Gelişmiş bir işleme aracı olarak lazer, endüstriyel kaynak alanında giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Geleneksel lazer kaynak teknolojisi bu kusurları belirli bir ölçüde kontrol edebilse de, etkisi genellikle sabit kaynak parametreleri ve süreçleriyle sınırlıdır. Son yıllarda, lazer salınımlı kaynak teknolojisinin ortaya çıkması, kaynak kusurlarının kontrolü için yeni bir çözüm sunmaktadır. Kaynak işlemi sırasında lazer ışınının salınımını sağlayarak, bu teknoloji kaynak havuzunun dinamik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirerek kaynak kalitesini optimize edebilir. Lazer salınımlı kaynak teknolojisi, verimli ve yüksek kaliteli kaynak elde etmek için esas olarak lazer ışınının ve salınım teknolojisinin hassas kontrolüne dayanmaktadır.
Görünümü iyileştirin:
Sırasındakaynak işlemiLazer ışını, tüm kaynak alanını kapsayacak şekilde hızlı ve hassas bir şekilde hareket ettirilir. Işın, kaynak yönü boyunca hareket ettiğinde, daire, sekiz rakamı ve sarmal gibi çeşitli şekillerde salınım yapar. Chen ve arkadaşları, farklı alüminyum alaşımlarını kaynaklamak için salınımlı lazer kullandılar ve salınımsız lazer kaynağına kıyasla, salınımlı lazer kaynağının ön ve arka kaynak morfolojisinin önemli ölçüde iyileştirildiğini gösterdiler. Ek olarak, oluğun boşluk uyarlanabilirliğini artırmak için enine salınımlı lazer kaynağı kullanılır. Bazı iletken bağlantı iş parçalarında, aşırı akım alanını genişletmek, metalik bağlantı yüzeyini genişletmek ve metalik bağlantı yüzeyini "U" şekline getirmek için lazer kaynağını salmak gereklidir.
1. (a) ve (b) Farklı salınım modları altında kaynak kesit morfolojisi ve kaynak boyutunun istatistikleri; (c) Farklı salınım modları altında kaynağın üst yüzeyinin oluşumu.
Zayıf yan duvar kaynaşmasını iyileştirin:
Orta kalınlıktaki plakaların geleneksel dar aralıklı lazer kaynağında, lazer enerjisinin kaynak ağzında eşit olmayan dağılımından kaynaklanan, yan duvar kaynaşmaması sorunu kolayca ortaya çıkar. Kaynak ağzının merkezindeki ısı girişi yüksek, yan duvardaki ısı girişi ise düşüktür ve bu da iyi bir birleşme sağlayamaz. Kaynaşmamış yan duvar sorununu çözmenin en önemli yolu, yan duvara verilen ısı girişini artırmaktır. Lazer kaynağı işleminde, ışın salınımı yoluyla lazer ışınının iş parçası yüzeyinde daha makul bir enerji dağılımı sağlanabilir. Oluk genişliği değiştiğinde, ışın salınımının genliği oluk genişliğine uyacak şekilde ayarlanır, böylece yan duvara etkili bir ısı girişi sağlanır.
2. Salınımlı veya salınımsız lazer kaynağı için birinci katmandan (L1) yedinci katmana (L7) kadar olan kaynağın makroskopik görüntüsü.
Gözeneklilik kusurlarını azaltın:
Lazer ışınının kaynak gözenekleri üzerindeki inhibisyon mekanizması, küçük deliklerin stabilitesinin iyileştirilmesine ve sıvı metalin akışkanlığının artırılmasına bağlanabilir. Şekil 3, kaynak işlemi sırasında izleyici parçacıklar tarafından gösterilen erimiş havuzun akış davranışını göstermektedir. Işık demetinin titreşimi, küçük deliğin yüksek frekanslı ve yüksek hızlı dönme hareketiyle karıştırılmasına neden olur; bu da kabarcık taşmasını teşvik eder ve katılaşmış gözenekler üzerinde "tuzaklama" etkisi yaratır. Aynı zamanda, ışık demetinin titreşimi küçük deliğin alanını artırır ve kararsız çökme sonucu kabarcık oluşma olasılığını azaltır.
3. (a) ve (b) Kaynak sırasında izleyici parçacıkların yörüngeleri; Anahtar deliği açma alanı: (c) salınan lazer yok (d) salınan lazer.
Çatlak oluşumunu azaltın:
Termal çatlak, kaynak işleminde iç gerilim ve metalurjik faktörlerin etkileşimi sonucu oluşan ve genellikle kaynak ısısından etkilenen bölgede (HAZ) görülen bir tür kusurdur. Bu tür çatlakların oluşumu, malzemenin yüksek sıcaklıklardaki kırılganlığı, kaynak gerilimi ve malzemenin kimyasal bileşimi ile ilgilidir. Geleneksel lazer kaynak teknolojisi, kaynak işleminde termal çatlaklara neden olabilir; bunun başlıca nedenleri şunlardır: Birincisi, lazer kaynağının yüksek enerji girdisi nedeniyle kaynak bölgesinin hızlı ısınması ve soğuması, büyük bir termal gradyan ve termal gerilime yol açar; İkincisi, kaynak işlemindeki metalurjik reaksiyon, düşük erime noktasına sahip safsızlık elementlerinin ayrışmasına, kırılgan bir faz oluşturmasına ve çatlaklara karşı hassasiyeti artırmasına neden olabilir. Son olarak, malzemenin hızlı katılaşması, mikro yapının heterojenliğine yol açabilir ve sütunlu kristallerin büyüme yönü, Şekil 4'te gösterildiği gibi, erimiş havuzdan merkeze doğrudur. Bu durumda, çatlamaya karşı hassasiyet önemli ölçüde artar.
4. Lazer kaynak katılaştırma modu (a) geleneksel lazer kaynağı (b) salınımlı lazer kaynağı.
Salınımlı lazer kaynak teknolojisi, salınımlı lazer ışını kullanarak sıcak çatlakların oluşumunu etkili bir şekilde azaltabilir veya ortadan kaldırabilir. Salınımlı lazer kaynak işlemi sırasında, lazer ışınının periyodik salınımı, erimiş havuzdaki metal akışını teşvik ederek mikro yapının homojenliğini artırır ve Şekil 5'te gösterildiği gibi, taneler erimiş havuzun merkezinde eş eksenli olarak büyür. Bu eş eksenli taneler, çatlak yayılımını önlemek için koruyucu bir bariyer görevi görür ve daha fazla çatlak yayılımını önlemek için termal yalıtım tabakası görevi görür. Aynı zamanda, salınımlı lazer, bileşen ayrışmasından kaynaklanan kırılgan faz oluşumunu azaltmaya yardımcı olarak termal çatlama riskini düşürür.
5. (A) Geleneksel lazer kaynak dikişlerinin katılaşma mikroyapı özellikleri (B) Lazer salınımlı kaynak dikişlerinin (CCW) katılaşma mikroyapı özellikleri.
Lazerle kendiliğinden kaynaşma kaynağına kıyasla, salınımlı lazer kaynak teknolojisi, gözeneklilik eğilimini azaltmada ve yan duvarların kaynaşmaması gibi kusurları iyileştirmede etkili bir yöntem olarak kabul edilmiştir. Işının erimiş havuz üzerindeki karıştırma etkisi nedeniyle, boşluk uyumunu iyileştirmede, mikro yapı homojenliğini artırmada ve tane inceltmede önemli avantajlara sahiptir. Lazer salınımlı kaynak teknolojisinin uygulanması, lazer kaynağının daha yaygın kullanılmasını sağlayabilir ve daha büyük iş parçaları ve daha geniş kaynaklar için lazerle verimli hassas kaynak elde edilebilir; yani ürünün temel işlem ve montaj doğruluğu gevşetilebilir.
Yayın tarihi: 21 Şubat 2025
