Ang dual-beam welding na paraan ay iminungkahi, pangunahin upang malutas ang kakayahang umangkop nglaser weldingsa katumpakan ng pagpupulong, pagbutihin ang katatagan ng proseso ng hinang, at pagbutihin ang kalidad ng hinang, lalo na para sa manipis na plate welding at aluminum alloy welding. Ang double-beam laser welding ay maaaring gumamit ng mga optical na pamamaraan upang paghiwalayin ang parehong laser sa dalawang magkahiwalay na beam ng liwanag para sa hinang. Maaari din itong gumamit ng dalawang magkaibang uri ng laser para pagsamahin, CO2 laser, Nd:YAG laser at high-power semiconductor laser. maaaring pagsamahin. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng enerhiya ng beam, spacing ng beam, at maging ang pattern ng pamamahagi ng enerhiya ng dalawang beam, ang field ng temperatura ng welding ay maaaring maisaayos nang maginhawa at nababaluktot, na binabago ang pattern ng pagkakaroon ng mga butas at ang pattern ng daloy ng likidong metal sa molten pool , na nagbibigay ng mas mahusay na solusyon para sa proseso ng hinang. Ang malawak na puwang na mapagpipilian ay hindi mapapantayan ng single-beam laser welding. Ito ay hindi lamang may mga pakinabang ng malaking laser welding penetration, mabilis na bilis at mataas na katumpakan, ngunit mayroon ding mahusay na kakayahang umangkop sa mga materyales at joints na mahirap i-weld sa maginoo laser welding.
Prinsipyo ngdouble-beam laser welding
Ang ibig sabihin ng double-beam welding ay ang paggamit ng dalawang laser beam sa parehong oras sa proseso ng welding. Ang beam arrangement, beam spacing, anggulo sa pagitan ng dalawang beam, focusing position at ang energy ratio ng dalawang beams ay lahat ng may-katuturang setting sa double-beam laser welding. parameter. Karaniwan, sa panahon ng proseso ng hinang, sa pangkalahatan ay may dalawang paraan upang ayusin ang mga double beam. Tulad ng ipinapakita sa figure, ang isa ay nakaayos sa serye kasama ang direksyon ng hinang. Maaaring bawasan ng kaayusan na ito ang rate ng paglamig ng molten pool. Binabawasan ang hardenability tendency ng weld at ang pagbuo ng mga pores. Ang isa pa ay upang ayusin ang mga ito nang magkatabi o crosswise sa magkabilang panig ng weld upang mapabuti ang kakayahang umangkop sa weld gap.
Double beam laser welding prinsipyo
Ang ibig sabihin ng double-beam welding ay ang paggamit ng dalawang laser beam sa parehong oras sa proseso ng welding. Ang beam arrangement, beam spacing, anggulo sa pagitan ng dalawang beam, focusing position at ang energy ratio ng dalawang beams ay lahat ng may-katuturang setting sa double-beam laser welding. parameter. Karaniwan, sa panahon ng proseso ng hinang, sa pangkalahatan ay may dalawang paraan upang ayusin ang mga double beam. Tulad ng ipinapakita sa figure, ang isa ay nakaayos sa serye kasama ang direksyon ng hinang. Maaaring bawasan ng kaayusan na ito ang rate ng paglamig ng molten pool. Binabawasan ang hardenability tendency ng weld at ang pagbuo ng mga pores. Ang isa pa ay upang ayusin ang mga ito nang magkatabi o crosswise sa magkabilang panig ng weld upang mapabuti ang kakayahang umangkop sa weld gap.
Para sa isang tandem-arranged dual-beam laser welding system, mayroong tatlong magkakaibang mekanismo ng welding depende sa distansya sa pagitan ng harap at likurang mga beam, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba.
1. Sa unang uri ng mekanismo ng hinang, ang distansya sa pagitan ng dalawang sinag ng liwanag ay medyo malaki. Ang isang sinag ng liwanag ay may mas malaking densidad ng enerhiya at nakatutok sa ibabaw ng workpiece upang makagawa ng mga keyhole sa hinang; ang iba pang sinag ng liwanag ay may mas maliit na density ng enerhiya. Ginagamit lamang bilang pinagmumulan ng init para sa pre-weld o post-weld heat treatment. Gamit ang mekanismo ng welding na ito, ang rate ng paglamig ng welding pool ay maaaring kontrolin sa loob ng isang tiyak na hanay, na kapaki-pakinabang sa pag-welding ng ilang mga materyales na may mataas na sensitivity ng crack, tulad ng high carbon steel, alloy steel, atbp., at maaari ring mapabuti ang tibay ng hinang.
2. Sa pangalawang uri ng mekanismo ng hinang, ang distansya ng focus sa pagitan ng dalawang light beam ay medyo maliit. Ang dalawang sinag ng liwanag ay gumagawa ng dalawang independiyenteng keyhole sa isang welding pool, na nagbabago sa pattern ng daloy ng likidong metal at nakakatulong upang maiwasan ang pag-agaw. Maaari nitong alisin ang paglitaw ng mga depekto tulad ng mga gilid at weld bead bulges at mapabuti ang pagbuo ng weld.
3. Sa ikatlong uri ng mekanismo ng hinang, ang distansya sa pagitan ng dalawang sinag ng liwanag ay napakaliit. Sa oras na ito, ang dalawang sinag ng liwanag ay gumagawa ng parehong keyhole sa welding pool. Kung ikukumpara sa single-beam laser welding, dahil ang laki ng keyhole ay nagiging mas malaki at hindi madaling isara, ang proseso ng welding ay mas matatag at ang gas ay mas madaling i-discharge, na kapaki-pakinabang sa pagbabawas ng mga pores at spatter, at pagkuha ng tuluy-tuloy, pare-pareho at magagandang welds.
Sa panahon ng proseso ng hinang, ang dalawang laser beam ay maaari ding gawin sa isang tiyak na anggulo sa bawat isa. Ang mekanismo ng hinang ay katulad ng parallel double beam welding mechanism. Ipinapakita ng mga resulta ng pagsubok na sa pamamagitan ng paggamit ng dalawang high-power OO na may anggulo na 30° sa isa't isa at may distansyang 1~2mm, ang laser beam ay makakakuha ng hugis-funnel na keyhole. Ang laki ng keyhole ay mas malaki at mas matatag, na maaaring epektibong mapabuti ang kalidad ng hinang. Sa mga praktikal na aplikasyon, ang magkaparehong kumbinasyon ng dalawang sinag ng liwanag ay maaaring baguhin ayon sa iba't ibang kondisyon ng hinang upang makamit ang iba't ibang proseso ng hinang.
6. Paraan ng pagpapatupad ng double-beam laser welding
Ang pagkuha ng mga double beam ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng dalawang magkaibang laser beam, o ang isang laser beam ay maaaring hatiin sa dalawang laser beam para sa welding gamit ang isang optical spectrometry system. Upang hatiin ang isang sinag ng liwanag sa dalawang parallel na laser beam ng magkaibang kapangyarihan, maaaring gumamit ng spectroscope o ilang espesyal na optical system. Ang larawan ay nagpapakita ng dalawang schematic diagram ng light splitting principles gamit ang focusing mirrors bilang beam splitter.
Bilang karagdagan, ang isang reflector ay maaari ding gamitin bilang isang beam splitter, at ang huling reflector sa optical path ay maaaring gamitin bilang isang beam splitter. Ang ganitong uri ng reflector ay tinatawag ding roof-type reflector. Ang mapanimdim na ibabaw nito ay hindi isang patag na ibabaw, ngunit binubuo ng dalawang eroplano. Ang intersection line ng dalawang reflective surface ay matatagpuan sa gitna ng mirror surface, katulad ng roof ridge, tulad ng ipinapakita sa figure. Ang isang sinag ng parallel na liwanag ay kumikinang sa spectroscope, ay sinasalamin ng dalawang eroplano sa magkaibang anggulo upang bumuo ng dalawang sinag ng liwanag, at kumikinang sa magkaibang posisyon ng nakatutok na salamin. Pagkatapos ng pagtuon, dalawang sinag ng liwanag ang nakuha sa isang tiyak na distansya sa ibabaw ng workpiece. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng anggulo sa pagitan ng dalawang sumasalamin na ibabaw at sa posisyon ng bubong, maaaring makuha ang mga split light beam na may iba't ibang distansya at pagsasaayos ng focus.
Kapag gumagamit ng dalawang magkaibang uri ngmga sinag ng laser to bumuo ng isang double beam, mayroong maraming mga kumbinasyon. Ang isang mataas na kalidad na CO2 laser na may Gaussian energy distribution ay maaaring gamitin para sa pangunahing welding work, at isang semiconductor laser na may rectangular energy distribution ay maaaring gamitin upang tumulong sa heat treatment work. Sa isang banda, ang kumbinasyong ito ay mas matipid. Sa kabilang banda, ang kapangyarihan ng dalawang light beam ay maaaring i-adjust nang nakapag-iisa. Para sa iba't ibang magkasanib na anyo, ang isang adjustable na field ng temperatura ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsasaayos ng magkasanib na posisyon ng laser at ng semiconductor laser, na napaka-angkop para sa hinang. Kontrol sa proseso. Bilang karagdagan, ang YAG laser at CO2 laser ay maaari ding pagsamahin sa isang double beam para sa welding, ang tuloy-tuloy na laser at pulse laser ay maaaring pagsamahin para sa welding, at ang nakatutok na beam at defocused beam ay maaari ding pagsamahin para sa hinang.
7. Prinsipyo ng double-beam laser welding
3.1 Double-beam laser welding ng galvanized sheets
Ang galvanized steel sheet ay ang pinaka-karaniwang ginagamit na materyal sa industriya ng automotive. Ang punto ng pagkatunaw ng bakal ay humigit-kumulang 1500°C, habang ang kumukulo na punto ng zinc ay 906°C lamang. Samakatuwid, kapag ginagamit ang paraan ng fusion welding, ang isang malaking halaga ng zinc vapor ay karaniwang nabuo, na nagiging sanhi ng hindi matatag na proseso ng hinang. , na bumubuo ng mga pores sa hinang. Para sa mga lap joints, ang volatilization ng galvanized layer ay hindi lamang nangyayari sa itaas at mas mababang mga ibabaw, ngunit nangyayari din sa magkasanib na ibabaw. Sa panahon ng proseso ng welding, ang singaw ng zinc ay mabilis na lumalabas sa ibabaw ng molten pool sa ilang mga lugar, habang sa ibang mga lugar ay mahirap para sa zinc vapor na makatakas mula sa molten pool. Sa ibabaw ng pool, ang kalidad ng hinang ay hindi matatag.
Maaaring malutas ng double-beam laser welding ang mga problema sa kalidad ng welding na dulot ng zinc vapor. Ang isang paraan ay ang kontrolin ang oras ng pagkakaroon at ang rate ng paglamig ng molten pool sa pamamagitan ng makatwirang pagtutugma ng enerhiya ng dalawang beam upang mapadali ang pagtakas ng zinc vapor; ang iba pang paraan ay Ilabas ang zinc vapor sa pamamagitan ng pre-punching o grooving. Tulad ng ipinapakita sa Figure 6-31, CO2 laser ay ginagamit para sa hinang. Ang YAG laser ay nasa harap ng CO2 laser at ginagamit upang mag-drill ng mga butas o mag-cut ng mga grooves. Ang pre-processed na mga butas o grooves ay nagbibigay ng daanan ng pagtakas para sa zinc vapor na nabuo sa kasunod na welding, na pumipigil dito na manatili sa molten pool at magkaroon ng mga depekto.
3.2 Double-beam laser welding ng aluminum alloy
Dahil sa mga espesyal na katangian ng pagganap ng mga materyales ng aluminyo haluang metal, mayroong mga sumusunod na kahirapan sa paggamit ng laser welding [39]: ang aluminyo haluang metal ay may mababang rate ng pagsipsip ng laser, at ang paunang pagmumuni-muni ng ibabaw ng CO2 laser beam ay lumampas sa 90%; aluminyo haluang metal laser welding seams ay madaling makagawa Porosity, bitak; pagsunog ng mga elemento ng haluang metal sa panahon ng hinang, atbp. Kapag gumagamit ng solong laser welding, mahirap itatag ang keyhole at mapanatili ang katatagan. Maaaring palakihin ng double-beam laser welding ang laki ng keyhole, na nagpapahirap sa keyhole na isara, na kapaki-pakinabang sa paglabas ng gas. Maaari din nitong bawasan ang rate ng paglamig at bawasan ang paglitaw ng mga pores at mga bitak ng welding. Dahil ang proseso ng welding ay mas matatag at ang dami ng spatter ay nabawasan, ang weld surface shape na nakuha ng double-beam welding ng aluminum alloys ay mas mahusay din kaysa sa single-beam welding. Ipinapakita ng Figure 6-32 ang hitsura ng weld seam ng 3mm thick aluminum alloy butt welding gamit ang CO2 single-beam laser at double-beam laser welding.
Ipinapakita ng pananaliksik na kapag hinang ang 2mm makapal na 5000 series na aluminyo haluang metal, kapag ang distansya sa pagitan ng dalawang beam ay 0.6~1.0mm, ang proseso ng hinang ay medyo matatag at ang pagbubukas ng keyhole na nabuo ay mas malaki, na nakakatulong sa pagsingaw at pagtakas ng magnesiyo sa panahon ang proseso ng hinang. Kung ang distansya sa pagitan ng dalawang beam ay masyadong maliit, ang proseso ng welding ng isang solong beam ay hindi magiging matatag. Kung ang distansya ay masyadong malaki, ang welding penetration ay maaapektuhan, tulad ng ipinapakita sa Figure 6-33. Bilang karagdagan, ang ratio ng enerhiya ng dalawang beam ay mayroon ding malaking epekto sa kalidad ng hinang. Kapag ang dalawang beam na may spacing na 0.9mm ay nakaayos sa serye para sa welding, ang enerhiya ng nakaraang beam ay dapat na naaangkop na tumaas upang ang ratio ng enerhiya ng dalawang beam bago at pagkatapos ay mas malaki kaysa sa 1:1. Ito ay kapaki-pakinabang upang mapabuti ang kalidad ng welding seam, dagdagan ang natutunaw na lugar, at makakuha pa rin ng makinis at magandang welding seam kapag ang bilis ng welding ay mataas.
3.3 Double beam welding ng hindi pantay na kapal ng mga plato
Sa pang-industriya na produksyon, madalas na kinakailangan upang magwelding ng dalawa o higit pang mga metal plate na may iba't ibang kapal at hugis upang makabuo ng isang spliced plate. Lalo na sa produksyon ng sasakyan, ang paggamit ng mga tailor-welded na blangko ay nagiging mas at mas malawak. Sa pamamagitan ng mga welding plate na may iba't ibang mga detalye, mga coatings sa ibabaw o mga katangian, ang lakas ay maaaring tumaas, nabawasan ang mga consumable, at mababawasan ang kalidad. Ang laser welding ng mga plate na may iba't ibang kapal ay kadalasang ginagamit sa panel welding. Ang isang pangunahing problema ay ang mga plate na hinangin ay dapat na preform na may mataas na katumpakan na mga gilid at tiyakin ang mataas na katumpakan na pagpupulong. Ang paggamit ng double-beam welding ng hindi pantay na kapal ng mga plato ay maaaring umangkop sa iba't ibang mga pagbabago sa mga puwang ng plato, butt joints, kamag-anak na kapal at mga materyales ng plato. Maaari itong magwelding ng mga plato na may mas malaking gilid at gap tolerance at mapabuti ang bilis ng hinang at kalidad ng hinang.
Ang pangunahing mga parameter ng proseso ng hinang ng Shuangguangdong ng hindi pantay na kapal ng mga plato ay maaaring nahahati sa mga parameter ng hinang at mga parameter ng plato, tulad ng ipinapakita sa figure. Kasama sa mga parameter ng welding ang kapangyarihan ng dalawang laser beam, bilis ng welding, posisyon ng focus, anggulo ng ulo ng welding, anggulo ng pag-ikot ng beam ng double-beam butt joint at welding offset, atbp. Kasama sa mga parameter ng board ang laki ng materyal, pagganap, mga kondisyon ng pag-trim, mga puwang ng board , atbp. Ang kapangyarihan ng dalawang laser beam ay maaaring iakma nang hiwalay ayon sa iba't ibang layunin ng hinang. Ang pokus na posisyon ay karaniwang matatagpuan sa ibabaw ng manipis na plato upang makamit ang isang matatag at mahusay na proseso ng hinang. Ang anggulo ng ulo ng hinang ay karaniwang pinipili na nasa paligid ng 6. Kung ang kapal ng dalawang plato ay medyo malaki, maaaring gumamit ng positibong anggulo ng ulo ng hinang, iyon ay, ang laser ay nakatagilid patungo sa manipis na plato, tulad ng ipinapakita sa larawan; kapag ang kapal ng plato ay medyo maliit, maaaring gumamit ng negatibong anggulo ng ulo ng hinang. Ang welding offset ay tinukoy bilang ang distansya sa pagitan ng laser focus at sa gilid ng makapal na plato. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng welding offset, ang halaga ng weld dent ay maaaring mabawasan at ang isang mahusay na weld cross-section ay maaaring makuha.
Kapag hinang ang mga plato na may malalaking puwang, maaari mong dagdagan ang epektibong diameter ng pagpainit ng beam sa pamamagitan ng pag-ikot ng double beam angle upang makakuha ng mahusay na mga kakayahan sa pagpuno ng puwang. Ang lapad ng tuktok ng weld ay tinutukoy ng epektibong diameter ng beam ng dalawang laser beam, iyon ay, ang anggulo ng pag-ikot ng beam. Kung mas malaki ang anggulo ng pag-ikot, mas malawak ang saklaw ng pag-init ng double beam, at mas malaki ang lapad ng itaas na bahagi ng weld. Ang dalawang laser beam ay gumaganap ng magkakaibang mga tungkulin sa proseso ng hinang. Ang isa ay pangunahing ginagamit upang tumagos sa tahi, habang ang isa ay pangunahing ginagamit upang matunaw ang makapal na materyal na plato upang punan ang puwang. Tulad ng ipinapakita sa Figure 6-35, sa ilalim ng isang positibong anggulo ng pag-ikot ng beam (ang front beam ay kumikilos sa makapal na plato, ang rear beam ay kumikilos sa weld), ang front beam ay insidente sa makapal na plato upang magpainit at matunaw ang materyal, at ang sumusunod na Ang laser beam ay lumilikha ng penetration. Ang unang laser beam sa harap ay maaari lamang bahagyang matunaw ang makapal na plato, ngunit ito ay lubos na nag-aambag sa proseso ng hinang, dahil hindi lamang nito natutunaw ang gilid ng makapal na plato para sa mas mahusay na pagpuno ng puwang, kundi pati na rin ang pre-join sa pinagsamang materyal upang ang mga sumusunod na beam Mas madaling magwelding sa pamamagitan ng mga joints, na nagbibigay-daan para sa mas mabilis na hinang. Sa double-beam welding na may negatibong anggulo ng pag-ikot (ang front beam ay kumikilos sa weld, at ang rear beam ay kumikilos sa makapal na plato), ang dalawang beam ay may eksaktong kabaligtaran na epekto. Ang dating sinag ay natutunaw ang kasukasuan, at ang huli na sinag ay natutunaw ang makapal na plato upang punan ito. gap. Sa kasong ito, ang front beam ay kinakailangang magwelding sa malamig na plato, at ang bilis ng welding ay mas mabagal kaysa sa paggamit ng positibong anggulo ng pag-ikot ng beam. At dahil sa preheating effect ng nakaraang beam, matutunaw ng huli na beam ang mas makapal na plate na materyal sa ilalim ng parehong kapangyarihan. Sa kasong ito, ang kapangyarihan ng huling laser beam ay dapat na naaangkop na bawasan. Sa paghahambing, ang paggamit ng isang positibong anggulo ng pag-ikot ng sinag ay maaaring naaangkop na mapataas ang bilis ng hinang, at ang paggamit ng isang negatibong anggulo ng pag-ikot ng sinag ay maaaring makamit ang mas mahusay na pagpuno ng puwang. Ipinapakita ng Figure 6-36 ang impluwensya ng iba't ibang anggulo ng pag-ikot ng beam sa cross-section ng weld.
3.4 Double-beam laser welding ng malalaking makapal na plato Sa pagpapabuti ng antas ng kapangyarihan ng laser at kalidad ng beam, naging katotohanan ang laser welding ng malalaking makapal na plato. Gayunpaman, dahil ang mga high-power laser ay mahal at ang welding ng malalaking makapal na plato ay karaniwang nangangailangan ng filler metal, may ilang mga limitasyon sa aktwal na produksyon. Ang paggamit ng dual-beam laser welding technology ay hindi lamang makapagpapalaki ng laser power, ngunit madaragdagan din ang epektibong beam heating diameter, dagdagan ang kakayahang matunaw ang filler wire, patatagin ang laser keyhole, mapabuti ang welding stability, at mapabuti ang kalidad ng welding.
Oras ng post: Abr-29-2024
