Konpare ak teknoloji soude tradisyonèl la,soude lazèLi gen avantaj san parèy nan presizyon soude, efikasite, fyab, automatisation ak lòt aspè. Nan dènye ane yo, li te devlope rapidman nan domèn otomobil, enèji, elektwonik ak lòt domèn, epi li konsidere kòm youn nan teknoloji fabrikasyon ki pi pwomèt nan 21yèm syèk la.
1. Apèsi sou doub-gwo bout bwasoude lazè
Doub-gwo bout bwasoude lazèse pou itilize metòd optik pou separe menm lazè a an de reyon limyè separe pou soude, oubyen pou itilize de diferan kalite lazè pou konbine, tankou lazè CO2, lazè Nd: YAG ak lazè semi-kondiktè gwo puisans. Tout ka konbine. Li te pwopoze sitou pou rezoud adaptabilite soude lazè ak presizyon asanblaj, amelyore estabilite pwosesis soude a, epi amelyore kalite soude a. Doub reyonsoude lazèka ajiste chan tanperati soude a yon fason pratik ak fleksib lè li chanje rapò enèji gwo bout bwa a, espasman gwo bout bwa a, e menm modèl distribisyon enèji de gwo bout bwa lazè yo, chanje modèl egzistans twou kle a ak modèl koule metal likid nan pisin fonn lan. Li bay yon pi gwo chwa nan pwosesis soude. Li pa sèlman gen avantaj gwosoude lazèpénétration, vitès rapid ak gwo presizyon, men li apwopriye tou pou materyèl ak jwenti ki difisil pou soude ak konvansyonèl yosoude lazè.
Pou doub-gwo bout bwasoude lazè, nou pral premye diskite metòd aplikasyon lazè doub-gwo bout bwa. Literati konplè montre ke gen de fason prensipal pou reyalize soude doub-gwo bout bwa: konsantrasyon transmisyon ak konsantrasyon refleksyon. Espesyalman, youn reyalize lè w ajiste ang ak espasman de lazè atravè miwa konsantrasyon ak miwa kolimatasyon. Lòt la reyalize lè w itilize yon sous lazè epi answit konsantre atravè miwa refleksyon, miwa transmisif ak miwa ki gen fòm kwen pou reyalize doub gwo bout bwa. Pou premye metòd la, gen prensipalman twa fòm. Premye fòm lan se makonnen de lazè atravè fib optik epi divize yo an de gwo bout bwa diferan anba menm miwa kolimatasyon an ak miwa konsantrasyon an. Dezyèm lan se ke de lazè yo voye gwo bout bwa lazè atravè tèt soude respektif yo, epi yon doub gwo bout bwa fòme lè w ajiste pozisyon espasyal tèt soude yo. Twazyèm metòd la se ke gwo bout bwa lazè a premye divize atravè de miwa 1 ak 2, epi answit konsantre pa de miwa konsantrasyon 3 ak 4 respektivman. Yo ka ajiste pozisyon ak distans ki genyen ant de pwen fokal yo lè yo ajiste ang de miwa konsantrasyon 3 ak 4 yo. Dezyèm metòd la se sèvi ak yon lazè solid pou divize limyè a pou reyalize doub reyon, epi ajiste ang lan ak espasman an atravè yon miwa pèspektiv ak yon miwa konsantrasyon. De dènye foto ki nan premye ranje ki anba a montre sistèm spektroskopik yon lazè CO2. Yo ranplase miwa plat la ak yon miwa ki gen fòm kwen epi yo mete l devan miwa konsantrasyon an pou divize limyè a pou reyalize limyè paralèl ak doub reyon.
Apre nou fin konprann kijan pou nou aplike doub travès yo, an nou prezante yon ti kras prensip ak metòd soudaj yo. Nan doub travès lasoude lazèNan pwosesis soudaj la, gen twa aranjman komen pout, sètadi aranjman seri, aranjman paralèl ak aranjman ibrid. Twal, sa vle di, gen yon distans nan tou de direksyon soudaj la ak direksyon vètikal soudaj la. Jan yo montre nan dènye ranje figi a, dapre diferan fòm ti twou yo ak pisin fonn ki parèt anba diferan espasman tach pandan pwosesis soudaj seri a, yo ka divize an fonn endividyèl. Gen twa eta: pisin, pisin fonn komen ak pisin fonn separe. Karakteristik pisin fonn endividyèl ak pisin fonn separe yo sanble ak pisin fonn endividyèl yo.soude lazè, jan yo montre nan dyagram simulation nimerik la. Gen diferan efè pwosesis pou diferan kalite.
Kalite 1: Anba yon sèten espasman tach, de twou kle gwo bout bwa fòme yon gwo twou kle komen nan menm pisin fonn lan; pou kalite 1, yo rapòte ke yo itilize yon gwo bout bwa limyè pou kreye yon ti twou, epi yo itilize lòt gwo bout bwa limyè a pou tretman chalè soude, sa ki ka amelyore pwopriyete estriktirèl asye kabòn ak asye alyaj efektivman.
Kalite 2: Ogmante espasman tach yo nan menm pisin fonn lan, separe de gwo bout bwa yo an de twou kle endepandan, epi chanje modèl koule pisin fonn lan; pou kalite 2, fonksyon li ekivalan a soude de gwo bout bwa elektwon, Diminye pwojeksyon soude ak soude iregilye nan longè fokal ki apwopriye a.
Kalite 3: Ogmante espasman pwen yo plis toujou epi chanje rapò enèji de travès yo, pou youn nan de travès yo sèvi kòm yon sous chalè pou fè pwosesis pre-soude oswa apre-soude pandan pwosesis soude a, epi lòt travès la sèvi pou pwodui ti twou. Pou kalite 3, etid la te jwenn ke de travès yo fòme yon twou kle, ti twou a pa fasil pou kraze, epi soude a pa fasil pou pwodui porositë.
2. Enfliyans pwosesis soude a sou kalite soude a
Efè rapò enèji gwo bout bwa seri sou fòmasyon kouti soude
Lè puisans lazè a se 2kW, vitès soude a se 45 mm/s, kantite defokalizasyon an se 0mm, epi espasman reyon an se 3 mm, fòm sifas soude a lè RS chanje (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) se jan yo montre nan figi a. Lè RS=0.50 ak 2.00, soude a pi anfle, epi gen plis pwojeksyon sou kwen soude a, san yo pa fòme modèl kal pwason regilye. Sa a se paske lè rapò enèji reyon an twò piti oswa twò gwo, enèji lazè a twò konsantre, sa ki lakòz twou lazè a osile pi seryezman pandan pwosesis soude a, epi presyon rekile vapè a lakòz ejeksyon ak pwojeksyon metal pisin fonn lan nan pisin fonn lan; Twòp chalè antre lakòz pwofondè penetrasyon pisin fonn lan sou bò alyaj aliminyòm lan twò gwo, sa ki lakòz yon depresyon anba aksyon gravite. Lè RS=0.67 ak 1.50, modèl kal pwason an sou sifas soudi a inifòm, fòm soudi a pi bèl, epi pa gen okenn fant cho soude vizib, porositë ak lòt domaj soude sou sifas soudi a. Fòm seksyon kwa soudi yo ak diferan rapò enèji gwo bout bwa RS yo jan yo montre nan figi a. Seksyon kwa soudi yo gen yon fòm "vè diven" tipik, ki endike ke pwosesis soude a fèt nan mòd soude lazè pwofon. RS gen yon enfliyans enpòtan sou pwofondè penetrasyon P2 soudi a sou bò alyaj aliminyòm lan. Lè rapò enèji gwo bout bwa RS=0.5, P2 se 1203.2 mikron. Lè rapò enèji gwo bout bwa a se RS=0.67 ak 1.5, P2 redwi anpil, ki se 403.3 mikron ak 93.6 mikron respektivman. Lè rapò enèji gwo bout bwa a se RS=2, pwofondè penetrasyon soudi seksyon kwa jwenti a se 1151.6 mikron.
Efè rapò enèji gwo bout bwa paralèl sou fòmasyon kouti soude
Lè puisans lazè a se 2.8kW, vitès soude a se 33mm/s, kantite defokalizasyon an se 0mm, epi espasman reyon an se 1mm, sifas soude a jwenn lè yo chanje rapò enèji reyon an (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4). Aparans lan montre nan figi a. Lè RS=2, modèl kal pwason sou sifas soude a relativman iregilye. Sifas soude ki jwenn pa senk lòt rapò enèji reyon diferan yo byen fòme, epi pa gen okenn domaj vizib tankou porositë ak pwojeksyon. Se poutèt sa, konpare ak seri doub-reyon...soude lazè, sifas soudi a lè l sèvi avèk doub-gwo bout bwa paralèl yo pi inifòm e pi bèl. Lè RS=0.25, gen yon ti depresyon nan soudi a; pandan rapò enèji bout bwa a ap ogmante piti piti (RS=0.5, 0.67 ak 1.5), sifas soudi a inifòm e pa gen okenn depresyon ki fòme; sepandan, lè rapò enèji bout bwa a ogmante plis toujou (RS=1.50, 2.00), men gen depresyon sou sifas soudi a. Lè rapò enèji bout bwa RS=0.25, 1.5 ak 2, fòm seksyonèl soudi a gen "fòm vè diven"; lè RS=0.50, 0.67 ak 1, fòm seksyonèl soudi a gen "fòm antonwa". Lè RS=4, pa sèlman fant yo pwodui nan pati anba soudi a, men tou kèk porositë yo pwodui nan pati mitan ak anba soudi a. Lè RS=2, gwo porositë pwosesis parèt andedan soudi a, men pa gen okenn fant ki parèt. Lè RS=0.5, 0.67 ak 1.5, pwofondè penetrasyon P2 soudi a sou bò alyaj aliminyòm lan pi piti, epi seksyon transvèsal soudi a byen fòme e pa gen okenn domaj soudi evidan ki fòme. Sa yo montre ke rapò enèji gwo bout bwa a pandan soudi lazè doub gwo bout bwa paralèl la gen yon enpak enpòtan tou sou penetrasyon soudi a ak domaj soudi yo.
Gwo bout bwa paralèl - efè espasman gwo bout bwa a sou fòmasyon kouti soude
Lè puisans lazè a se 2.8kW, vitès soude a se 33mm/s, kantite defokalizasyon an se 0mm, epi rapò enèji gwo bout bwa a RS=0.67, chanje espasman gwo bout bwa a (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) pou jwenn mòfoloji sifas soude a jan foto a montre. Lè d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, sifas soude a lis e plat, epi fòm nan bèl; modèl kal pwason soude a regilye e bèl, epi pa gen okenn porositë vizib, fant ak lòt domaj. Se poutèt sa, anba kondisyon espasman kat gwo bout bwa yo, sifas soude a byen fòme. Anplis de sa, lè d=2 mm, de soude diferan fòme, sa ki montre ke de gwo bout bwa lazè paralèl yo pa aji sou yon pisin fonn ankò, epi yo pa ka fòme yon soude lazè ibrid doub gwo bout bwa efikas. Lè espasman reyon an se 0.5mm, soudi a gen yon "fòm antonwa", pwofondè penetrasyon P2 soudi a sou bò alyaj aliminyòm nan se 712.9 mikron, epi pa gen okenn fant, porositë ak lòt domaj andedan soudi a. Pandan espasman reyon an kontinye ogmante, pwofondè penetrasyon P2 soudi a sou bò alyaj aliminyòm nan diminye anpil. Lè espasman reyon an se 1 mm, pwofondè penetrasyon soudi a sou bò alyaj aliminyòm nan se sèlman 94.2 mikron. Pandan espasman reyon an kontinye ogmante, soudi a pa fòme yon penetrasyon efikas sou bò alyaj aliminyòm nan. Se poutèt sa, lè espasman reyon an se 0.5mm, efè rekonbinasyon doub reyon an se pi bon an. Pandan espasman reyon an ogmante, konsomasyon chalè soudi a diminye sevèman, epi efè rekonbinasyon lazè de reyon an piti piti vin pi mal.
Diferans nan mòfoloji soudi a koze pa diferan koule ak solidifikasyon refwadisman pisin fonn lan pandan pwosesis soudi a. Metòd simulation nimerik la pa sèlman ka fè analiz estrès pisin fonn lan pi entwisyon, men tou diminye pri eksperimantal la. Foto ki anba a montre chanjman nan pisin fonn bò a ak yon sèl gwo bout bwa, diferan aranjman ak espasman tach. Konklizyon prensipal yo enkli: (1) Pandan pwosesis soudi yon sèl gwo bout bwa asoude lazèNan pwosesis la, pwofondè twou pisin fonn lan pi fon an, gen yon fenomèn efondreman twou, miray twou a iregilye, epi distribisyon chan koule a toupre miray twou a inegal; toupre sifas dèyè pisin fonn lan, refli a fò, epi gen refli anlè nan fon pisin fonn lan; distribisyon chan koule sifas pisin fonn lan relativman inifòm e dousman, epi lajè pisin fonn lan inegal sou direksyon pwofondè a. Gen twoub ki koze pa presyon rekile miray nan pisin fonn lan ant ti twou yo nan doub-gwo bout bwa a.soude lazè, epi li toujou egziste sou direksyon pwofondè ti twou yo. Pandan distans ki genyen ant de gwo bout bwa yo kontinye ogmante, dansite enèji gwo bout bwa a ap chanje piti piti soti nan yon sèl pik pou rive nan yon eta doub pik. Gen yon valè minimòm ant de pik yo, epi dansite enèji a ap diminye piti piti. (2) Pou doub gwo bout bwasoude lazèLè espasman tach yo se 0-0.5mm, pwofondè ti twou pisin fonn lan diminye yon ti kras, epi konpòtman jeneral koule pisin fonn lan sanble ak sa ki nan yon sèl gwo bout bwa.soude lazèLè espasman tach yo pi wo pase 1mm, ti twou yo separe nèt, epi pandan pwosesis soudaj la prèske pa gen okenn entèraksyon ant de lazè yo, ki ekivalan a de soudaj lazè yon sèl gwo bout bwa youn apre lòt/de paralèl ak yon puisans 1750W. Prèske pa gen okenn efè prechofaj, epi konpòtman koule pisin fonn lan sanble ak soudaj lazè yon sèl gwo bout bwa. (3) Lè espasman tach la se 0.5-1mm, sifas miray ti twou yo pi plat nan de aranjman yo, pwofondè ti twou yo diminye piti piti, epi pati anba a separe piti piti. Twoub ki genyen ant ti twou yo ak koule sifas pisin fonn lan se 0.8mm. Pi fò a. Pou soudaj seri, longè pisin fonn lan ogmante piti piti, lajè a pi gwo lè espasman tach la se 0.8mm, epi efè prechofaj la pi evidan lè espasman tach la se 0.8mm. Efè fòs Marangoni an febli piti piti, epi plis likid metal koule sou tou de bò pisin fonn lan. Fè distribisyon lajè fonn lan pi inifòm. Pou soude paralèl, lajè pisin fonn lan ogmante piti piti, epi longè a maksimòm nan 0.8mm, men pa gen okenn efè prechofaj; refli toupre sifas la ki koze pa fòs Marangoni an toujou egziste, epi refli anba nan pati anba ti twou a ap disparèt piti piti; chan koule kwa-seksyonèl la pa osi bon ke Li fò nan seri, twoub la diman afekte koule a sou tou de bò pisin fonn lan, epi lajè fonn lan distribye inegalman.
Dat piblikasyon: 12 Oktòb 2023
