Ako pokročilý nástroj na spracovanie zohráva laser čoraz dôležitejšiu úlohu v oblasti priemyselného zvárania. Hoci tradičná technológia laserového zvárania dokáže do určitej miery kontrolovať tieto chyby, jej účinok je často obmedzený pevnými parametrami a procesmi zvárania. V posledných rokoch sa objavila technológia laserového kyvného zvárania, ktorá poskytuje nové riešenie pre kontrolu chýb zvárania. Zavedením kyvného laserového lúča počas procesu zvárania môže táto technológia výrazne zlepšiť dynamické vlastnosti zvarového kúpeľa, čím sa optimalizuje kvalita zvárania. Technológia laserového kyvného zvárania je založená predovšetkým na presnom riadení laserového lúča a technológii kyvného zvárania na dosiahnutie efektívneho a vysoko kvalitného zvárania.
Zlepšenie vzhľadu:
Počasproces zvárania, laserový lúč sa rýchlo a presne otáča, aby pokryl celú zváranú plochu. Keď sa lúč pohybuje pozdĺž smeru zvaru, osciluje v rôznych tvaroch, ako napríklad kruh, osmička a špirála. Chen a kol. použili kyvný laser na zváranie rôznych hliníkových zliatin a v porovnaní so zváraním bez kyvného laseru sa výrazne zlepšila morfológia predného a zadného zvaru pri kyvnom laserovom zváraní. Okrem toho sa priečne kyvné laserové zváranie používa na zvýšenie prispôsobivosti vôle drážky. Pri niektorých vodivých spojovacích obrobkoch je potrebné rozšíriť oblasť nadprúdu, je tiež potrebné rozšíriť kovovú spojovaciu plochu a je tiež potrebné kývať laserové zváranie, aby sa kovová spojovacia plocha stala „U“.
1. (a) a (b) štatistika morfológie prierezu zvaru a veľkosti zvaru pri rôznych režimoch kývania; (c) Tvarovanie horného povrchu zvaru pri rôznych režimoch kývania.
Zlepšenie slabého spojenia bočných stien:
Pri tradičnom laserovom zváraní stredne hrubých plechov s úzkou medzerou sa ľahko vyskytuje chyba nezvarenia bočnej steny. Je to spôsobené nerovnomerným rozložením laserovej energie v ústí, pričom prívod tepla v strede drážky je veľký a prívod tepla v bočnej stene drážky je malý, čo nemôže viesť k dobrej kombinácii. Kľúčovým opatrením na riešenie chyby nezvarenia bočnej steny je zvýšenie prívodu tepla do bočnej steny. Pri laserovom zváraní je možné dosiahnuť rozumnejšie rozloženie energie laserového lúča na povrchu obrobku prostredníctvom výkyvu lúča. Keď sa šírka drážky zmení, amplitúda výkyvu lúča sa upraví tak, aby zodpovedala šírke drážky, aby sa vytvoril efektívny prívod tepla do bočnej steny.
2. Makroskopický obraz zvaru od prvej vrstvy (L1) po siedmu vrstvu (L7) pri laserovom zváraní s osciláciou alebo bez nej.
Zníženie pórovitosti:
Inhibičný mechanizmus laserového kývania na zváracích póroch možno pripísať zlepšeniu stability malých otvorov a zlepšeniu tekutosti tekutého kovu. Obrázok 3 znázorňuje správanie sa roztaveného roztoku v roztavenom prostredí, ktoré vykazujú častice stopovača počas procesu zvárania. Vlnenie svetelného lúča spôsobuje, že malý otvor vytvára vysokofrekvenčný a vysokorýchlostný rotačný miešací pohyb, ktorý podporuje pretekanie bublín a má účinok „zachytávania“ stuhnutých pórov. Zároveň klnenie svetelného lúča zväčšuje plochu malého otvoru a znižuje pravdepodobnosť jeho kolapsu v dôsledku nestability za vzniku bublín.
3. (a) a (b) trajektórie častíc stopovača počas zvárania; Oblasť otvoru kľúčovej dierky: (c) žiadny kyvavý laser (d) kyvavý laser.
Znížte počet trhlín:
Tepelná trhlina je druh chyby, ktorá vzniká počas procesu zvárania v dôsledku interakcie vnútorného napätia a metalurgických faktorov a často sa vyskytuje v tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ) zvárania. Vznik takýchto trhlín súvisí so zraniteľnosťou materiálu pri vysokých teplotách, zváracím napätím a chemickým zložením materiálu. Tradičná technológia laserového zvárania môže počas procesu zvárania spôsobiť tepelné trhliny, najmä z nasledujúcich dôvodov: Po prvé, kvôli vysokému vstupu energie laserového zvárania, čo vedie k rýchlemu ohrevu a ochladzovaniu zváracej oblasti, čo má za následok veľký tepelný gradient a tepelné napätie; Po druhé, metalurgická reakcia počas procesu zvárania môže viesť k segregácii nečistôt s nízkou teplotou topenia, čím sa vytvára krehká fáza a zvyšuje sa citlivosť na trhliny. Nakoniec, rýchle tuhnutie materiálu môže viesť k heterogenite mikroštruktúry a smer rastu stĺpcových kryštálov je od roztaveného kúpeľa do stredu, ako je znázornené na obrázku 4. V tomto prípade sa citlivosť na praskanie výrazne zvyšuje.
4. Režim tuhnutia pri laserovom zváraní (a) konvenčné laserové zváranie (b) výkyvné laserové zváranie.
Technológia oscilačného laserového zvárania dokáže účinne znížiť alebo eliminovať výskyt horúcich trhlín zavedením oscilačného laserového lúča. Počas procesu oscilačného laserového zvárania môže periodická oscilácia laserového lúča podporiť tok kovu v roztavenom kúpeli, čím sa zlepší rovnomernosť mikroštruktúry a zrno rastie koaxiálne v strede roztaveného kúpeľa, ako je znázornené na obrázku 5. Tieto koaxiálne zrná pôsobia ako ochranná bariéra, ktorá zabraňuje šíreniu trhlín, a ako tepelnoizolačná vrstva, ktorá zabraňuje ďalšiemu šíreniu trhlín. Zároveň oscilačný laser pomáha znižovať tvorbu krehkej fázy v dôsledku segregácie komponentov, čím sa znižuje riziko tepelného praskania.
5. (A) charakteristiky mikroštruktúry tuhnutia konvenčných zvarov laserovým zváraním (B) charakteristiky mikroštruktúry tuhnutia laserových kývavých zvarov (CCW).
V porovnaní s laserovým samozváraním sa technológia laserového zvárania s otočným laserom ukázala ako účinný spôsob na zníženie tendencie k pórovitosti a zlepšenie defektov, ako je napríklad neroztavenie bočných stien. Vďaka miešaciemu účinku lúča na roztavený kúpeľ má významné výhody v zlepšení prispôsobenia medzerám, zlepšení rovnomernosti mikroštruktúry a zjemnení zrna. Použitie technológie laserového zvárania s otočným laserom môže rozšíriť používanie laserového zvárania a dosiahnuť efektívne presné zváranie laserom pre väčšie obrobky a širšie zvary, čo znamená, že sa znižuje základná presnosť procesu a montáže výrobku.
Čas uverejnenia: 21. februára 2025
