Interaksyon sa Materyal sa Laser - Epekto sa Keyhole

Ang pagporma ug pagpalambo sa mga keyhole:

Keyhole definition: Kung ang radiation irradiance mas dako pa sa 10 ^ 6W/cm ^ 2, ang nawong sa materyal matunaw ug moalisngaw ubos sa aksyon sa laser.Sa diha nga ang evaporation speed mao ang dako nga igo, ang namugna alisngaw recoil pressure mao ang igo sa pagbuntog sa nawong tension ug liquid gravity sa liquid metal, sa ingon displacing sa pipila sa mga liquid metal, hinungdan sa tinunaw nga pool sa excitation zone sa pagkalunod ug pagporma sa gagmay nga mga gahong. ;Ang silaw sa kahayag direkta nga naglihok sa ilawom sa gamay nga gahong, hinungdan nga ang metal mas matunaw ug mag-gasify.Ang taas nga presyur nga alisngaw nagpadayon sa pagpugos sa likido nga metal sa ilawom sa gahong sa pag-agos padulong sa periphery sa tinunaw nga pool, nga labi nga nagpalawom sa gamay nga lungag.Nagpadayon kini nga proseso, nga sa katapusan nagporma usa ka keyhole sama sa lungag sa likido nga metal.Kung ang presyur sa alisngaw sa metal nga gihimo sa laser beam sa gamay nga lungag makaabut sa balanse nga adunay tensyon sa nawong ug grabidad sa likido nga metal, ang gamay nga lungag dili na molalom ug maporma ang usa ka giladmon nga lig-on nga gamay nga lungag, nga gitawag nga "gamay nga epekto sa lungag" .

Samtang ang laser beam naglihok nga may kalabotan sa workpiece, ang gamay nga lungag nagpakita sa usa ka gamay nga paatras nga kurbado nga atubangan ug usa ka tin-aw nga hilig nga balit-ad nga trianggulo sa likod.Ang atubangan nga ngilit sa gamay nga lungag mao ang aksyon nga lugar sa laser, nga adunay taas nga temperatura ug taas nga presyur sa alisngaw, samtang ang temperatura sa luyo nga kilid medyo ubos ug gamay ang presyur sa singaw.Ubos niini nga presyur ug kalainan sa temperatura, ang tinunaw nga likido moagos palibot sa gamay nga buho gikan sa atubangan nga tumoy ngadto sa likod nga tumoy, nga nagporma og vortex sa likod nga tumoy sa gamay nga lungag, ug sa kataposan naglig-on sa likod nga ngilit.Ang dinamikong kahimtang sa keyhole nga nakuha pinaagi sa laser simulation ug aktuwal nga welding gipakita sa ibabaw nga numero, Ang morpolohiya sa gagmay nga mga lungag ug ang dagan sa naglibot nga tinunaw nga likido sa panahon sa pagbiyahe sa lain-laing mga katulin.

Tungod sa presensya sa gagmay nga mga lungag, ang enerhiya sa laser beam motuhop sa sulod sa materyal, nga nagporma niining lawom ug pig-ot nga weld seam.Ang tipikal nga cross-sectional morphology sa laser deep penetration weld seam gipakita sa ibabaw nga numero.Ang penetration depth sa weld seam duol sa giladmon sa keyhole (nga tukma, ang metallographic layer mao ang 60-100um nga mas lawom kay sa keyhole, usa ka dili kaayo liquid layer).Ang mas taas nga laser energy density, mas lawom ang gamay nga lungag, ug mas dako ang penetration depth sa weld seam.Sa high-power laser welding, ang pinakataas nga giladmon sa gilapdon nga ratio sa weld seam mahimong moabot sa 12:1.

Pagtuki sa pagsuyup saenerhiya sa laserpinaagi sa keyhole

Sa wala pa maporma ang gagmay nga mga lungag ug plasma, ang kusog sa laser labi nga gipasa sa sulud sa workpiece pinaagi sa thermal conduction.Ang welding nga proseso iya sa conductive welding (nga adunay usa ka penetration giladmon sa ubos pa kay sa 0.5mm), ug ang materyal nga pagsuyup rate sa laser mao ang sa taliwala sa 25-45%.Sa diha nga ang keyhole naporma, ang enerhiya sa laser nag-una nga masuhop sa sulod sa workpiece pinaagi sa keyhole epekto, ug ang welding proseso mahimong lawom nga penetration welding (nga adunay usa ka penetration giladmon sa labaw pa kay sa 0.5mm), Ang pagsuyup rate mahimong maabot. labaw sa 60-90%.

Ang epekto sa keyhole adunay hinungdanon kaayo nga papel sa pagpauswag sa pagsuyup sa laser sa panahon sa pagproseso sama sa laser welding, pagputol, ug pag-drill.Ang laser beam nga mosulod sa keyhole hapit hingpit nga masuhop pinaagi sa daghang mga pagpamalandong gikan sa bungbong sa lungag.

Gituohan sa kadaghanan nga ang mekanismo sa pagsuyup sa enerhiya sa laser sulod sa keyhole naglakip sa duha ka proseso: reverse absorption ug Fresnel absorption.

Balanse sa presyur sa sulod sa keyhole

Atol sa laser deep penetration welding, ang materyal moagi sa grabe nga vaporization, ug ang pagpalapad nga presyur nga namugna sa taas nga temperatura nga alisngaw nagpalagpot sa likido nga metal, nga nahimong gagmay nga mga lungag.Gawas pa sa presyur sa alisngaw ug presyur sa ablation (nailhan usab nga evaporation reaction force o recoil pressure) sa materyal, adunay usab tensiyon sa nawong, likido nga static nga presyur tungod sa grabidad, ug fluid dinamikong presyur nga namugna sa dagan sa tinunaw nga materyal sa sulod sa gamay nga buho.Taliwala niini nga mga pagpamugos, ang presyur sa singaw lamang ang nagmintinar sa pag-abli sa gamay nga lungag, samtang ang laing tulo ka pwersa naningkamot sa pagsira sa gamay nga lungag.Aron mapadayon ang kalig-on sa keyhole sa panahon sa proseso sa welding, ang presyur sa alisngaw kinahanglan nga igo aron mabuntog ang uban nga pagsukol ug makab-ot ang panimbang, pagmintinar sa dugay nga kalig-on sa keyhole.Alang sa kayano, kasagarang gituohan nga ang mga pwersa nga naglihok sa keyhole nga bungbong mao ang nag-una nga ablation pressure (metal vapor recoil pressure) ug surface tension.

Kawalay katakus sa Keyhole

Background: Ang laser naglihok sa ibabaw sa mga materyales, hinungdan sa daghang metal nga moalisngaw.Ang recoil pressure mipilit sa tinunaw nga pool, nga nagporma ug mga keyholes ug plasma, nga miresulta sa pagsaka sa giladmon sa pagkatunaw.Atol sa proseso sa paglihok, ang laser naigo sa atubangan nga bungbong sa keyhole, ug ang posisyon diin ang laser makontak sa materyal nga hinungdan sa grabe nga pag-alisngaw sa materyal.Sa parehas nga oras, ang dingding sa keyhole makasinati og pagkawala sa masa, ug ang pag-alisngaw maghimo usa ka presyur sa pag-atras nga mopilit sa likido nga metal, hinungdan nga ang sulud nga dingding sa keyhole mag-usab-usab paubos ug molihok libot sa ilawom sa keyhole padulong sa likod sa tinunaw nga pool.Tungod sa pag-usab-usab sa likido nga tinunaw nga pool gikan sa atubangan nga bungbong ngadto sa likod nga bungbong, ang gidaghanon sa sulod sa keyhole kanunay nga nag-usab-usab, Ang internal nga presyur sa keyhole usab nagbag-o sumala niana, nga mosangpot sa pagbag-o sa gidaghanon sa plasma nga gisabwag. .Ang pagbag-o sa gidaghanon sa plasma nagdala ngadto sa mga pagbag-o sa panagang, refraction, ug pagsuyup sa enerhiya sa laser, nga miresulta sa mga pagbag-o sa enerhiya sa laser nga nakaabot sa materyal nga nawong.Ang tibuok nga proseso mao ang dinamiko ug periodic, sa katapusan miresulta sa usa ka sawtooth shaped ug wavy metal penetration, ug walay hapsay nga patas penetration weld, Ang sa ibabaw nga numero mao ang usa ka cross-sectional nga panglantaw sa sentro sa weld nga nakuha pinaagi sa longhitudinal pagputol parallel sa sentro sa weld, ingon man usab sa usa ka tinuod nga-time nga pagsukod sa keyhole giladmon kalainan saIPG-LDD isip ebidensya.

Pauswaga ang kalig-on nga direksyon sa keyhole

Atol sa laser deep penetration welding, ang kalig-on sa gamay nga lungag masiguro lamang sa dinamikong balanse sa nagkalain-laing mga pressure sa sulod sa lungag.Bisan pa, ang pagsuyup sa enerhiya sa laser pinaagi sa bungbong sa lungag ug ang pag-alisngaw sa mga materyales, ang pagbuga sa metal nga alisngaw sa gawas sa gamay nga lungag, ug ang paglihok sa unahan sa gamay nga lungag ug tinunaw nga pool ang tanan grabe kaayo ug paspas nga mga proseso.Ubos sa piho nga mga kondisyon sa proseso, sa pipila ka mga gutlo sa panahon sa proseso sa welding, adunay posibilidad nga ang kalig-on sa gamay nga lungag mahimong mabalda sa mga lokal nga lugar, nga mosangpot sa mga depekto sa welding.Ang labing kasagaran ug kasagaran mao ang gagmay nga pore type nga mga depekto sa porosity ug spatter tungod sa pagkahugno sa keyhole;

Busa unsaon pag-stabilize ang keyhole?

Ang pag-usab-usab sa keyhole fluid medyo komplikado ug naglakip sa daghan kaayong mga hinungdan (temperatura field, flow field, force field, optoelectronic physics), nga mahimo ra nga i-summarize ngadto sa duha ka mga kategoriya: ang relasyon tali sa surface tension ug metal vapor recoil pressure;Ang recoil pressure sa metal nga alisngaw direkta nga naglihok sa henerasyon sa mga keyholes, nga suod nga may kalabutan sa giladmon ug gidaghanon sa mga keyhole.Sa samang higayon, ingon nga ang bugtong pataas nga nagalihok nga substansiya sa metal nga alisngaw sa proseso sa welding, kini usab suod nga may kalabutan sa panghitabo sa spatter;Ang tensiyon sa nawong makaapekto sa dagan sa tinunaw nga pool;

Ang lig-on nga proseso sa welding sa laser nagdepende sa pagpadayon sa gradient sa pag-apod-apod sa tensyon sa nawong sa tinunaw nga pool, nga wala’y daghang pagbag-o.Ang tensiyon sa nawong adunay kalabotan sa pag-apod-apod sa temperatura, ug ang pag-apod-apod sa temperatura adunay kalabotan sa gigikanan sa kainit.Busa, ang composite nga tinubdan sa kainit ug swing welding mga potensyal nga teknikal nga direksyon alang sa lig-on nga proseso sa welding;

Ang metal nga alisngaw ug keyhole volume kinahanglan nga magtagad sa epekto sa plasma ug ang gidak-on sa pag-abli sa keyhole.Ang mas dako nga pag-abli, ang mas dako nga keyhole, ug ang walay pagtagad nga mga pag-usab-usab sa ubos nga punto sa matunaw nga pool, nga adunay medyo gamay nga epekto sa kinatibuk-ang keyhole volume ug internal pressure nga mga kausaban;Busa ang adjustable ring mode laser (annular spot), laser arc recombination, frequency modulation, ug uban pa mao ang tanan nga direksyon nga mahimong mapalapdan.