Metóda dvojlúčového zvárania je navrhnutá hlavne na vyriešenie prispôsobivostilaserové zváraniena presnosť montáže, zlepšenie stability procesu zvárania a zlepšenie kvality zvaru, najmä pri zváraní tenkých plechov a zvárania hliníkových zliatin. Dvojlúčové laserové zváranie môže použiť optické metódy na oddelenie rovnakého lasera na dva samostatné lúče svetla na zváranie. Môže tiež použiť na kombináciu dva rôzne typy laserov, CO2 laser, Nd:YAG laser a vysokovýkonný polovodičový laser. možno kombinovať. Zmenou energie lúča, vzdialenosti lúča a dokonca aj vzoru distribúcie energie dvoch lúčov je možné pohodlne a flexibilne nastaviť teplotné pole zvárania, čím sa mení vzor existencie otvorov a vzor prúdenia tekutého kovu v roztavenom kúpeli. , ktoré poskytujú lepšie riešenie pre proces zvárania. Obrovský priestor na výber je neporovnateľný s jednolúčovým laserovým zváraním. Má nielen výhody veľkého prieniku laserového zvárania, rýchlej rýchlosti a vysokej presnosti, ale má tiež veľkú prispôsobivosť k materiálom a spojom, ktoré sa ťažko zvárajú bežným laserovým zváraním.
Princípdvojlúčové laserové zváranie
Dvojlúčové zváranie znamená použitie dvoch laserových lúčov súčasne počas procesu zvárania. Usporiadanie lúčov, vzdialenosť lúčov, uhol medzi dvoma lúčmi, poloha zaostrenia a pomer energie dvoch lúčov sú všetky dôležité nastavenia pri zváraní dvojlúčovým laserom. parameter. Normálne sú počas procesu zvárania vo všeobecnosti dva spôsoby usporiadania dvojitých lúčov. Ako je znázornené na obrázku, jeden je usporiadaný v sérii pozdĺž smeru zvárania. Toto usporiadanie môže znížiť rýchlosť ochladzovania roztaveného kúpeľa. Znižuje tendenciu tvrdnutia zvaru a tvorbu pórov. Druhým je ich usporiadanie vedľa seba alebo krížom na oboch stranách zvaru, aby sa zlepšila prispôsobivosť zvarovej medzere.
Princíp dvojitého laserového zvárania
Dvojlúčové zváranie znamená použitie dvoch laserových lúčov súčasne počas procesu zvárania. Usporiadanie lúčov, vzdialenosť lúčov, uhol medzi dvoma lúčmi, poloha zaostrenia a pomer energie dvoch lúčov sú všetky dôležité nastavenia pri zváraní dvojlúčovým laserom. parameter. Normálne sú počas procesu zvárania vo všeobecnosti dva spôsoby usporiadania dvojitých lúčov. Ako je znázornené na obrázku, jeden je usporiadaný v sérii pozdĺž smeru zvárania. Toto usporiadanie môže znížiť rýchlosť ochladzovania roztaveného kúpeľa. Znižuje tendenciu tvrdnutia zvaru a tvorbu pórov. Druhým je ich usporiadanie vedľa seba alebo krížom na oboch stranách zvaru, aby sa zlepšila prispôsobivosť zvarovej medzere.
Pre tandemový dvojlúčový laserový zvárací systém existujú tri rôzne zváracie mechanizmy v závislosti od vzdialenosti medzi predným a zadným lúčom, ako je znázornené na obrázku nižšie.
1. Pri prvom type zváracieho mechanizmu je vzdialenosť medzi dvoma lúčmi svetla pomerne veľká. Jeden svetelný lúč má väčšiu hustotu energie a je zameraný na povrch obrobku, aby sa pri zváraní vytvorili kľúčové dierky; druhý lúč svetla má menšiu hustotu energie. Používa sa len ako zdroj tepla na tepelné spracovanie pred alebo po zváraní. Pomocou tohto zváracieho mechanizmu je možné regulovať rýchlosť chladenia zváracieho kúpeľa v určitom rozsahu, čo je výhodné pri zváraní niektorých materiálov s vysokou citlivosťou na trhliny, ako je napríklad oceľ s vysokým obsahom uhlíka, legovaná oceľ atď., a môže tiež zlepšiť húževnatosť. zvaru.
2. Pri druhom type zváracieho mechanizmu je ohnisková vzdialenosť medzi dvoma svetelnými lúčmi relatívne malá. Dva lúče svetla vytvárajú dve nezávislé kľúčové dierky vo zváracom bazéne, čo mení tok tekutého kovu a pomáha predchádzať zadretiu. Môže eliminovať výskyt defektov, ako sú hrany a vydutia zvarových hút a zlepšiť tvorbu zvaru.
3. Pri treťom type zváracieho mechanizmu je vzdialenosť medzi dvoma lúčmi svetla veľmi malá. V tomto čase dva lúče svetla vytvárajú rovnakú kľúčovú dierku vo zváracom bazéne. V porovnaní s laserovým zváraním jedným lúčom, pretože veľkosť kľúčovej dierky sa zväčšuje a nie je ľahké ju uzavrieť, je proces zvárania stabilnejší a plyn sa ľahšie uvoľňuje, čo je výhodné na zníženie pórov a rozstreku a na získanie kontinuálneho, rovnomerného a krásne zvary.
Počas procesu zvárania môžu byť dva laserové lúče tiež navzájom pod určitým uhlom. Zvárací mechanizmus je podobný paralelnému dvojlúčovému zváraciemu mechanizmu. Výsledky testov ukazujú, že použitím dvoch vysokovýkonných OO s uhlom 30° voči sebe a so vzdialenosťou 1~2 mm môže laserový lúč získať kľúčovú dierku v tvare lievika. Veľkosť kľúčovej dierky je väčšia a stabilnejšia, čo môže účinne zlepšiť kvalitu zvárania. V praktických aplikáciách je možné meniť vzájomnú kombináciu dvoch svetelných lúčov podľa rôznych podmienok zvárania, aby sa dosiahli rôzne procesy zvárania.
6. Spôsob realizácie dvojlúčového laserového zvárania
Získanie dvojitých lúčov je možné dosiahnuť kombináciou dvoch rôznych laserových lúčov alebo jeden laserový lúč možno rozdeliť na dva laserové lúče na zváranie pomocou systému optickej spektrometrie. Na rozdelenie lúča svetla na dva paralelné laserové lúče rôznych výkonov možno použiť spektroskop alebo nejaký špeciálny optický systém. Obrázok ukazuje dva schematické diagramy princípov rozdelenia svetla pomocou zaostrovacích zrkadiel ako rozdeľovačov lúčov.
Okrem toho možno reflektor použiť aj ako rozdeľovač lúčov a posledný reflektor v optickej dráhe možno použiť ako rozdeľovač lúčov. Tento typ reflektora sa nazýva aj reflektor strešného typu. Jeho odrazový povrch nie je rovný povrch, ale pozostáva z dvoch rovín. Priesečník dvoch reflexných plôch je umiestnený v strede zrkadlového povrchu, podobne ako hrebeň strechy, ako je znázornené na obrázku. Na spektroskop svieti lúč paralelného svetla, ktorý sa odráža dvoma rovinami pod rôznymi uhlami a vytvára dva lúče svetla a svieti na rôzne polohy zaostrovacieho zrkadla. Po zaostrení sa získajú dva lúče svetla v určitej vzdialenosti na povrchu obrobku. Zmenou uhla medzi dvomi odrazovými plochami a polohou strechy možno získať rozdelené svetelné lúče s rôznymi vzdialenosťami zaostrenia a usporiadaním.
Pri použití dvoch rôznych typovlaserové lúče to tvoria dvojitý lúč, existuje veľa kombinácií. Pre hlavné zváracie práce je možné použiť kvalitný CO2 laser s Gaussovým rozdelením energie, pri tepelnom spracovaní zasa polovodičový laser s pravouhlým rozdelením energie. Na jednej strane je táto kombinácia ekonomickejšia. Na druhej strane je možné nezávisle nastaviť výkon dvoch svetelných lúčov. Pre rôzne formy spojov je možné dosiahnuť nastaviteľné teplotné pole nastavením polohy prekrytia lasera a polovodičového lasera, čo je veľmi vhodné na zváranie. Riadenie procesu. Okrem toho je možné YAG laser a CO2 laser kombinovať aj do dvojitého lúča na zváranie, kontinuálny laser a pulzný laser je možné kombinovať na zváranie a zaostrený lúč a rozostrený lúč možno kombinovať aj na zváranie.
7. Princíp zvárania dvojlúčovým laserom
3.1 Dvojlúčové laserové zváranie pozinkovaných plechov
Pozinkovaný oceľový plech je najčastejšie používaným materiálom v automobilovom priemysle. Teplota topenia ocele je okolo 1500°C, kým bod varu zinku je len 906°C. Preto pri použití metódy tavného zvárania zvyčajne vzniká veľké množstvo zinkových pár, čo spôsobuje, že proces zvárania je nestabilný. , tvoriace póry vo zvare. V prípade preplátovaných spojov dochádza k odparovaniu pozinkovanej vrstvy nielen na hornom a dolnom povrchu, ale tiež na povrchu spoja. Počas procesu zvárania sa zinkové pary v niektorých oblastiach rýchlo uvoľňujú z povrchu roztaveného bazéna, zatiaľ čo v iných oblastiach je pre pary zinku ťažké uniknúť z roztaveného bazéna. Na povrchu bazéna je kvalita zvárania veľmi nestabilná.
Dvojlúčové laserové zváranie môže vyriešiť problémy s kvalitou zvárania spôsobené parami zinku. Jednou z metód je riadenie doby existencie a rýchlosti ochladzovania roztaveného kúpeľa primeraným prispôsobením energie dvoch lúčov, aby sa uľahčil únik zinkových pár; inou metódou je uvoľňovanie zinkových pár preddierovaním alebo drážkovaním. Ako je znázornené na obrázku 6-31, na zváranie sa používa CO2 laser. YAG laser je pred CO2 laserom a používa sa na vŕtanie otvorov alebo rezanie drážok. Vopred spracované otvory alebo drážky poskytujú únikovú cestu pre zinkovú paru generovanú počas následného zvárania, čím bránia jej zotrvaniu v roztavenom kúpeli a tvorbe defektov.
3.2 Dvojlúčové laserové zváranie hliníkovej zliatiny
Kvôli špeciálnym výkonnostným charakteristikám materiálov z hliníkovej zliatiny sú pri používaní laserového zvárania nasledovné ťažkosti [39]: hliníková zliatina má nízku mieru absorpcie lasera a počiatočná odrazivosť povrchu CO2 laserového lúča presahuje 90 %; laserové zváranie z hliníkovej zliatiny sa ľahko vyrába Pórovitosť, praskliny; spaľovanie zliatinových prvkov pri zváraní atď. Pri použití jednoduchého laserového zvárania je ťažké vytvoriť kľúčovú dierku a udržať stabilitu. Dvojlúčové laserové zváranie môže zväčšiť veľkosť kľúčovej dierky, čo sťažuje uzavretie kľúčovej dierky, čo je prospešné pre výboj plynu. Môže tiež znížiť rýchlosť ochladzovania a znížiť výskyt pórov a trhlín pri zváraní. Pretože proces zvárania je stabilnejší a množstvo rozstreku je znížené, tvar zvarového povrchu získaný dvojlúčovým zváraním hliníkových zliatin je tiež výrazne lepší ako pri jednolúčovom zváraní. Obrázok 6-32 zobrazuje vzhľad zvarového švu pri zváraní na tupo z hliníkovej zliatiny s hrúbkou 3 mm pomocou jednolúčového lasera CO2 a zvárania dvojlúčovým laserom.
Výskum ukazuje, že pri zváraní hliníkovej zliatiny série 5000 s hrúbkou 2 mm, keď je vzdialenosť medzi dvoma lúčmi 0,6 ~ 1,0 mm, je proces zvárania relatívne stabilný a vytvorený otvor kľúčovej dierky je väčší, čo vedie k odparovaniu a úniku horčíka počas proces zvárania. Ak je vzdialenosť medzi dvoma lúčmi príliš malá, zvárací proces jedného lúča nebude stabilný. Ak je vzdialenosť príliš veľká, ovplyvní sa prienik zvárania, ako je znázornené na obrázku 6-33. Pomer energie dvoch lúčov má navyše veľký vplyv na kvalitu zvárania. Keď sú dva lúče s rozstupom 0,9 mm usporiadané v sérii na zváranie, energia predchádzajúceho lúča by sa mala primerane zvýšiť tak, aby pomer energie dvoch lúčov pred a za bol väčší ako 1:1. Je užitočné zlepšiť kvalitu zvarového švu, zväčšiť oblasť tavenia a stále získať hladký a krásny zvarový šev, keď je rýchlosť zvárania vysoká.
3.3 Dvojlúčové zváranie dosiek s nerovnakou hrúbkou
V priemyselnej výrobe je často potrebné zvárať dve alebo viac kovových dosiek rôznych hrúbok a tvarov, aby sa vytvorila spojovacia doska. Najmä v automobilovej výrobe sa čoraz viac rozširuje aplikácia na mieru zváraných prírezov. Zváraním dosiek s rôznymi špecifikáciami, povrchovými nátermi alebo vlastnosťami je možné zvýšiť pevnosť, znížiť spotrebný materiál a znížiť kvalitu. Laserové zváranie dosiek rôznych hrúbok sa zvyčajne používa pri zváraní panelov. Hlavným problémom je, že dosky, ktoré sa majú zvárať, musia byť predtvarované s vysoko presnými hranami a musia zabezpečiť vysoko presnú montáž. Použitie dvojlúčového zvárania dosiek s nerovnakou hrúbkou sa môže prispôsobiť rôznym zmenám medzier dosiek, tupých spojov, relatívnych hrúbok a materiálov dosiek. Dokáže zvárať plechy s väčšími toleranciami okrajov a medzier a zlepšiť rýchlosť zvárania a kvalitu zvaru.
Hlavné parametre procesu zvárania dosiek s nerovnakou hrúbkou Shuangguangdongu možno rozdeliť na parametre zvárania a parametre dosiek, ako je znázornené na obrázku. Parametre zvárania zahŕňajú výkon dvoch laserových lúčov, rýchlosť zvárania, polohu zaostrenia, uhol zváracej hlavy, uhol natočenia lúča dvojitého tupého spoja a ofset zvárania atď. Parametre dosky zahŕňajú veľkosť materiálu, výkon, podmienky orezávania, medzery dosky , atď. Výkon dvoch laserových lúčov je možné nastaviť samostatne podľa rôznych účelov zvárania. Poloha ohniska je vo všeobecnosti umiestnená na povrchu tenkej dosky, aby sa dosiahol stabilný a účinný proces zvárania. Uhol zváracej hlavy sa zvyčajne volí okolo 6. Ak je hrúbka dvoch dosiek relatívne veľká, môže sa použiť kladný uhol zváracej hlavy, to znamená, že laser je naklonený smerom k tenkej doske, ako je znázornené na obrázku; keď je hrúbka dosky relatívne malá, môže sa použiť negatívny uhol zváracej hlavy. Ofset zvárania je definovaný ako vzdialenosť medzi laserovým ohniskom a okrajom hrubej dosky. Úpravou odsadenia zvárania je možné znížiť množstvo preliačin zvaru a získať dobrý prierez zvaru.
Pri zváraní dosiek s veľkými medzerami môžete zvýšiť efektívny priemer ohrevu lúča otočením dvojitého uhla lúča, aby ste získali dobré možnosti vyplnenia medzier. Šírka hornej časti zvaru je určená efektívnym priemerom lúča dvoch laserových lúčov, to znamená uhlom natočenia lúča. Čím väčší je uhol natočenia, tým širší je rozsah ohrevu dvojitého lúča a tým väčšia je šírka hornej časti zvaru. Dva laserové lúče hrajú v procese zvárania rôzne úlohy. Jeden sa používa hlavne na penetráciu švu, zatiaľ čo druhý sa používa hlavne na roztavenie hrubého doskového materiálu na vyplnenie medzery. Ako je znázornené na obrázku 6-35, pod kladným uhlom natočenia lúča (predný lúč pôsobí na hrubú dosku, zadný lúč pôsobí na zvar), predný lúč dopadá na hrubú dosku, aby sa zohrial a roztavil materiál a nasledujúca Laserový lúč vytvára prienik. Prvý laserový lúč v prednej časti dokáže roztaviť hrubú dosku iba čiastočne, ale výrazne prispieva k procesu zvárania, pretože nielen roztaví stranu hrubej dosky pre lepšie vyplnenie medzier, ale aj predbežne spojí materiál spoja, takže nasledujúce nosníky Je jednoduchšie zvárať cez spoje, čo umožňuje rýchlejšie zváranie. Pri dvojlúčovom zváraní s negatívnym uhlom natočenia (predný lúč pôsobí na zvar a zadný lúč pôsobí na hrubú dosku) majú dva lúče presne opačný efekt. Prvý lúč roztaví spoj a druhý lúč roztaví hrubú dosku, aby ju vyplnil. medzera. V tomto prípade je potrebné, aby predný lúč zvaril cez studenú dosku a rýchlosť zvárania je nižšia ako pri použití kladného uhla natočenia lúča. A kvôli predhrievaciemu účinku predchádzajúceho lúča, druhý lúč roztaví viac hrubého doskového materiálu pri rovnakom výkone. V tomto prípade by mal byť výkon posledného laserového lúča primerane znížený. Na porovnanie, použitie pozitívneho uhla natočenia lúča môže primerane zvýšiť rýchlosť zvárania a použitie negatívneho uhla natočenia lúča môže dosiahnuť lepšie vyplnenie medzier. Obrázok 6-36 znázorňuje vplyv rôznych uhlov natočenia lúča na prierez zvaru.
3.4 Dvojlúčové laserové zváranie veľkých hrubých plechov So zlepšením úrovne výkonu lasera a kvality lúča sa laserové zváranie veľkých hrubých plechov stalo realitou. Pretože sú však vysokovýkonné lasery drahé a zváranie veľkých hrubých plechov vo všeobecnosti vyžaduje prídavný kov, existujú určité obmedzenia v skutočnej výrobe. Použitie technológie dvojlúčového laserového zvárania môže nielen zvýšiť výkon lasera, ale aj zvýšiť efektívny priemer ohrevu lúča, zvýšiť schopnosť taviť plniaci drôt, stabilizovať kľúčovú dierku lasera, zlepšiť stabilitu zvárania a zlepšiť kvalitu zvárania.
Čas odoslania: 29. apríla 2024
