Çift ışınlı kaynak yöntemi esas olarak uyarlanabilirliği çözmek için önerilmiştir.lazer kaynakMontaj doğruluğunu artırır, kaynak işleminin stabilitesini artırır ve özellikle ince levha kaynağı ve alüminyum alaşımlı kaynak için kaynağın kalitesini artırır. Çift ışınlı lazer kaynağı, aynı lazeri kaynak için iki ayrı ışık ışınına ayırmak için optik yöntemler kullanabilir. Ayrıca CO2 lazeri, Nd:YAG lazeri ve yüksek güçlü yarı iletken lazeri birleştirmek için iki farklı lazer türünü de kullanabilir. birleştirilebilir. Işın enerjisini, ışın aralığını ve hatta iki ışının enerji dağıtım modelini değiştirerek, kaynak sıcaklığı alanı uygun ve esnek bir şekilde ayarlanabilir, deliklerin varoluş düzeni ve erimiş havuzdaki sıvı metalin akış düzeni değiştirilebilir. kaynak işlemi için daha iyi bir çözüm sağlar. Geniş seçim alanı, tek ışınlı lazer kaynağında eşsizdir. Sadece geniş lazer kaynak nüfuziyeti, yüksek hız ve yüksek hassasiyet gibi avantajlara sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda geleneksel lazer kaynağıyla kaynak yapılması zor olan malzeme ve bağlantılara da mükemmel uyum sağlar.
Prensibiçift ışınlı lazer kaynağı
Çift ışın kaynağı, kaynak işlemi sırasında iki lazer ışınının aynı anda kullanılması anlamına gelir. Işın düzeni, ışın aralığı, iki ışın arasındaki açı, odaklama konumu ve iki ışının enerji oranı, çift ışınlı lazer kaynağında ilgili ayarlardır. parametre. Normalde kaynak işlemi sırasında çift kirişi düzenlemenin genellikle iki yolu vardır. Şekilde gösterildiği gibi kaynak yönü boyunca seri olarak düzenlenmiştir. Bu düzenleme erimiş havuzun soğuma hızını azaltabilir. Kaynağın sertleşme eğilimini ve gözenek oluşumunu azaltır. Diğeri ise kaynak boşluğuna uyarlanabilirliği geliştirmek için bunları kaynağın her iki tarafında yan yana veya çapraz olarak düzenlemektir.
Çift ışınlı lazer kaynak prensibi
Çift ışın kaynağı, kaynak işlemi sırasında iki lazer ışınının aynı anda kullanılması anlamına gelir. Işın düzeni, ışın aralığı, iki ışın arasındaki açı, odaklama konumu ve iki ışının enerji oranı, çift ışınlı lazer kaynağında ilgili ayarlardır. parametre. Normalde kaynak işlemi sırasında çift kirişi düzenlemenin genellikle iki yolu vardır. Şekilde gösterildiği gibi kaynak yönü boyunca seri olarak düzenlenmiştir. Bu düzenleme erimiş havuzun soğuma hızını azaltabilir. Kaynağın sertleşme eğilimini ve gözenek oluşumunu azaltır. Diğeri ise kaynak boşluğuna uyarlanabilirliği geliştirmek için bunları kaynağın her iki tarafında yan yana veya çapraz olarak düzenlemektir.
Tandem düzenlenmiş çift ışınlı lazer kaynak sistemi için, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi ön ve arka ışınlar arasındaki mesafeye bağlı olarak üç farklı kaynak mekanizması vardır.
1. Birinci tip kaynak mekanizmasında iki ışık huzmesi arasındaki mesafe nispeten büyüktür. Bir ışık huzmesi daha büyük bir enerji yoğunluğuna sahiptir ve kaynakta anahtar delikleri oluşturmak için iş parçasının yüzeyine odaklanır; diğer ışık huzmesi daha küçük bir enerji yoğunluğuna sahiptir. Sadece kaynak öncesi veya kaynak sonrası ısıl işlem için ısı kaynağı olarak kullanılır. Bu kaynak mekanizmasını kullanarak, kaynak havuzunun soğutma hızı belirli bir aralıkta kontrol edilebilir; bu, yüksek karbonlu çelik, alaşımlı çelik vb. gibi yüksek çatlak hassasiyetine sahip bazı malzemelerin kaynaklanması için faydalıdır ve aynı zamanda tokluğu da artırabilir. kaynaktan.
2. İkinci tip kaynak mekanizmasında iki ışık huzmesi arasındaki odak mesafesi nispeten küçüktür. İki ışık huzmesi, kaynak havuzunda sıvı metalin akış düzenini değiştiren ve tutuklukların önlenmesine yardımcı olan iki bağımsız anahtar deliği üretir. Kenarlar ve kaynak dikişi çıkıntıları gibi kusurların oluşumunu ortadan kaldırabilir ve kaynak oluşumunu iyileştirebilir.
3. Üçüncü tip kaynak mekanizmasında iki ışık huzmesi arasındaki mesafe çok küçüktür. Bu sırada iki ışık huzmesi kaynak havuzunda aynı anahtar deliğini oluşturur. Tek ışınlı lazer kaynağıyla karşılaştırıldığında, anahtar deliği boyutu büyüdüğünden ve kapatılması kolay olmadığından, kaynak işlemi daha kararlıdır ve gazın boşaltılması daha kolaydır, bu da gözenekleri ve sıçramayı azaltmada ve sürekli, düzgün ve düzgün bir kaynak elde etmede faydalıdır. güzel kaynaklar.
Kaynak işlemi sırasında iki lazer ışını birbirine belirli bir açıda da yapılabilmektedir. Kaynak mekanizması paralel çift kirişli kaynak mekanizmasına benzer. Test sonuçları, birbirine 30° açı ve 1~2 mm mesafeye sahip iki yüksek güçlü OO'nun kullanılmasıyla, lazer ışınının huni şeklinde bir anahtar deliği elde edebileceğini göstermektedir. Anahtar deliği boyutu daha büyük ve daha stabildir, bu da kaynak kalitesini etkili bir şekilde artırabilir. Pratik uygulamalarda, iki ışık huzmesinin karşılıklı kombinasyonu, farklı kaynak işlemleri elde etmek için farklı kaynak koşullarına göre değiştirilebilir.
6. Çift ışınlı lazer kaynağının uygulama yöntemi
Çift ışınların elde edilmesi, iki farklı lazer ışınının birleştirilmesiyle elde edilebilir veya bir lazer ışını, bir optik spektrometri sistemi kullanılarak kaynak yapmak için iki lazer ışınına bölünebilir. Bir ışık ışınını farklı güçlere sahip iki paralel lazer ışınına bölmek için bir spektroskop veya bazı özel optik sistemler kullanılabilir. Resimde, ışın ayırıcılar olarak odaklanan aynaları kullanan ışık bölme ilkelerinin iki şematik diyagramı gösterilmektedir.
Ayrıca bir reflektör ışın bölücü olarak da kullanılabilir ve optik yoldaki son reflektör ışın bölücü olarak kullanılabilir. Bu tip reflektöre çatı tipi reflektör de denir. Yansıtıcı yüzeyi düz bir yüzey olmayıp iki düzlemden oluşur. İki yansıtıcı yüzeyin kesişme çizgisi şekilde gösterildiği gibi ayna yüzeyinin ortasında çatı sırtına benzer şekilde yer almaktadır. Spektroskop üzerinde paralel bir ışık huzmesi parlar, iki ışık huzmesini oluşturmak için farklı açılardaki iki düzlem tarafından yansıtılır ve odaklanan aynanın farklı konumlarında parlar. Odaklanmanın ardından iş parçasının yüzeyinde belirli bir mesafede iki ışık huzmesi elde edilir. İki yansıtıcı yüzey arasındaki açı ve çatının konumu değiştirilerek, farklı odak mesafeleri ve düzenlemeleriyle bölünmüş ışık huzmeleri elde edilebilir.
İki farklı tür kullanıldığındalazer ışınları tÇift kiriş oluşturmak için birçok kombinasyon vardır. Ana kaynak işi için Gauss enerji dağılımına sahip yüksek kaliteli bir CO2 lazeri kullanılabilir ve ısıl işlem işine yardımcı olmak için dikdörtgen enerji dağılımına sahip bir yarı iletken lazer kullanılabilir. Bir yandan bu kombinasyon daha ekonomiktir. Öte yandan iki ışık huzmesinin gücü birbirinden bağımsız olarak ayarlanabiliyor. Farklı bağlantı formları için, lazer ve yarı iletken lazerin üst üste binme konumu ayarlanarak kaynak yapmaya çok uygun ayarlanabilir bir sıcaklık alanı elde edilebilir. Süreç kontrolü. Ek olarak, YAG lazer ve CO2 lazer kaynak için çift ışın halinde birleştirilebilir, sürekli lazer ve darbeli lazer kaynak için birleştirilebilir ve odaklanmış ışın ve odaklanmamış ışın da kaynak için birleştirilebilir.
7. Çift ışınlı lazer kaynağının prensibi
3.1 Galvanizli sacların çift ışınlı lazer kaynağı
Galvanizli çelik sac, otomotiv endüstrisinde en yaygın kullanılan malzemedir. Çeliğin erime noktası 1500°C civarındayken çinkonun kaynama noktası sadece 906°C'dir. Bu nedenle, ergitme kaynağı yöntemi kullanıldığında genellikle büyük miktarda çinko buharı üretilir ve bu da kaynak işleminin kararsız olmasına neden olur. kaynakta gözenekler oluşturur. Bindirmeli bağlantılarda galvanizli tabakanın buharlaşması sadece üst ve alt yüzeylerde değil aynı zamanda bağlantı yüzeyinde de meydana gelir. Kaynak işlemi sırasında bazı bölgelerde çinko buharı erimiş havuz yüzeyinden hızla dışarı atılırken diğer bölgelerde çinko buharının erimiş havuzdan çıkması zordur. Havuz yüzeyinde kaynak kalitesi çok dengesizdir.
Çift ışınlı lazer kaynağı, çinko buharının neden olduğu kaynak kalitesi sorunlarını çözebilir. Bir yöntem, çinko buharının kaçışını kolaylaştırmak için iki ışının enerjisini makul şekilde eşleştirerek erimiş havuzun varoluş süresini ve soğuma hızını kontrol etmektir; diğer yöntem ise ön delme veya oluk açma yoluyla çinko buharını serbest bırakmaktır. Şekil 6-31'de gösterildiği gibi kaynak yapmak için CO2 lazer kullanılır. YAG lazer, CO2 lazerin önündedir ve delik açmak veya oluk açmak için kullanılır. Önceden işlenmiş delikler veya oluklar, daha sonraki kaynaklama sırasında oluşan çinko buharı için bir kaçış yolu sağlayarak, bunun erimiş havuzda kalmasını ve kusur oluşturmasını önler.
3.2 Alüminyum alaşımının çift ışınlı lazer kaynağı
Alüminyum alaşımlı malzemelerin özel performans özelliklerinden dolayı, lazer kaynağının kullanımında aşağıdaki zorluklar vardır [39]: alüminyum alaşımının lazer soğurma oranı düşüktür ve CO2 lazer ışın yüzeyinin başlangıç yansıtıcılığı %90'ı aşar; alüminyum alaşımlı lazer kaynak dikişlerinin üretimi kolaydır Gözeneklilik, çatlaklar; kaynak sırasında alaşım elemanlarının yakılması vb. Tek lazer kaynağı kullanıldığında anahtar deliğini oluşturmak ve stabiliteyi korumak zordur. Çift ışınlı lazer kaynağı, anahtar deliğinin boyutunu artırabilir, anahtar deliğinin kapanmasını zorlaştırabilir, bu da gaz deşarjına faydalıdır. Ayrıca soğutma hızını azaltabilir ve gözeneklerin ve kaynak çatlaklarının oluşumunu azaltabilir. Kaynak işlemi daha stabil olduğundan ve sıçrama miktarı azaldığından, alüminyum alaşımlarının çift kirişli kaynağıyla elde edilen kaynak yüzeyi şekli, tek kirişli kaynağa göre önemli ölçüde daha iyidir. Şekil 6-32, CO2 tek ışınlı lazer ve çift ışınlı lazer kaynağı kullanılarak 3 mm kalınlığında alüminyum alaşımlı alın kaynağının kaynak dikişinin görünümünü göstermektedir.
Araştırmalar, 2 mm kalınlığında 5000 serisi alüminyum alaşımı kaynak yaparken, iki kiriş arasındaki mesafe 0,6 ~ 1,0 mm olduğunda, kaynak işleminin nispeten stabil olduğunu ve oluşan anahtar deliği açıklığının daha büyük olduğunu, bunun da magnezyumun buharlaşmasına ve kaçmasına yardımcı olduğunu gösteriyor. kaynak işlemi. İki kiriş arasındaki mesafe çok küçükse tek kirişin kaynak işlemi stabil olmayacaktır. Mesafe çok büyükse, Şekil 6-33'te gösterildiği gibi kaynak nüfuziyeti etkilenecektir. Ayrıca iki ışının enerji oranının da kaynak kalitesi üzerinde büyük etkisi vardır. Kaynak için 0,9 mm aralıklı iki ışın seri halinde düzenlendiğinde, önceki ışının enerjisi, iki ışının öncesi ve sonrası enerji oranı 1:1'den büyük olacak şekilde uygun şekilde artırılmalıdır. Kaynak dikişinin kalitesini artırmak, erime alanını arttırmak ve kaynak hızı yüksek olduğunda yine de pürüzsüz ve güzel bir kaynak dikişi elde etmek faydalıdır.
3.3 Eşit olmayan kalınlıktaki plakaların çift kirişli kaynağı
Endüstriyel üretimde, eklenmiş bir plaka oluşturmak için genellikle farklı kalınlık ve şekillerde iki veya daha fazla metal plakanın kaynaklanması gerekir. Özellikle otomobil üretiminde özel kaynaklı işlenmemiş parçaların uygulaması giderek yaygınlaşmaktadır. Farklı spesifikasyonlara, yüzey kaplamalarına veya özelliklere sahip plakaların kaynaklanmasıyla mukavemet artırılabilir, sarf malzemeleri azaltılabilir ve kalite azaltılabilir. Panel kaynağında genellikle farklı kalınlıktaki plakaların lazer kaynağı kullanılır. Önemli bir sorun, kaynak yapılacak plakaların yüksek hassasiyetli kenarlarla önceden şekillendirilmesi ve yüksek hassasiyetli montajın sağlanması gerektiğidir. Eşit olmayan kalınlıktaki plakaların çift kiriş kaynağının kullanılması, plaka boşlukları, alın bağlantıları, göreceli kalınlıklar ve plaka malzemelerindeki farklı değişikliklere uyum sağlayabilir. Plakaları daha büyük kenar ve boşluk toleranslarıyla kaynaklayabilir ve kaynak hızını ve kaynak kalitesini artırabilir.
Shuangguangdong'un eşit olmayan kalınlıktaki plakaların kaynağının ana proses parametreleri, şekilde gösterildiği gibi kaynak parametrelerine ve plaka parametrelerine ayrılabilir. Kaynak parametreleri arasında iki lazer ışınının gücü, kaynak hızı, odak konumu, kaynak kafası açısı, çift ışınlı alın bağlantısının ışın dönüş açısı ve kaynak ofseti vb. yer alır. Kart parametreleri arasında malzeme boyutu, performans, düzeltme koşulları, kart boşlukları bulunur. , vb. İki lazer ışınının gücü, farklı kaynak amaçlarına göre ayrı ayrı ayarlanabilir. Odak konumu genellikle istikrarlı ve verimli bir kaynak işlemi elde etmek için ince plakanın yüzeyinde bulunur. Kaynak kafası açısı genellikle 6 civarında olacak şekilde seçilir. İki plakanın kalınlığı nispeten büyükse pozitif kaynak kafası açısı kullanılabilir, yani lazer resimde gösterildiği gibi ince plakaya doğru eğilir; Plaka kalınlığı nispeten küçük olduğunda negatif kaynak kafası açısı kullanılabilir. Kaynak ofseti, lazer odağı ile kalın plakanın kenarı arasındaki mesafe olarak tanımlanır. Kaynak ofsetini ayarlayarak kaynak girintisi miktarı azaltılabilir ve iyi bir kaynak kesiti elde edilebilir.
Büyük boşluklara sahip plakaları kaynaklarken, iyi boşluk doldurma özellikleri elde etmek için çift ışın açısını döndürerek etkili ışın ısıtma çapını artırabilirsiniz. Kaynağın üst kısmının genişliği, iki lazer ışınının etkin ışın çapına, yani ışının dönme açısına göre belirlenir. Dönme açısı ne kadar büyük olursa, çift kirişin ısıtma aralığı o kadar geniş ve kaynağın üst kısmının genişliği de o kadar büyük olur. İki lazer ışını kaynak işleminde farklı roller oynar. Biri esas olarak dikişe nüfuz etmek için kullanılırken diğeri esas olarak boşluğu doldurmak için kalın levha malzemesini eritmek için kullanılır. Şekil 6-35'te gösterildiği gibi, pozitif bir kiriş dönme açısı altında (ön kiriş kalın plakaya etki eder, arka kiriş kaynağa etki eder), ön kiriş malzemeyi ısıtmak ve eritmek için kalın plakanın üzerine gelir ve aşağıdaki Lazer ışını nüfuz yaratır. Ön taraftaki ilk lazer ışını kalın plakayı yalnızca kısmen eritebilir, ancak kaynak işlemine büyük ölçüde katkıda bulunur, çünkü yalnızca kalın plakanın yan tarafını eriterek boşluğun daha iyi doldurulmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda bağlantı malzemesini önceden birleştirir, böylece Aşağıdaki kirişlerin birleşim yerlerinden kaynak yapmak daha kolaydır, bu da daha hızlı kaynak yapılmasını sağlar. Negatif dönme açısına sahip çift kirişli kaynakta (ön kiriş kaynağa etki eder ve arka kiriş kalın plakaya etki eder), iki kiriş tam tersi etkiye sahiptir. İlk kiriş eklemi eritir ve ikinci kiriş kalın plakayı eriterek onu doldurur. açıklık. Bu durumda, ön kirişin soğuk plaka boyunca kaynak yapması gerekir ve kaynak hızı, pozitif ışın dönüş açısı kullanmaya göre daha yavaştır. Ve önceki ışının ön ısıtma etkisinden dolayı, ikinci ışın aynı güç altında daha kalın plaka malzemesini eritecektir. Bu durumda ikinci lazer ışınının gücü uygun şekilde azaltılmalıdır. Karşılaştırıldığında, pozitif ışın dönüş açısının kullanılması kaynak hızını uygun şekilde artırabilir ve negatif ışın dönüş açısının kullanılması daha iyi boşluk doldurma sağlayabilir. Şekil 6-36 farklı kiriş dönme açılarının kaynağın kesiti üzerindeki etkisini göstermektedir.
3.4 Büyük kalın plakaların çift ışınlı lazer kaynağı Lazer güç seviyesinin ve ışın kalitesinin iyileştirilmesiyle, büyük kalın plakaların lazerle kaynağı bir gerçek haline geldi. Bununla birlikte, yüksek güçlü lazerler pahalı olduğundan ve büyük kalın levhaların kaynaklanması genellikle dolgu metali gerektirdiğinden, fiili üretimde belirli sınırlamalar vardır. Çift ışınlı lazer kaynak teknolojisinin kullanımı yalnızca lazer gücünü arttırmakla kalmaz, aynı zamanda etkili ışın ısıtma çapını da arttırır, dolgu telini eritme yeteneğini arttırır, lazer anahtar deliğini stabilize eder, kaynak stabilitesini artırır ve kaynak kalitesini artırır.
Gönderim zamanı: Nis-29-2024
