Ang paraan ng dual-beam welding ay iminungkahi, pangunahin upang malutas ang kakayahang umangkop nghinang gamit ang lasersa katumpakan ng pag-assemble, pagpapabuti ng katatagan ng proseso ng hinang, at pagpapabuti ng kalidad ng hinang, lalo na para sa thin 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 sinag ng liwanag para sa hinang. Maaari rin itong gumamit ng dalawang magkaibang uri ng laser upang pagsamahin, ang CO2 laser, Nd:YAG laser at high-power semiconductor laser. Sa pamamagitan ng pagbabago ng enerhiya ng sinag, espasyo ng sinag, at maging ang pattern ng pamamahagi ng enerhiya ng dalawang sinag, ang field ng temperatura ng hinang ay maaaring iakma nang maginhawa at may kakayahang umangkop, na nagbabago sa pattern ng pagkakaroon ng mga butas at pattern ng daloy ng likidong metal sa tinunaw na pool, na nagbibigay ng mas mahusay na solusyon para sa proseso ng hinang. Ang malawak na espasyo ng pagpipilian ay walang kapantay sa single-beam laser welding. Hindi lamang ito may mga bentahe ng malaking pagtagos ng laser welding, mabilis na bilis at mataas na katumpakan, ngunit mayroon din itong mahusay na kakayahang umangkop sa mga materyales at mga kasukasuan na mahirap i-weld gamit ang conventional laser welding.
Prinsipyo nghinang laser na doble ang sinag
Ang double-beam welding ay nangangahulugang paggamit ng dalawang laser beam nang sabay-sabay habang nagwewelding. Ang pagkakaayos ng beam, pagitan ng beam, anggulo sa pagitan ng dalawang beam, posisyon ng pagpo-focus at ang energy ratio ng dalawang beam ay pawang mahahalagang setting sa double-beam laser welding. Karaniwan, sa panahon ng proseso ng pagwewelding, karaniwang may dalawang paraan upang ayusin ang mga double beam. Gaya ng ipinapakita sa larawan, ang isa ay nakaayos nang serye sa direksyon ng pagwewelding. Ang pagkakaayos na ito ay maaaring makabawas sa rate ng paglamig ng tinunaw na pool. Binabawasan ang tendensiya ng hardenability ng weld at ang pagbuo ng mga pores. Ang isa pa ay ang pag-aayos ng mga ito nang magkatabi o pahalang sa magkabilang panig ng weld upang mapabuti ang kakayahang umangkop sa puwang ng weld.
Prinsipyo ng hinang na laser na doble ang sinag
Ang double-beam welding ay nangangahulugang paggamit ng dalawang laser beam nang sabay-sabay habang nagwewelding. Ang pagkakaayos ng beam, pagitan ng beam, anggulo sa pagitan ng dalawang beam, posisyon ng pagpo-focus at ang energy ratio ng dalawang beam ay pawang mahahalagang setting sa double-beam laser welding. Karaniwan, sa panahon ng proseso ng pagwewelding, karaniwang may dalawang paraan upang ayusin ang mga double beam. Gaya ng ipinapakita sa larawan, ang isa ay nakaayos nang serye sa direksyon ng pagwewelding. Ang pagkakaayos na ito ay maaaring makabawas sa rate ng paglamig ng tinunaw na pool. Binabawasan ang tendensiya ng hardenability ng weld at ang pagbuo ng mga pores. Ang isa pa ay ang pag-aayos ng mga ito nang magkatabi o pahalang sa magkabilang panig ng weld upang mapabuti ang kakayahang umangkop sa puwang ng weld.
Para sa isang tandem-arranged dual-beam laser welding system, mayroong tatlong magkakaibang mekanismo ng hinang depende sa distansya sa pagitan ng harap at likurang mga beam, gaya ng ipinapakita sa pigura 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 nakatuon sa ibabaw ng workpiece upang makagawa ng mga butas sa hinang; ang isa pang sinag ng liwanag ay may mas maliit na densidad ng enerhiya. Ginagamit lamang bilang pinagmumulan ng init para sa pre-weld o post-weld heat treatment. Gamit ang mekanismong ito ng hinang, ang bilis ng paglamig ng welding pool ay maaaring kontrolin sa loob ng isang tiyak na saklaw, na kapaki-pakinabang sa paghinang ng ilang materyales na may mataas na sensitibidad sa bitak, 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 pokus sa pagitan ng dalawang sinag ng liwanag ay medyo maliit. Ang dalawang sinag ng liwanag ay lumilikha ng dalawang magkahiwalay na butas ng susi sa isang welding pool, na nagbabago sa takbo ng likidong metal at nakakatulong upang maiwasan ang pagkalat. Maaari nitong alisin ang paglitaw ng mga depekto tulad ng mga gilid at mga umbok ng weld bead 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 lumilikha ng parehong butas ng susi sa welding pool. Kung ikukumpara sa single-beam laser welding, dahil ang laki ng butas ng susi ay nagiging mas malaki at hindi madaling isara, ang proseso ng hinang ay mas matatag at ang gas ay mas madaling ilabas, na kapaki-pakinabang sa pagbabawas ng mga butas at pagtalsik, at pagkuha ng tuluy-tuloy, pare-pareho at magagandang hinang.
Sa proseso ng hinang, ang dalawang sinag ng laser ay maaari ring gawin sa isang tiyak na anggulo sa isa't isa. Ang mekanismo ng hinang ay katulad ng mekanismo ng parallel double beam welding. 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 distansya na 1~2mm, ang sinag ng laser ay maaaring makakuha 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 kombinasyon 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 dobleng sinag ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsasama ng dalawang magkaibang sinag ng laser, o ang isang sinag ng laser ay maaaring hatiin sa dalawang sinag ng laser para sa hinang gamit ang isang optical spectrometry system. Upang hatiin ang isang sinag ng liwanag sa dalawang parallel na sinag ng laser na may magkaibang lakas, maaaring gamitin ang isang spectroscope o ilang espesyal na optical system. Ang larawan ay nagpapakita ng dalawang eskematiko na diagram ng mga prinsipyo ng paghahati ng liwanag gamit ang mga focusing mirror bilang beam splitter.
Bukod pa rito, ang isang reflector ay maaari ding gamitin bilang beam splitter, at ang huling reflector sa optical path ay maaaring gamitin bilang beam splitter. Ang ganitong uri ng reflector ay tinatawag ding roof-type reflector. Ang reflective surface nito ay hindi patag, kundi binubuo ng dalawang plane. Ang intersection line ng dalawang reflective surface ay matatagpuan sa gitna ng mirror surface, katulad ng roof ridge, gaya ng ipinapakita sa figure. Ang isang sinag ng parallel na liwanag ay sumisikat sa spectroscope, nirereplekta ng dalawang plane sa magkaibang anggulo upang bumuo ng dalawang sinag ng liwanag, at sumisikat sa magkaibang posisyon ng focusing mirror. Pagkatapos mag-focus, dalawang sinag ng liwanag ang nakukuha sa isang tiyak na distansya sa ibabaw ng workpiece. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng anggulo sa pagitan ng dalawang reflective surface at posisyon ng bubong, maaaring makuha ang mga split light beam na may magkaibang focus distance at arrangement.
Kapag gumagamit ng dalawang magkaibang uri ngmga sinag ng laserPara makabuo ng double beam, maraming kombinasyon. Maaaring gamitin ang isang mataas na kalidad na CO2 laser na may Gaussian energy distribution para sa pangunahing gawaing hinang, at ang isang semiconductor laser na may rectangular energy distribution ay maaaring gamitin upang tumulong sa gawaing heat treatment. Sa isang banda, mas matipid ang kombinasyong ito. Sa kabilang banda, ang lakas ng dalawang light beam ay maaaring isaayos nang nakapag-iisa. Para sa iba't ibang joint form, maaaring makuha ang adjustable temperature field sa pamamagitan ng pagsasaayos ng overlapping position ng laser at semiconductor laser, na angkop para sa hinang. Kontrol sa proseso. Bukod pa rito, ang YAG laser at CO2 laser ay maaari ding pagsamahin sa isang double beam para sa hinang, ang continuous laser at pulse laser ay maaaring pagsamahin para sa hinang, at ang focused beam at defocused beam ay maaari ding pagsamahin para sa hinang.
7. Prinsipyo ng double-beam laser welding
3.1 Dobleng-beam na hinang laser ng mga galvanized sheet
Ang galvanized steel sheet ang pinakakaraniwang ginagamit na materyal sa industriya ng automotive. Ang melting point ng bakal ay nasa bandang 1500°C, habang ang boiling point ng zinc ay 906°C lamang. Samakatuwid, kapag ginagamit ang fusion welding method, malaking dami ng zinc vapor ang karaniwang nalilikha, na nagiging sanhi ng hindi matatag na proseso ng hinang, na bumubuo ng mga butas sa weld. Para sa mga lap joint, ang volatilization ng galvanized layer ay hindi lamang nangyayari sa itaas at ibabang ibabaw, kundi nangyayari rin sa ibabaw ng joint. Sa panahon ng proseso ng hinang, ang zinc vapor ay mabilis na lumalabas mula sa ibabaw ng tinunaw na pool sa ilang mga lugar, habang sa ibang mga lugar ay mahirap para sa zinc vapor na makatakas mula sa tinunaw na pool. Sa ibabaw ng pool, ang kalidad ng hinang ay napaka-hindi matatag.
Maaaring malutas ng double-beam laser welding ang mga problema sa kalidad ng hinang na dulot ng singaw ng zinc. Ang isang paraan ay ang pagkontrol sa oras ng pag-iral at bilis ng paglamig ng tinunaw na pool sa pamamagitan ng makatwirang pagtutugma ng enerhiya ng dalawang beam upang mapadali ang paglabas ng singaw ng zinc; ang isa pang paraan ay ang Paglabas ng singaw ng zinc sa pamamagitan ng paunang pagsuntok o pag-ukit. Gaya ng ipinapakita sa Figure 6-31, ginagamit ang CO2 laser para sa hinang. Ang YAG laser ay nasa harap ng CO2 laser at ginagamit upang magbutas o magputol ng mga uka. Ang mga paunang naprosesong butas o uka ay nagbibigay ng daanan para sa singaw ng zinc na nalilikha sa kasunod na hinang, na pumipigil dito na manatili sa tinunaw na pool at magkaroon ng mga depekto.
3.2 Dobleng-beam laser welding ng aluminum alloy
Dahil sa mga espesyal na katangian ng pagganap ng mga materyales na aluminum alloy, may mga sumusunod na kahirapan sa paggamit ng laser welding [39]: ang aluminum alloy ay may mababang absorption rate ng laser, at ang initial reflectivity ng CO2 laser beam surface ay lumampas sa 90%; ang mga aluminum alloy laser welding seams ay madaling magdulot ng Porosity, mga bitak; pagkasunog ng mga elemento ng alloy habang hinang, atbp. Kapag gumagamit ng single laser welding, mahirap itatag ang keyhole at mapanatili ang katatagan. Ang double-beam laser welding ay maaaring magpataas ng laki ng keyhole, na nagpapahirap sa pagsara ng keyhole, na kapaki-pakinabang sa paglabas ng gas. Maaari rin nitong bawasan ang cooling rate at bawasan ang paglitaw ng mga pores at mga bitak sa welding. Dahil mas matatag ang proseso ng hinang at nababawasan ang dami ng spatter, ang hugis ng weld surface na nakuha sa pamamagitan ng double-beam welding ng mga aluminum alloy ay mas mahusay din nang malaki kaysa sa single-beam welding. Ipinapakita ng Figure 6-32 ang hitsura ng weld seam ng 3mm na kapal na aluminum alloy butt welding gamit ang CO2 single-beam laser at double-beam laser welding.
Ipinapakita ng pananaliksik na kapag nagwe-weld ng 2mm na kapal na 5000 series na aluminum alloy, kapag ang distansya sa pagitan ng dalawang beam ay 0.6~1.0mm, ang proseso ng pag-weld ay medyo matatag at ang butas ng keyhole na nabuo ay mas malaki, na nakakatulong sa pagsingaw at paglabas ng magnesium habang nagwe-weld. Kung ang distansya sa pagitan ng dalawang beam ay masyadong maliit, ang proseso ng pag-weld ng isang beam ay hindi magiging matatag. Kung ang distansya ay masyadong malaki, maaapektuhan ang pagtagos ng welding, tulad ng ipinapakita sa Figure 6-33. Bukod pa rito, ang energy ratio ng dalawang beam ay mayroon ding malaking epekto sa kalidad ng pag-weld. Kapag ang dalawang beam na may pagitan na 0.9mm ay nakaayos nang sunud-sunod para sa pag-weld, ang enerhiya ng nakaraang beam ay dapat na naaangkop na dagdagan upang ang energy ratio ng dalawang beam bago at pagkatapos ay higit sa 1 :1. Nakakatulong na mapabuti ang kalidad ng welding seam, mapataas ang melting area, at makamit pa rin ang makinis at magandang welding seam kapag mataas ang bilis ng pag-weld.
3.3 Dobleng beam welding ng mga platong hindi pantay ang kapal
Sa industriyal na produksiyon, kadalasang kinakailangang magwelding ng dalawa o higit pang metal plate na may iba't ibang kapal at hugis upang bumuo ng isang spliced plate. Lalo na sa produksyon ng sasakyan, ang paggamit ng mga tailor-welded blank ay nagiging mas laganap. Sa pamamagitan ng pagwelding ng mga plate na may iba't ibang detalye, surface coating o katangian, maaaring mapataas ang lakas, mabawasan ang mga consumable, at mabawasan ang kalidad. Karaniwang ginagamit ang laser welding ng mga plate na may iba't ibang kapal sa panel welding. Ang isang pangunahing problema ay ang mga plate na iwewelding ay dapat na preformed na may mga high-precision na gilid at matiyak ang high-precision na assembly. Ang paggamit ng double-beam welding ng mga plate na hindi pantay ang kapal ay maaaring umangkop sa iba't ibang pagbabago sa mga plate gaps, butt joints, relatibong kapal at mga materyales ng plate. Maaari nitong iwelding ang mga plate na may mas malaking edge at gap tolerances at mapabuti ang bilis ng pagwelding at kalidad ng pagwelding.
Ang mga pangunahing parametro ng proseso ng pagwelding ng Shuangguangdong ng mga platong hindi pantay ang kapal ay maaaring hatiin sa mga parametro ng pagwelding at mga parametro ng plato, gaya ng ipinapakita sa larawan. Kasama sa mga parametro ng pagwelding ang lakas ng dalawang laser beam, bilis ng pagwelding, posisyon ng pokus, anggulo ng ulo ng pagwelding, anggulo ng pag-ikot ng beam ng double-beam butt joint at welding offset, atbp. Kasama sa mga parametro ng board ang laki ng materyal, pagganap, mga kondisyon ng paggupit, mga puwang sa board, atbp. Ang lakas ng dalawang laser beam ay maaaring isaayos nang hiwalay ayon sa iba't ibang layunin ng pagwelding. Ang posisyon ng pokus ay karaniwang matatagpuan sa ibabaw ng manipis na plato upang makamit ang isang matatag at mahusay na proseso ng pagwelding. Ang anggulo ng ulo ng pagwelding ay karaniwang pinipili na nasa humigit-kumulang 6. Kung ang kapal ng dalawang plato ay medyo malaki, maaaring gamitin ang isang positibong anggulo ng ulo ng pagwelding, ibig sabihin, ang laser ay ikiling patungo sa manipis na plato, gaya ng ipinapakita sa larawan; kapag ang kapal ng plato ay medyo maliit, maaaring gamitin ang isang negatibong anggulo ng ulo ng pagwelding. Ang welding offset ay tinukoy bilang ang distansya sa pagitan ng pokus ng laser at ng gilid ng makapal na plato. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng welding offset, maaaring mabawasan ang dami ng weld dent at makakuha ng isang mahusay na weld cross-section.
Kapag nagwe-welding ng mga platong may malalaking puwang, maaari mong dagdagan ang diyametro ng pagpapainit ng epektibong beam sa pamamagitan ng pag-ikot ng anggulo ng double beam upang makakuha ng mahusay na kakayahan sa pagpuno ng puwang. Ang lapad ng tuktok ng hinang ay natutukoy ng diyametro ng epektibong beam ng dalawang laser beam, ibig sabihin, 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 hinang. Ang dalawang laser beam ay gumaganap ng magkaibang papel 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 ng plato upang punan ang puwang. Tulad ng ipinapakita sa Figure 6-35, sa ilalim ng positibong anggulo ng pag-ikot ng beam (ang front beam ay kumikilos sa makapal na plato, ang rear beam ay kumikilos sa hinang), ang front beam ay nakadikit sa makapal na plato upang painitin at tunawin ang materyal, at ang susunod ay ang laser beam ay lumilikha ng pagtagos. Ang unang laser beam sa harap ay bahagyang nakakatunaw lamang ng makapal na plato, ngunit malaki ang naiaambag nito sa proseso ng hinang, dahil hindi lamang nito tinutunaw ang gilid ng makapal na plato para sa mas mahusay na pagpuno ng puwang, kundi pinagsasama rin nito ang materyal ng dugtungan upang mas madaling i-weld ang mga sumusunod na beam sa mga dugtungan, na nagbibigay-daan para sa mas mabilis na pag-weld. Sa double-beam welding na may negatibong anggulo ng pag-ikot (ang front beam ay kumikilos sa hinang, at ang rear beam ay kumikilos sa makapal na plato), ang dalawang beam ay may eksaktong kabaligtaran na epekto. Ang unang beam ay natutunaw ang dugtungan, at ang huling beam ay natutunaw ang makapal na plato upang punan ito. puwang. Sa kasong ito, ang front beam ay kinakailangang mag-weld sa cold plate, at ang bilis ng pag-weld ay mas mabagal kaysa sa paggamit ng positive beam rotation angle. At dahil sa preheating effect ng nakaraang beam, ang huling beam ay matutunaw ang mas makapal na materyal ng plato sa ilalim ng parehong lakas. Sa kasong ito, ang lakas ng huling laser beam ay dapat na naaangkop na mabawasan. Sa paghahambing, ang paggamit ng positive beam rotation angle ay maaaring naaangkop na mapataas ang bilis ng pag-weld, at ang paggamit ng negative beam rotation angle 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 malalaki at makapal na plato Dahil sa pagpapabuti ng antas ng lakas ng laser at kalidad ng beam, naging realidad na ang laser welding ng malalaki at makapal na plato. Gayunpaman, dahil mahal ang mga high-power laser at ang pag-welding ng malalaki at makapal na plato sa pangkalahatan ay nangangailangan ng filler metal, may ilang limitasyon sa aktwal na produksyon. Ang paggamit ng teknolohiya ng dual-beam laser welding ay hindi lamang nakapagpapataas ng lakas ng laser, kundi nakapagpapataas din ng epektibong diameter ng pag-init ng beam, nakapagpapataas ng kakayahang matunaw ang filler wire, nakapagpapatatag ng laser keyhole, nakapagpapabuti ng katatagan ng hinang, at nakapagpapabuti ng kalidad ng hinang.
Oras ng pag-post: Abril-29-2024
