Zváranie je proces spájania dvoch alebo viacerých kovov pomocou tepla. Zváranie zvyčajne zahŕňa zahrievanie materiálu na bod topenia, aby sa základný kov roztavil a vyplnil medzery medzi spojmi, čím sa vytvorí pevné spojenie. Laserové zváranie je metóda spájania, ktorá využíva laser ako zdroj tepla.
Vezmime si ako príklad štvorcovú batériu: jadro batérie je spojené laserom cez viacero častí. Počas celého procesu laserového zvárania sú tri faktory, ktoré najviac znepokojujú toto odvetvie, pevnosť spojenia materiálu, efektivita výroby a miera chybovosti. Pevnosť spojenia materiálu sa môže odrážať v hĺbke a šírke metalografického prieniku (úzko súvisia so zdrojom laserového svetla); efektivita výroby súvisí najmä so spracovateľskou schopnosťou zdroja laserového svetla; miera chybovosti súvisí najmä s výberom zdroja laserového svetla; preto tento článok rozoberá bežné zdroje na trhu. V nádeji, že pomôže kolegom vývojárom procesov, je vykonané jednoduché porovnanie niekoľkých zdrojov laserového svetla.
Pretoželaserové zváranieje v podstate proces premeny svetla na teplo, pričom niekoľko kľúčových parametrov je nasledovných: kvalita lúča (BBP, M2, uhol divergencie), hustota energie, priemer jadra, forma rozloženia energie, adaptívna zváracia hlava, spracovanie. Okná procesu a spracovateľné materiály sa používajú hlavne na analýzu a porovnanie zdrojov laserového svetla z týchto smerov.
Porovnanie jednomódových a viacmódových laserov
Definícia jedného a viacerých režimov:
Jednomódový režim označuje jeden vzor rozloženia laserovej energie v dvojrozmernej rovine, zatiaľ čo viacmódový režim označuje priestorový vzor rozloženia energie vytvorený superpozíciou viacerých vzorov rozloženia. Vo všeobecnosti sa veľkosť faktora kvality lúča M2 môže použiť na posúdenie, či je výstup vláknového lasera jednomódový alebo viacmódový: M2 menšie ako 1,3 je čistý jednomódový laser, M2 medzi 1,3 a 2,0 je kvázi-jednomódový laser (s niekoľkými módmi) a M2 väčšie ako 2,0. Pre viacmódové lasery.
Pretoželaserové zváranieje v podstate proces premeny svetla na teplo, pričom niekoľko kľúčových parametrov je nasledovných: kvalita lúča (BBP, M2, uhol divergencie), hustota energie, priemer jadra, forma rozloženia energie, adaptívna zváracia hlava, spracovanie. Okná procesu a spracovateľné materiály sa používajú hlavne na analýzu a porovnanie zdrojov laserového svetla z týchto smerov.
Porovnanie jednomódových a viacmódových laserov
Definícia jedného a viacerých režimov:
Jednomódový režim označuje jeden vzor rozloženia laserovej energie v dvojrozmernej rovine, zatiaľ čo viacmódový režim označuje priestorový vzor rozloženia energie vytvorený superpozíciou viacerých vzorov rozloženia. Vo všeobecnosti sa veľkosť faktora kvality lúča M2 môže použiť na posúdenie, či je výstup vláknového lasera jednomódový alebo viacmódový: M2 menšie ako 1,3 je čistý jednomódový laser, M2 medzi 1,3 a 2,0 je kvázi-jednomódový laser (s niekoľkými módmi) a M2 väčšie ako 2,0. Pre viacmódové lasery.
Ako je znázornené na obrázku: Obrázok b zobrazuje rozloženie energie jedného základného módu a rozloženie energie v ľubovoľnom smere prechádzajúcom stredom kruhu má tvar Gaussovej krivky. Obrázok a zobrazuje viacmódové rozloženie energie, čo je priestorové rozloženie energie vytvorené superpozíciou viacerých jednotlivých laserových módov. Výsledkom viacmódovej superpozície je krivka s plochým vrcholom.
Bežné jednomódové lasery: IPG YLR-2000-SM, SM je skratka pre Single Mode. Výpočty používajú kolimované zaostrenie 150-250 na výpočet veľkosti zaostrovacieho bodu, hustota energie je 2000 W a hustota energie zaostrenia sa používa na porovnanie.
Porovnanie jednomódového a viacrežimového režimulaserové zváranieúčinky
Jednomódový laser: malý priemer jadra, vysoká hustota energie, silná penetračná schopnosť, malá tepelne ovplyvnená zóna, podobný ostrému nožu, vhodný najmä na zváranie tenkých plechov a vysokorýchlostné zváranie a môže sa použiť s galvanometrami na spracovanie malých dielov a vysoko reflexných dielov (extrémne reflexné diely) (uši, spojovacie kusy atď.), ako je znázornené na obrázku vyššie. Jednomódový laser má menší kľúčový otvor a obmedzený objem vnútornej vysokotlakovej kovovej pary, takže vo všeobecnosti nemá žiadne chyby, ako sú vnútorné póry. Pri nízkych rýchlostiach je vzhľad drsný bez vháňania ochranného vzduchu. Pri vysokých rýchlostiach sa pridáva ochrana. Kvalita spracovania plynu je dobrá, účinnosť je vysoká, zvary sú hladké a ploché a miera výťažnosti je vysoká. Je vhodný na zváranie v vrstvách a penetračné zváranie.
Multimódový laser: Veľký priemer jadra, mierne nižšia hustota energie ako jednomódový laser, tupý nôž, väčšia kľúčová dierka, hrubšia kovová konštrukcia, menší pomer hĺbky k šírke a pri rovnakom výkone je hĺbka prieniku o 30 % nižšia ako u jednomódového laseru, takže je vhodný na použitie na spracovanie tupých zvarov a spracovanie hrubých plechov s veľkými montážnymi medzerami.
Kompozitný kruhový laserový kontrast
Hybridné zváranie: Polovodičový laserový lúč s vlnovou dĺžkou 915 nm a vláknový laserový lúč s vlnovou dĺžkou 1070 nm sú kombinované v jednej zváracej hlave. Dva laserové lúče sú koaxiálne rozmiestnené a ohniskové roviny oboch laserových lúčov je možné flexibilne nastaviť tak, aby výrobok mal polovodičové vlastnosti.laserové zváranieschopnosti po zváraní. Efekt je jasný a má hĺbku vlákienlaserové zváranie.
Polovodiče často používajú veľký svetelný bod s priemerom viac ako 400 μm, ktorý je zodpovedný najmä za predhrievanie materiálu, tavenie povrchu materiálu a zvýšenie absorpčnej rýchlosti vláknového laseru materiálom (absorpčná rýchlosť laseru materiálom sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou).
Kruhový laser: Dva vláknové laserové moduly vyžarujú laserové svetlo, ktoré sa prenáša na povrch materiálu cez kompozitné optické vlákno (kruhové optické vlákno vo vnútri valcového optického vlákna).
Dva laserové lúče s prstencovým bodom: vonkajší krúžok je zodpovedný za rozšírenie otvoru kľúčovej dierky a roztavenie materiálu a vnútorný kruhový laser je zodpovedný za hĺbku prieniku, čo umožňuje zváranie s ultranízkym rozstrekom. Priemery jadra vnútorného a vonkajšieho kruhového laseru je možné voľne prispôsobiť a priemer jadra je možné voľne prispôsobiť. Okno procesu je flexibilnejšie ako pri jednom laserovom lúči.
Porovnanie účinkov kompozitného kruhového zvárania
Keďže hybridné zváranie je kombináciou zvárania polovodičovou tepelnou vodivosťou a zvárania hlbokým prienikom optických vlákien, prienik vonkajšieho krúžku je plytší, metalografická štruktúra je ostrejšia a štíhlejšia; zároveň má tepelnú vodivosť, roztavený kúpeľ má malé výkyvy, veľký rozsah a je stabilnejší, čo sa prejavuje hladším vzhľadom.
Keďže prstencový laser je kombináciou hlbokého prenikania a hlbokého prenikania, vonkajší prstenec môže tiež vytvoriť hĺbku prenikania, čo môže efektívne rozšíriť otvor kľúčovej dierky. Rovnaký výkon má väčšiu hĺbku prenikania a hrubšiu metalografiu, ale zároveň je stabilita roztaveného kúpeľa o niečo menšia. Kolísanie polovodičového optického vlákna je o niečo väčšie ako pri zváraní kompozitov a drsnosť je relatívne veľká.
Čas uverejnenia: 20. októbra 2023
