Proponse o método de soldadura de dobre feixe, principalmente para resolver a adaptabilidade desoldadura por láserpara a precisión da montaxe, mellorar a estabilidade do proceso de soldadura e mellorar a calidade da soldadura, especialmente para a soldadura de placas finas e de aliaxe de aluminio. A soldadura con láser de dobre feixe pode usar métodos ópticos para separar o mesmo láser en dous feixes de luz separados para soldar. Tamén pode usar dous tipos diferentes de láseres para combinar, láser CO2, láser Nd:YAG e láser semicondutor de alta potencia. pódese combinar. Ao cambiar a enerxía do feixe, o espazamento do feixe e mesmo o patrón de distribución de enerxía dos dous feixes, o campo de temperatura de soldadura pódese axustar de forma cómoda e flexible, cambiando o patrón de existencia dos buratos e o patrón de fluxo do metal líquido na piscina fundida. , proporcionando unha mellor solución para o proceso de soldadura. O amplo espazo de elección é incomparable coa soldadura con láser dun só feixe. Non só ten as vantaxes dunha gran penetración de soldadura con láser, velocidade rápida e alta precisión, senón que tamén ten unha gran adaptabilidade a materiais e xuntas que son difíciles de soldar coa soldadura con láser convencional.
Principio deSoldadura láser de dobre feixe
A soldadura de dobre feixe significa usar dous raios láser ao mesmo tempo durante o proceso de soldadura. A disposición do feixe, o espazamento do feixe, o ángulo entre os dous feixes, a posición de enfoque e a relación de enerxía dos dous feixes son todos os axustes relevantes na soldadura con láser de dobre feixe. parámetro. Normalmente, durante o proceso de soldadura, xeralmente hai dúas formas de organizar as vigas dobres. Como se mostra na figura, un está disposto en serie ao longo da dirección de soldadura. Esta disposición pode reducir a velocidade de arrefriamento da piscina fundida. Reduce a tendencia de templabilidade da soldadura e a xeración de poros. A outra consiste en dispoñelas lado a lado ou transversalmente a ambos os dous lados da soldadura para mellorar a adaptabilidade ao espazo de soldadura.
Principio de soldadura láser de dobre feixe
A soldadura de dobre feixe significa usar dous raios láser ao mesmo tempo durante o proceso de soldadura. A disposición do feixe, o espazamento do feixe, o ángulo entre os dous feixes, a posición de enfoque e a relación de enerxía dos dous feixes son todos os axustes relevantes na soldadura con láser de dobre feixe. parámetro. Normalmente, durante o proceso de soldadura, xeralmente hai dúas formas de organizar as vigas dobres. Como se mostra na figura, un está disposto en serie ao longo da dirección de soldadura. Esta disposición pode reducir a velocidade de arrefriamento da piscina fundida. Reduce a tendencia de templabilidade da soldadura e a xeración de poros. A outra consiste en dispoñelas lado a lado ou transversalmente a ambos os dous lados da soldadura para mellorar a adaptabilidade ao espazo de soldadura.
Para un sistema de soldadura con láser de dobre feixe disposto en tándem, hai tres mecanismos de soldadura diferentes dependendo da distancia entre os feixes dianteiro e traseiro, como se mostra na figura seguinte.
1. No primeiro tipo de mecanismo de soldadura, a distancia entre os dous feixes de luz é relativamente grande. Un feixe de luz ten unha maior densidade de enerxía e céntrase na superficie da peza para producir ocos na soldadura; o outro feixe de luz ten unha densidade de enerxía menor. Só se utiliza como fonte de calor para o tratamento térmico pre-soldadura ou post-soldadura. Usando este mecanismo de soldadura, a velocidade de arrefriamento da piscina de soldadura pódese controlar dentro dun determinado intervalo, o que é beneficioso para soldar algúns materiais con alta sensibilidade á fisura, como o aceiro de alto carbono, o aceiro de aliaxe, etc., e tamén pode mellorar a dureza. da soldadura.
2. No segundo tipo de mecanismo de soldadura, a distancia de foco entre os dous feixes de luz é relativamente pequena. Os dous feixes de luz producen dous ocos de pechadura independentes nunha piscina de soldadura, o que cambia o patrón de fluxo do metal líquido e axuda a evitar a incautación. Pode eliminar a aparición de defectos como bordos e protuberancias de cordón de soldadura e mellorar a formación da soldadura.
3. No terceiro tipo de mecanismo de soldadura, a distancia entre os dous feixes de luz é moi pequena. Neste momento, os dous feixes de luz producen o mesmo oco da pechadura na piscina de soldadura. En comparación coa soldadura con láser dun só feixe, debido a que o tamaño do oco da chaveira faise máis grande e non é fácil de pechar, o proceso de soldadura é máis estable e o gas é máis fácil de descargar, o que é beneficioso para reducir poros e salpicaduras e obter un continuo, uniforme e bonitas soldaduras.
Durante o proceso de soldadura, os dous raios láser tamén se poden facer nun certo ángulo entre si. O mecanismo de soldadura é semellante ao mecanismo de soldadura paralela dobre feixe. Os resultados das probas mostran que ao usar dous OO de alta potencia cun ángulo de 30 ° entre si e unha distancia de 1 ~ 2 mm, o raio láser pode obter un oco en forma de funil. O tamaño do burato é maior e máis estable, o que pode mellorar eficazmente a calidade da soldadura. Nas aplicacións prácticas, a combinación mutua dos dous feixes de luz pódese cambiar segundo as diferentes condicións de soldeo para lograr diferentes procesos de soldadura.
6. Método de implantación da soldadura láser de dobre feixe
A adquisición de feixes dobres pódese obter combinando dous raios láser diferentes, ou un raio láser pódese dividir en dous raios láser para soldar mediante un sistema de espectrometría óptica. Para dividir un feixe de luz en dous raios láser paralelos de diferentes potencias, pódese utilizar un espectroscopio ou algún sistema óptico especial. A imaxe mostra dous diagramas esquemáticos dos principios de división da luz usando espellos de enfoque como divisores de feixe.
Ademais, un reflector tamén se pode usar como divisor de feixe e o último reflector da ruta óptica pódese usar como divisor de feixe. Este tipo de reflector tamén se denomina reflector de teito. A súa superficie reflectora non é unha superficie plana, senón que consta de dous planos. A liña de intersección das dúas superficies reflectoras sitúase no medio da superficie do espello, de xeito similar ao cumio do tellado, como se mostra na figura. Un feixe de luz paralela brilla no espectroscopio, reflíctese por dous planos en ángulos diferentes para formar dous feixes de luz e brilla en diferentes posicións do espello de enfoque. Despois de enfocar, obtéñense dous feixes de luz a unha certa distancia na superficie da peza de traballo. Ao cambiar o ángulo entre as dúas superficies reflectoras e a posición do tellado, pódense obter raios de luz divididos con diferentes distancias de enfoque e disposicións.
Cando se usan dous tipos diferentes deraios láser to forman un dobre feixe, hai moitas combinacións. Pódese utilizar un láser de CO2 de alta calidade cunha distribución de enerxía gaussiana para o traballo principal de soldadura e un láser de semicondutores cunha distribución de enerxía rectangular para axudar no traballo de tratamento térmico. Por unha banda, esta combinación é máis económica. Por outra banda, a potencia dos dous feixes de luz pódese axustar de forma independente. Para diferentes formas de unión, pódese obter un campo de temperatura axustable axustando a posición de superposición do láser e do láser semicondutor, que é moi axeitado para soldar. Control de procesos. Ademais, o láser YAG e o láser CO2 tamén se poden combinar nun feixe dobre para soldar, o láser continuo e o láser de pulso para soldar e tamén se poden combinar o feixe enfocado e o feixe desenfocado para a soldadura.
7. Principio de soldadura láser de dobre feixe
3.1 Soldadura láser de dobre feixe de chapas galvanizadas
A chapa de aceiro galvanizado é o material máis utilizado na industria do automóbil. O punto de fusión do aceiro é de aproximadamente 1500 °C, mentres que o punto de ebulición do cinc é de só 906 °C. Polo tanto, cando se utiliza o método de soldadura por fusión, adoita xerarse unha gran cantidade de vapor de cinc, o que fai que o proceso de soldadura sexa inestable. , formando poros na soldadura. Para as xuntas de solapa, a volatilización da capa galvanizada non só ocorre nas superficies superior e inferior, senón que tamén se produce na superficie da unión. Durante o proceso de soldadura, o vapor de cinc sae rapidamente fóra da superficie fundida da piscina nalgunhas áreas, mentres que noutras áreas é difícil que o vapor de cinc escape da piscina fundida. Na superficie da piscina, a calidade da soldadura é moi inestable.
A soldadura con láser de dobre feixe pode resolver os problemas de calidade da soldadura causados polo vapor de cinc. Un método é controlar o tempo de existencia e a velocidade de arrefriamento da piscina fundida combinando razoablemente a enerxía dos dous feixes para facilitar o escape do vapor de cinc; o outro método é Liberar vapor de zinc mediante perforación previa ou ranurado. Como se mostra na Figura 6-31, o láser de CO2 úsase para soldar. O láser YAG está diante do láser de CO2 e úsase para perforar buratos ou cortar sucos. Os buracos ou surcos preprocesados proporcionan unha vía de escape para o vapor de cinc xerado durante a soldadura posterior, evitando que permaneza na piscina fundida e forme defectos.
3.2 Soldadura láser de dobre feixe de aliaxe de aluminio
Debido ás características especiais de rendemento dos materiais de aliaxe de aluminio, existen as seguintes dificultades para usar a soldadura con láser [39]: a aliaxe de aluminio ten unha baixa taxa de absorción do láser e a reflectividade inicial da superficie do feixe láser de CO2 supera o 90 %; costuras de soldadura con láser de aliaxe de aluminio son fáciles de producir Porosidade, fendas; queima de elementos de aliaxe durante a soldadura, etc. Cando se usa a soldadura con láser único, é difícil establecer o oco da chave e manter a estabilidade. A soldadura con láser de dobre feixe pode aumentar o tamaño do oco da chave, o que dificulta o peche do oco, o que é beneficioso para a descarga de gas. Tamén pode reducir a taxa de arrefriamento e reducir a aparición de poros e fendas de soldadura. Dado que o proceso de soldadura é máis estable e a cantidade de salpicaduras redúcese, a forma da superficie de soldadura obtida mediante a soldadura dobre feixe de aliaxes de aluminio tamén é significativamente mellor que a da soldadura dun só feixe. A figura 6-32 mostra o aspecto da soldadura de soldadura a tope de aliaxe de aluminio de 3 mm de espesor mediante láser CO2 dun só feixe e soldadura con láser de dobre feixe.
A investigación mostra que ao soldar a aliaxe de aluminio da serie 5000 de 2 mm de espesor, cando a distancia entre as dúas vigas é de 0,6 ~ 1,0 mm, o proceso de soldadura é relativamente estable e a abertura formada do oco de pechadura é maior, o que favorece a evaporación e escape do magnesio durante o proceso de soldadura. Se a distancia entre as dúas vigas é demasiado pequena, o proceso de soldadura dunha soa viga non será estable. Se a distancia é demasiado grande, a penetración da soldadura verase afectada, como se mostra na Figura 6-33. Ademais, a relación enerxética das dúas vigas tamén ten un gran impacto na calidade da soldadura. Cando as dúas vigas cunha separación de 0,9 mm están dispostas en serie para soldar, a enerxía do feixe anterior debe aumentarse adecuadamente para que a relación de enerxía dos dous feixes antes e despois sexa superior a 1:1. É útil mellorar a calidade da costura de soldadura, aumentar a área de fusión e aínda así obter unha costura de soldadura suave e fermosa cando a velocidade de soldadura é alta.
3.3 Soldadura dobre feixe de placas de espesor desigual
Na produción industrial, moitas veces é necesario soldar dúas ou máis placas metálicas de diferentes grosores e formas para formar unha placa empalmada. Especialmente na produción de automóbiles, a aplicación de brancos soldados a medida está cada vez máis estendida. Ao soldar placas con diferentes especificacións, revestimentos de superficie ou propiedades, pódese aumentar a resistencia, reducir os consumibles e reducir a calidade. A soldadura con láser de placas de diferentes grosores adoita utilizarse na soldadura de paneles. Un problema importante é que as placas a soldar deben estar preformadas con bordos de alta precisión e garantir unha montaxe de alta precisión. O uso da soldadura de dobre feixe de placas de espesor desigual pode adaptarse a diferentes cambios nos espazos das placas, xuntas a tope, espesores relativos e materiais da placa. Pode soldar placas con tolerancias de bordo e espazos máis grandes e mellorar a velocidade e a calidade da soldadura.
Os principais parámetros do proceso de soldadura de placas de espesor desigual de Shuangguangdong pódense dividir en parámetros de soldadura e parámetros de placa, como se mostra na figura. Os parámetros de soldadura inclúen a potencia dos dous feixes láser, a velocidade de soldadura, a posición do foco, o ángulo da cabeza de soldadura, o ángulo de rotación do feixe da unión a tope de dobre feixe e a compensación de soldadura, etc. , etc. A potencia dos dous raios láser pódese axustar por separado segundo os diferentes propósitos de soldeo. A posición do foco sitúase xeralmente na superficie da placa delgada para conseguir un proceso de soldadura estable e eficiente. O ángulo da cabeza de soldadura adoita seleccionarse para ser arredor de 6. Se o grosor das dúas placas é relativamente grande, pódese usar un ángulo positivo da cabeza de soldadura, é dicir, o láser está inclinado cara á placa delgada, como se mostra na imaxe; cando o grosor da placa é relativamente pequeno, pódese usar un ángulo negativo da cabeza de soldadura. O offset de soldadura defínese como a distancia entre o foco láser e o bordo da placa grosa. Ao axustar a compensación de soldadura, pódese reducir a cantidade de abolladura de soldadura e obter unha boa sección transversal de soldadura.
Ao soldar placas con grandes espazos, pode aumentar o diámetro efectivo de quecemento do feixe xirando o ángulo do dobre feixe para obter boas capacidades de recheo de espazos. O ancho da parte superior da soldadura está determinado polo diámetro efectivo do feixe dos dous raios láser, é dicir, o ángulo de rotación do feixe. Canto maior sexa o ángulo de rotación, maior será o rango de calefacción do dobre feixe e maior será o ancho da parte superior da soldadura. Os dous raios láser xogan diferentes funcións no proceso de soldadura. Un deles úsase principalmente para penetrar na costura, mentres que o outro úsase principalmente para fundir o material de placa grosa para encher o oco. Como se mostra na Figura 6-35, baixo un ángulo de rotación positivo do feixe (o feixe dianteiro actúa sobre a placa grosa, o traseiro actúa sobre a soldadura), o feixe frontal incide na placa grosa para quentar e fundir o material, e o seguinte O raio láser crea penetración. O primeiro raio láser na parte frontal só pode derreter parcialmente a placa grosa, pero contribúe en gran medida ao proceso de soldadura, porque non só derrete o lado da placa grosa para un mellor recheo de ocos, senón que tamén se une previamente ao material da unión para que as seguintes vigas É máis fácil soldar a través das unións, permitindo unha soldadura máis rápida. Na soldadura de dobre feixe cun ángulo de rotación negativo (a viga dianteira actúa sobre a soldadura e a viga traseira actúa sobre a placa grosa), as dúas vigas teñen exactamente o efecto contrario. A primeira viga funde a xunta e a segunda funde a placa grosa para enchela. brecha. Neste caso, o feixe frontal é necesario para soldar a través da placa fría e a velocidade de soldadura é máis lenta que usar un ángulo de rotación positivo do feixe. E debido ao efecto de prequecemento do feixe anterior, este último fundirá o material de placa máis grosa coa mesma potencia. Neste caso, a potencia deste último feixe láser debería reducirse adecuadamente. En comparación, usar un ángulo de rotación do feixe positivo pode aumentar adecuadamente a velocidade de soldeo, e usar un ángulo de rotación do feixe negativo pode lograr un mellor recheo de ocos. A figura 6-36 mostra a influencia de diferentes ángulos de rotación da viga na sección transversal da soldadura.
3.4 Soldadura con láser de dobre feixe de placas grandes grosas Coa mellora do nivel de potencia do láser e da calidade do feixe, a soldadura con láser de placas grandes grosas converteuse nunha realidade. Non obstante, debido a que os láseres de alta potencia son caros e a soldadura de placas grandes e grosas xeralmente require metal de recheo, hai certas limitacións na produción real. O uso da tecnoloxía de soldadura con láser de dobre feixe non só pode aumentar a potencia do láser, senón tamén aumentar o diámetro efectivo de calefacción do feixe, aumentar a capacidade de fundir o fío de recheo, estabilizar o oco da chave do láser, mellorar a estabilidade da soldadura e mellorar a calidade da soldadura.
Hora de publicación: 29-Abr-2024
