostilasersko zavarivanjeza preciznost montaže, poboljšati stabilnost procesa zavarivanja i poboljšati kvalitet zavara, posebno za zavarivanje tankih ploča i zavarivanje aluminijskih legura.Lasersko zavarivanje sa dvostrukim snopom može koristiti optičke metode za razdvajanje istog lasera u dva odvojena snopa svjetlosti za zavarivanje.Takođe može da koristi dva različita tipa lasera za kombinovanje, CO2 laser, Nd:YAG laser i poluprovodnički laser velike snage.mogu se kombinovati.Promjenom energije snopa, razmaka snopa, pa čak i obrasca raspodjele energije dvije grede, polje temperature zavarivanja može se podesiti prikladno i fleksibilno, mijenjajući obrazac postojanja rupa i obrazac protoka tekućeg metala u rastopljenom bazenu , pružajući bolje rješenje za proces zavarivanja.Ogroman prostor izbora je bez premca kod laserskog zavarivanja sa jednim snopom.Ne samo da ima prednosti velikog prodora laserskog zavarivanja, velike brzine i visoke preciznosti, već ima i veliku prilagodljivost materijalima i spojevima koje je teško zavariti konvencionalnim laserskim zavarivanjem.
Princip ofdvosmjerno lasersko zavarivanje
Dvostruko zavarivanje znači korištenje dva laserska zraka istovremeno tokom procesa zavarivanja.Raspored snopa, razmak snopa, ugao između dva snopa, pozicija fokusiranja i omjer energije dva snopa su sve relevantne postavke kod laserskog zavarivanja sa dvostrukim snopom.parametar.Obično, tokom procesa zavarivanja, generalno postoje dva načina za raspoređivanje dvostrukih greda.Kao što je prikazano na slici, jedan je raspoređen u seriji duž pravca zavarivanja.Ovaj raspored može smanjiti brzinu hlađenja rastopljenog bazena.Smanjuje sklonost kaljenju šava i stvaranje pora.Drugi je da ih rasporedite jedan pored drugog ili poprečno na obje strane zavara kako bi se poboljšala prilagodljivost zavarenom razmaku.
Princip dvostrukog laserskog zavarivanja
Dvostruko zavarivanje znači korištenje dva laserska zraka istovremeno tokom procesa zavarivanja.Raspored snopa, razmak snopa, ugao između dva snopa, pozicija fokusiranja i omjer energije dva snopa su sve relevantne postavke kod laserskog zavarivanja sa dvostrukim snopom.parametar.Obično, tokom procesa zavarivanja, generalno postoje dva načina za raspoređivanje dvostrukih greda.Kao što je prikazano na slici, jedan je raspoređen u seriji duž pravca zavarivanja.Ovaj raspored može smanjiti brzinu hlađenja rastopljenog bazena.Smanjuje sklonost kaljenju šava i stvaranje pora.Drugi je da ih rasporedite jedan pored drugog ili poprečno na obje strane zavara kako bi se poboljšala prilagodljivost zavarenom razmaku.
Za tandemski raspoređen sistem laserskog zavarivanja sa dvostrukim snopom, postoje tri različita mehanizma zavarivanja u zavisnosti od udaljenosti između prednjih i stražnjih zraka, kao što je prikazano na donjoj slici.
1. Kod prvog tipa mehanizma za zavarivanje, razmak između dva snopa svjetlosti je relativno velik.Jedan snop svjetlosti ima veću gustoću energije i fokusiran je na površinu obratka kako bi se stvorile ključaonice u zavarivanju;drugi snop svjetlosti ima manju gustinu energije.Koristi se samo kao izvor topline za termičku obradu prije ili poslije zavarivanja.Koristeći ovaj mehanizam za zavarivanje, brzina hlađenja bazena za zavarivanje može se kontrolirati unutar određenog raspona, što je korisno za zavarivanje nekih materijala s visokom osjetljivošću na pukotine, kao što su visokougljični čelik, legirani čelik, itd., a također može poboljšati žilavost šava.
2. Kod drugog tipa mehanizma za zavarivanje, fokusna udaljenost između dva svjetlosna snopa je relativno mala.Dva snopa svjetlosti proizvode dvije nezavisne ključaonice u bazenu za zavarivanje, što mijenja obrazac protoka tekućeg metala i pomaže u sprječavanju zaplena.Može eliminirati pojavu defekata kao što su rubovi i izbočine zavarenih zrna i poboljšati formiranje zavara.
3. Kod trećeg tipa mehanizma za zavarivanje, razmak između dva snopa svjetlosti je vrlo mali.U ovom trenutku, dva snopa svjetlosti proizvode istu ključaonicu u bazenu za zavarivanje.U poređenju sa laserskim zavarivanjem sa jednim snopom, budući da veličina ključaonice postaje veća i nije je lako zatvoriti, proces zavarivanja je stabilniji i gas se lakše ispušta, što je korisno za smanjenje pora i prskanja i dobijanje kontinuiranog, ujednačenog i prelepi zavari.
Tokom procesa zavarivanja, dva laserska snopa se takođe mogu napraviti pod određenim uglom jedan prema drugom.Mehanizam zavarivanja je sličan paralelnom mehanizmu za zavarivanje sa dvostrukom gredom.Rezultati ispitivanja pokazuju da korištenjem dva OO-a velike snage sa uglom od 30° jedan prema drugom i razmakom od 1~2 mm, laserski snop može dobiti ključaonicu u obliku lijevka.Veličina ključaonice je veća i stabilnija, što može efikasno poboljšati kvalitet zavarivanja.U praktičnim primenama, međusobna kombinacija dva snopa svetlosti može se menjati u skladu sa različitim uslovima zavarivanja kako bi se postigli različiti procesi zavarivanja.
6. Metoda implementacije dvostrukog laserskog zavarivanja
Dobivanje dvostrukih zraka može se postići kombinacijom dva različita laserska zraka, ili se jedan laserski snop može podijeliti na dva laserska snopa za zavarivanje pomoću optičkog spektrometrijskog sistema.Da bi se snop svjetlosti podijelio na dva paralelna laserska snopa različite snage, može se koristiti spektroskop ili neki poseban optički sistem.Na slici su prikazana dva šematska dijagrama principa cijepanja svjetlosti koristeći ogledala za fokusiranje kao razdjelnike zraka.
Osim toga, reflektor se može koristiti i kao razdjelnik zraka, a posljednji reflektor na optičkoj putanji može se koristiti kao razdjelnik snopa.Ovaj tip reflektora naziva se i krovni reflektor.Njegova reflektirajuća površina nije ravna površina, već se sastoji od dvije ravni.Presjek dvije reflektirajuće površine nalazi se na sredini površine ogledala, slično sljemenu krova, kao što je prikazano na slici.Snop paralelne svetlosti sija na spektroskop, reflektuje se od dve ravni pod različitim uglovima i formira dva snopa svetlosti i sija na različite položaje ogledala za fokusiranje.Nakon fokusiranja, dva snopa svjetlosti se dobivaju na određenoj udaljenosti na površini obratka.Promjenom ugla između dvije reflektirajuće površine i položaja krova, mogu se dobiti podijeljeni svjetlosni snopovi s različitim fokusnim udaljenostima i rasporedima.
Kada koristite dvije različite vrstelaserske zrake to formiraju dvostruku gredu, postoji mnogo kombinacija.Visokokvalitetni CO2 laser s Gaussovom raspodjelom energije može se koristiti za glavne radove zavarivanja, a poluvodički laser s pravokutnom raspodjelom energije može se koristiti kao pomoć u radu toplinske obrade.S jedne strane, ova kombinacija je ekonomičnija.S druge strane, snaga dva svjetlosna snopa može se podesiti nezavisno.Za različite oblike spojeva, podesivo temperaturno polje se može dobiti podešavanjem položaja preklapanja lasera i poluvodičkog lasera, što je vrlo pogodno za zavarivanje.Kontrola procesa.Osim toga, YAG laser i CO2 laser također se mogu kombinirati u dvostruki snop za zavarivanje, kontinuirani laser i pulsni laser se mogu kombinirati za zavarivanje, a fokusirani snop i defokusirani snop također se mogu kombinirati za zavarivanje.
7. Princip dvostrukog laserskog zavarivanja
3.1 Dvostruko lasersko zavarivanje pocinkovanih limova
Pocinčani čelični lim je najčešće korišteni materijal u automobilskoj industriji.Tačka topljenja čelika je oko 1500°C, dok je tačka ključanja cinka samo 906°C.Stoga, kada se koristi metoda zavarivanja fuzijom, obično se stvara velika količina cinkove pare, zbog čega je proces zavarivanja nestabilan., formirajući pore u zavaru.Za preklopne spojeve, isparavanje pocinčanog sloja se ne događa samo na gornjoj i donjoj površini, već se događa i na površini spoja.Tokom procesa zavarivanja, cinkova para brzo izbacuje iz površine rastopljenog bazena u nekim područjima, dok je u drugim područjima teško da cink para izađe iz rastopljenog bazena.Na površini bazena kvalitet zavarivanja je vrlo nestabilan.
Lasersko zavarivanje sa dvostrukim snopom može riješiti probleme s kvalitetom zavarivanja uzrokovane cinkovim parama.Jedna metoda je kontrola vremena postojanja i brzine hlađenja rastopljenog bazena razumnim usklađivanjem energije dva snopa kako bi se olakšalo izlazak cinkove pare;druga metoda je Otpuštanje cinkove pare prethodnim bušenjem ili žljebovima.Kao što je prikazano na slici 6-31, CO2 laser se koristi za zavarivanje.YAG laser je ispred CO2 lasera i koristi se za bušenje rupa ili rezanje žljebova.Prethodno obrađene rupe ili žljebovi obezbjeđuju izlazni put za paru cinka koja nastaje tokom naknadnog zavarivanja, sprečavajući da ostane u rastopljenom bazenu i formira defekte.
3.2 Dvostruko lasersko zavarivanje legure aluminijuma
Zbog posebnih karakteristika performansi materijala od aluminijskih legura, postoje sljedeće poteškoće u korištenju laserskog zavarivanja [39]: aluminijska legura ima nisku stopu apsorpcije lasera, a početna refleksivnost površine CO2 laserskog zraka prelazi 90%;šavovi za lasersko zavarivanje od aluminijumske legure lako se proizvode Poroznost, pukotine;sagorevanje legiranih elemenata tokom zavarivanja i sl. Kada se koristi jednostruko lasersko zavarivanje, teško je uspostaviti ključaonicu i održati stabilnost.Lasersko zavarivanje sa dvostrukim snopom može povećati veličinu ključaonice, što otežava zatvaranje ključaonice, što je korisno za pražnjenje plina.Takođe može smanjiti brzinu hlađenja i smanjiti pojavu pora i pukotina od zavarivanja.Budući da je proces zavarivanja stabilniji i količina prskanja je smanjena, oblik površine šava dobijen dvostrukim zavarivanjem aluminijskih legura je također značajno bolji od oblika zavarivanja sa jednim snopom.Slika 6-32 prikazuje izgled zavarenog šava sučeonog zavarivanja od legure aluminijuma debljine 3 mm upotrebom CO2 lasera sa jednim snopom i laserskog zavarivanja sa dvostrukim snopom.
Istraživanja pokazuju da pri zavarivanju aluminijumske legure serije 5000 debljine 2 mm, kada je razmak između dve grede 0,6~1,0 mm, proces zavarivanja je relativno stabilan i formirani otvor ključaonice je veći, što pogoduje isparavanju i izbacivanju magnezijuma tokom proces zavarivanja.Ako je razmak između dvije grede premali, proces zavarivanja jedne grede neće biti stabilan.Ako je udaljenost prevelika, to će utjecati na prodor zavarivanja, kao što je prikazano na slici 6-33.Osim toga, omjer energije dvije grede također ima veliki utjecaj na kvalitetu zavarivanja.Kada su dvije grede s razmakom od 0,9 mm raspoređene u seriju za zavarivanje, energiju prethodnog snopa treba na odgovarajući način povećati tako da omjer energije dva snopa prije i poslije bude veći od 1:1.Korisno je poboljšati kvalitet zavarenog šava, povećati područje topljenja i još uvijek dobiti gladak i lijep zavareni šav kada je brzina zavarivanja velika.
3.3 Dvostruko zavarivanje ploča nejednake debljine
U industrijskoj proizvodnji često je potrebno zavariti dvije ili više metalnih ploča različitih debljina i oblika kako bi se formirala spojena ploča.Naročito u automobilskoj proizvodnji sve je raširenija primjena zavarenih gotova po mjeri.Zavarivanjem ploča s različitim specifikacijama, površinskim premazima ili svojstvima, može se povećati čvrstoća, smanjiti potrošni materijal i smanjiti kvalitet.Lasersko zavarivanje ploča različitih debljina obično se koristi u zavarivanju panela.Veliki problem je to što ploče koje se zavaruju moraju biti prethodno oblikovane sa ivicama visoke preciznosti i osigurati visokopreciznu montažu.Upotreba dvostrukog zavarivanja ploča nejednake debljine može se prilagoditi različitim promjenama u zazorima ploča, čeonim spojevima, relativnim debljinama i materijalima ploča.Može zavariti ploče s većim tolerancijama rubova i zazora i poboljšati brzinu zavarivanja i kvalitet zavarivanja.
Glavni parametri procesa Shuangguangdongovog zavarivanja ploča nejednake debljine mogu se podijeliti na parametre zavarivanja i parametre ploče, kao što je prikazano na slici.Parametri zavarivanja uključuju snagu dva laserska zraka, brzinu zavarivanja, fokusnu poziciju, ugao glave zavarivanja, ugao rotacije snopa čeonog spoja sa dvostrukom gredom i pomak zavarivanja, itd. Parametri ploče uključuju veličinu materijala, performanse, uslove obrezivanja, praznine na ploči , itd. Snaga dva laserska snopa može se posebno podesiti prema različitim namjenama zavarivanja.Položaj fokusa se uglavnom nalazi na površini tanke ploče kako bi se postigao stabilan i efikasan proces zavarivanja.Ugao glave zavarivanja se obično bira oko 6. Ako je debljina dve ploče relativno velika, može se koristiti pozitivan ugao glave zavarivanja, odnosno laser je nagnut prema tankoj ploči, kao što je prikazano na slici;kada je debljina ploče relativno mala, može se koristiti negativan ugao glave zavarivanja.Pomak zavarivanja se definira kao udaljenost između laserskog fokusa i ruba debele ploče.Podešavanjem pomaka zavarivanja, količina udubljenja zavara može se smanjiti i može se dobiti dobar poprečni presjek zavara.
Kada zavarite ploče sa velikim razmacima, možete povećati efektivni prečnik grejanja snopa rotiranjem dvostrukog ugla snopa da biste dobili dobre mogućnosti popunjavanja praznina.Širina vrha šava određena je efektivnim prečnikom snopa dva laserska snopa, odnosno uglom rotacije zraka.Što je veći kut rotacije, širi je raspon grijanja dvostruke grede i veća je širina gornjeg dijela zavara.Dvije laserske zrake igraju različite uloge u procesu zavarivanja.Jedan se uglavnom koristi za prodiranje u šav, dok se drugi uglavnom koristi za topljenje materijala debele ploče kako bi se popunio jaz.Kao što je prikazano na slici 6-35, pod pozitivnim kutom rotacije snopa (prednji snop djeluje na debelu ploču, stražnji snop djeluje na zavareni spoj), prednji snop pada na debelu ploču kako bi zagrijao i topio materijal, i sljedeći Laserski zrak stvara prodor.Prvi laserski snop s prednje strane može samo djelimično otopiti debelu ploču, ali uvelike doprinosi procesu zavarivanja, jer ne samo da topi stranu debele ploče radi boljeg popunjavanja zazora, već i prethodno spaja materijal spoja tako da sljedeće grede Lakše je zavariti kroz spojeve, što omogućava brže zavarivanje.Kod dvostrukog zavarivanja s negativnim kutom rotacije (prednji snop djeluje na zavar, a stražnji snop djeluje na debelu ploču), dva snopa imaju upravo suprotan učinak.Prva greda topi spoj, a druga greda topi debelu ploču kako bi je ispunila.jaz.U ovom slučaju, prednji snop mora zavariti kroz hladnu ploču, a brzina zavarivanja je sporija od upotrebe pozitivnog kuta rotacije snopa.A zbog efekta predgrijavanja prethodne grede, potonja će otopiti više debljeg pločastog materijala pod istom snagom.U tom slučaju, snagu potonjeg laserskog snopa treba na odgovarajući način smanjiti.Za usporedbu, korištenje pozitivnog kuta rotacije snopa može na odgovarajući način povećati brzinu zavarivanja, a korištenje negativnog kuta rotacije snopa može postići bolje punjenje praznina.Slika 6-36 prikazuje uticaj različitih uglova rotacije grede na poprečni presek šava.
3.4 Lasersko zavarivanje velikih debelih ploča sa dvostrukim snopom Sa poboljšanjem nivoa snage lasera i kvaliteta zraka, lasersko zavarivanje velikih debelih ploča postalo je stvarnost.Međutim, budući da su laseri velike snage skupi, a zavarivanje velikih debelih ploča općenito zahtijeva dodatni metal, postoje određena ograničenja u stvarnoj proizvodnji.Upotreba tehnologije laserskog zavarivanja sa dvostrukim snopom može ne samo povećati snagu lasera, već i povećati efektivni prečnik grijanja zraka, povećati sposobnost topljenja žice za punjenje, stabilizirati lasersku ključaonicu, poboljšati stabilnost zavarivanja i poboljšati kvalitetu zavarivanja.
Vrijeme objave: Apr-29-2024
