Kung itandi sa tradisyonal nga teknolohiya sa welding,laser weldingadunay dili hitupngan nga mga bentaha sa katukma sa welding, kahusayan, kasaligan, automation ug uban pang mga aspeto. Sa bag-ohay nga mga tuig, kini paspas nga milambo sa natad sa mga awto, enerhiya, elektroniko ug uban pang mga natad, ug giisip nga usa sa labing gisaad nga mga teknolohiya sa paggama sa ika-21 nga siglo.
1. Overview sa double-beamlaser welding
Doble nga sagbayanlaser weldingmao ang paggamit sa optical nga mga pamaagi sa pagbulag sa sama nga laser ngadto sa duha ka managlahing sagbayan sa kahayag alang sa welding, o sa paggamit sa duha ka lain-laing mga matang sa mga laser sa combine, sama sa CO2 laser, Nd: YAG laser ug high-power semiconductor laser. Ang tanan mahimong ikombinar. Kini gisugyot nag-una sa pagsulbad sa adaptability sa laser welding sa asembliya tukma, pagpalambo sa kalig-on sa welding proseso, ug pagpalambo sa kalidad sa weld. Doble nga sagbayanlaser weldingmahimo nga dali ug dali nga mag-adjust sa welding temperature field pinaagi sa pagbag-o sa beam energy ratio, beam spacing, ug bisan ang energy distribution pattern sa duha ka laser beam, pag-usab sa existance pattern sa keyhole ug ang flow pattern sa liquid metal sa molten pool. Naghatag og mas lapad nga pagpili sa mga proseso sa welding. Kini dili lamang adunay mga bentaha sa dakolaser weldingpenetration, paspas nga tulin ug taas nga katukma, apan angay usab alang sa mga materyales ug mga lutahan nga lisud i-weld sa naandanlaser welding.
Alang sa double-beamlaser welding, una natong hisgutan ang mga pamaagi sa pagpatuman sa double-beam laser. Ang komprehensibong literatura nagpakita nga adunay duha ka nag-unang paagi aron makab-ot ang double-beam welding: transmission focus ug reflection focusing. Sa piho, ang usa makab-ot pinaagi sa pag-adjust sa anggulo ug gilay-on sa duha ka mga laser pinaagi sa pag-focus sa mga salamin ug mga collimating nga salamin. Ang lain makab-ot pinaagi sa paggamit sa usa ka tinubdan sa laser ug dayon pag-focus pinaagi sa mga salamin nga nagpabanaag, transmissive nga mga salamin ug mga samin nga porma sa wedge aron makab-ot ang doble nga mga sagbayan. Alang sa una nga pamaagi, adunay panguna nga tulo nga mga porma. Ang una nga porma mao ang paghiusa sa duha ka mga laser pinaagi sa mga optical fiber ug gibahin kini sa duha nga lainlaing mga sagbayan sa ilawom sa parehas nga collimating nga salamin ug nagpunting nga salamin. Ang ikaduha mao nga ang duha ka mga laser nagpagawas sa mga laser beam pinaagi sa ilang tagsa-tagsa nga mga ulo sa welding, ug usa ka double beam ang naporma pinaagi sa pag-adjust sa spatial nga posisyon sa mga ulo sa welding. Ang ikatulo nga pamaagi mao nga ang laser beam una nga gibahin pinaagi sa duha ka salamin 1 ug 2, ug dayon gipunting sa duha nga nagpunting nga mga salamin 3 ug 4 matag usa. Ang posisyon ug gilay-on tali sa duha ka focal spots mahimong ipasibo pinaagi sa pag-adjust sa mga anggulo sa duha ka nagpunting nga mga salamin 3 ug 4. Ang ikaduha nga paagi mao ang paggamit sa usa ka solid-state nga laser aron mabahin ang kahayag aron makab-ot ang duha ka sagbayan, ug i-adjust ang anggulo ug gilay-on pinaagi sa usa ka perspective mirror ug usa ka focusing mirror. Ang kataposang duha ka hulagway sa unang laray sa ubos nagpakita sa spectroscopic system sa CO2 laser. Ang patag nga salamin gipulihan sa usa ka porma nga wedge nga salamin ug gibutang sa atubangan sa nagpunting nga salamin aron mabahin ang kahayag aron makab-ot ang dual beam parallel light.
Human masabtan ang pagpatuman sa double beams, atong ipaila-ila sa makadiyot ang mga prinsipyo ug pamaagi sa welding. Sa double-beamlaser weldingproseso, adunay tulo ka komon nga beam arrangement, nga mao ang serial arrangement, parallel arrangement ug hybrid arrangement. panapton, nga mao, adunay usa ka gilay-on sa duha welding direksyon ug ang welding bertikal direksyon. Ingon sa gipakita sa katapusan nga laray sa numero, sumala sa lain-laing mga porma sa gagmay nga mga lungag ug tinunaw pool nga makita sa ilalum sa lain-laing mga spot spacing sa panahon sa serial welding proseso, sila mahimong dugang nga bahinon ngadto sa single natunaw. Adunay tulo ka mga estado: pool, komon nga tinunaw nga pool ug gibulag nga tinunaw nga pool. Ang mga kinaiya sa usa ka tinunaw nga pool ug gibulag nga tinunaw nga pool parehas sa mga singlelaser welding, ingon sa gipakita sa numerical simulation diagram. Adunay lainlaing mga epekto sa proseso alang sa lainlaing mga lahi.
Type 1: Ubos sa usa ka lugar nga gilay-on, duha ka beam keyholes nagporma usa ka sagad nga dako nga keyhole sa parehas nga tinunaw nga pool; alang sa type 1, gitaho nga ang usa ka sinag sa kahayag gigamit sa paghimo sa usa ka gamay nga lungag, ug ang uban nga sinag sa kahayag gigamit alang sa welding kainit nga pagtambal, nga mahimong Epektibo nga pagpalambo sa structural kabtangan sa taas nga carbon steel ug alloy steel.
Type 2: Dugangi ang space spacing sa samang tinunaw nga pool, ibulag ang duha ka beam ngadto sa duha ka independent keyhole, ug usba ang flow pattern sa molten pool; para sa type 2, ang function niini katumbas sa duha ka electron beam welding, Pagpakunhod sa weld spatter ug dili regular nga welds sa angay nga focal length.
Type 3: Dugangi pa ang spot spacing ug usba ang energy ratio sa duha ka beam, aron ang usa sa duha ka beam gigamit isip init nga tinubdan sa pagpahigayon sa pre-welding o post-welding processing atol sa welding process, ug ang uban nga beam gigamit sa pagmugna og gagmay nga mga lungag. Para sa type 3, ang pagtuon nakit-an nga ang duha ka sagbayan nagporma og keyhole, ang gamay nga lungag dili sayon nga mahugno, ug ang weld dili sayon nga makahimo og mga pores.
2. Ang impluwensya sa proseso sa welding sa kalidad sa welding
Epekto sa serial beam-energy ratio sa welding seam formation
Kung ang gahum sa laser mao ang 2kW, ang katulin sa welding mao ang 45 mm / s, ang kantidad sa defocus mao ang 0mm, ug ang gilay-on sa sagbayan mao ang 3 mm, ang porma sa weld nawong kung nagbag-o ang RS (RS = 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) gipakita sa hulagway. Sa diha nga RS = 0.50 ug 2.00, ang weld nga dentted sa usa ka mas dako nga gidak-on, ug adunay mas spatter sa ngilit sa weld, nga walay pagporma sa regular nga isda scale patterns. Kini tungod kay kung ang ratio sa enerhiya sa beam gamay ra o dako kaayo, ang enerhiya sa laser labi ka konsentrado, hinungdan nga ang laser pinhole nga labi ka seryoso sa panahon sa proseso sa welding, ug ang pag-recoil sa presyur sa singaw hinungdan sa pagbuga ug pagsabwag sa tinunaw. pool metal sa tinunaw nga pool; Ang sobra nga pag-input sa kainit hinungdan nga ang giladmon sa pagsulod sa tinunaw nga pool sa bahin sa aluminyo nga haluang metal mahimong dako kaayo, hinungdan sa usa ka depresyon sa ilawom sa aksyon sa grabidad. Sa diha nga RS = 0.67 ug 1.50, ang isda scale pattern sa weld nawong mao ang uniporme, ang weld porma mas nindot, ug walay makita nga welding init nga liki, pores ug uban pang mga welding depekto sa weld nawong. Ang cross-section nga mga porma sa mga welds nga adunay lain-laing beam energy ratios RS sama sa gipakita sa numero. Ang cross-section sa mga welds anaa sa usa ka tipikal nga "bino nga bildo nga porma", nga nagpakita nga ang proseso sa welding gihimo sa laser deep penetration welding mode. Ang RS adunay importante nga impluwensya sa penetration depth P2 sa weld sa aluminum alloy nga bahin. Sa diha nga ang beam energy ratio RS=0.5, P2 kay 1203.2 microns. Kung ang ratio sa enerhiya sa sinag mao ang RS=0.67 ug 1.5, ang P2 labi nga pagkunhod, nga 403.3 microns ug 93.6 microns matag usa. Kung ang ratio sa enerhiya sa beam mao ang RS = 2, ang giladmon sa pagsulod sa weld sa joint cross section mao ang 1151.6 microns.
Epekto sa parallel beam-energy ratio sa welding seam formation
Kung ang gahum sa laser mao ang 2.8kW, ang katulin sa welding mao ang 33mm / s, ang kantidad sa defocus mao ang 0mm, ug ang gilay-on sa beam mao ang 1mm, ang sulud sa weld makuha pinaagi sa pagbag-o sa ratio sa enerhiya sa beam (RS = 0.25, 0.5, 0.67, 1.5 , 2, 4) Ang dagway gipakita sa hulagway. Sa diha nga RS=2, ang fish scale pattern sa ibabaw sa weld medyo dili regular. Ang nawong sa weld nga nakuha sa laing lima ka lain-laing mga ratios sa enerhiya sa beam maayo nga naporma, ug walay makita nga mga depekto sama sa mga pores ug spatter. Busa, itandi sa serial dual-beamlaser welding, ang weld surface gamit ang parallel dual-beams mas uniporme ug nindot. Sa diha nga RS = 0.25, adunay usa ka gamay nga depresyon sa weld; samtang ang ratio sa enerhiya sa beam anam-anam nga nagdugang (RS = 0.5, 0.67 ug 1.5), ang nawong sa weld managsama ug walay depresyon nga naporma; bisan pa, kung ang ratio sa enerhiya sa beam dugang nga pagtaas (RS = 1.50, 2.00), apan adunay mga pagkalumpag sa nawong sa weld. Sa diha nga ang beam energy ratio RS = 0.25, 1.5 ug 2, ang cross-sectional nga porma sa weld mao ang "bino nga bildo nga porma"; sa dihang RS=0.50, 0.67 ug 1, ang cross-sectional nga porma sa weld kay "funnel-shaped". Sa diha nga RS = 4, dili lamang mga liki ang namugna sa ubos sa weld, apan usab ang pipila ka mga pores namugna sa tunga-tunga ug ubos nga bahin sa weld. Sa diha nga RS=2, dako nga proseso pores makita sa sulod sa weld, apan walay mga liki nga makita. Sa diha nga RS = 0.5, 0.67 ug 1.5, ang penetration depth P2 sa weld sa aluminum alloy nga bahin mas gamay, ug ang cross-section sa weld maayo ang pagkaporma ug walay klaro nga welding defects ang naporma. Kini nagpakita nga ang beam energy ratio atol sa parallel dual-beam laser welding usab adunay importante nga epekto sa weld penetration ug welding defects.
Parallel beam – ang epekto sa beam spacing sa welding seam formation
Kung ang gahum sa laser 2.8kW, ang katulin sa welding mao ang 33mm / s, ang kantidad sa defocus mao ang 0mm, ug ang ratio sa enerhiya sa beam RS = 0.67, usba ang gilay-on sa beam (d = 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) aron makuha ang weld surface morphology sama sa gipakita sa hulagway. Kung d = 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, ang nawong sa weld hapsay ug patag, ug ang porma matahum; ang sumbanan sa timbangan sa isda sa weld regular ug matahum, ug walay makita nga mga pores, mga liki ug uban pang mga depekto. Busa, ubos sa upat ka mga kondisyon sa gilay-on sa sagbayan, ang weld nawong maayo nga naporma. Dugang pa, sa diha nga d = 2 mm, duha ka lain-laing mga welds naporma, nga nagpakita nga ang duha ka parallel laser sagbayan dili na molihok sa usa ka tinunaw pool, ug dili mahimong usa ka epektibo nga dual-beam laser hybrid welding. Kung ang gilay-on sa sagbayan mao ang 0.5mm, ang weld mao ang "funnel-shaped", ang penetration depth P2 sa weld sa aluminum alloy nga bahin mao ang 712.9 microns, ug walay mga liki, pores ug uban pang mga depekto sulod sa weld. Samtang ang gilay-on sa sagbayan nagpadayon sa pagdugang, ang penetration depth P2 sa weld sa aluminum alloy nga bahin mikunhod pag-ayo. Kung ang gilay-on sa sagbayan mao ang 1 mm, ang giladmon sa pagsulod sa weld sa bahin sa aluminyo nga haluang metal 94.2 microns lamang. Samtang ang gilay-on sa sagbayan dugang nga pagtaas, ang weld dili maporma nga epektibo nga pagsulod sa bahin sa aluminyo nga haluang metal. Busa, kung ang gilay-on sa sagbayan 0.5mm, ang epekto sa pag-recombination sa doble nga beam mao ang labing kaayo. Samtang nagkadako ang gilay-on sa sinag, ang pag-input sa kainit sa welding mikunhod pag-ayo, ug ang epekto sa pag-recombination sa duha ka sinag nga laser anam-anam nga nagkagrabe.
Ang kalainan sa weld morphology tungod sa lain-laing dagan ug makapabugnaw solidification sa tinunaw nga pool sa panahon sa welding proseso. Ang numerical simulation nga pamaagi dili lamang makahimo sa stress analysis sa tinunaw nga pool nga mas intuitive, apan makapakunhod usab sa gasto sa eksperimento. Ang hulagway sa ubos nagpakita sa mga kausaban sa side melt pool nga adunay usa ka beam, lain-laing mga kahikayan ug spot spacing. Ang nag-unang mga konklusyon naglakip sa: (1) Panahon sa single-beamlaser weldingproseso, ang giladmon sa tinunaw nga lungag sa pool mao ang pinakalawom, adunay usa ka panghitabo sa lungag pagkahugno, ang bungbong sa lungag dili regular, ug ang pag-apud-apod sa uma duol sa bungbong sa lungag dili patas; duol sa likod nga bahin sa tinunaw nga linaw Ang reflow kusog, ug adunay pataas nga reflow sa ilawom sa tinunaw nga linaw; ang pag-apud-apod sa uma sa linaw sa ibabaw nga tinunaw nga pool medyo parehas ug hinay, ug ang gilapdon sa tinunaw nga pool dili parehas sa direksyon sa giladmon. Adunay kasamok tungod sa presyur sa pag-recoil sa dingding sa tinunaw nga pool taliwala sa gagmay nga mga lungag sa doble nga sagbayan.laser welding, ug kini kanunay anaa subay sa giladmon nga direksyon sa gagmay nga mga lungag. Samtang ang gilay-on tali sa duha ka mga sagbayan nagpadayon sa pagdugang, ang kusog nga densidad sa sagbayan anam-anam nga mobalhin gikan sa usa ka peak ngadto sa usa ka double peak state. Adunay usa ka minimum nga bili tali sa duha ka mga taluktok, ug ang densidad sa enerhiya anam-anam nga mikunhod. (2) Para sa double-beamlaser welding, sa diha nga ang spot gilay-on mao ang 0-0.5mm, ang giladmon sa tinunaw nga pool gagmay nga mga lungag mikunhod gamay, ug ang kinatibuk-ang tinunaw pool dagan kinaiya susama sa sa single-sagbayanlaser welding; kung ang gilay-on sa lugar labaw sa 1mm, ang gagmay nga mga lungag hingpit nga nabulag, ug sa panahon sa proseso sa welding hapit wala’y interaksyon tali sa duha nga mga laser, nga katumbas sa duha nga sunud-sunod / duha nga managsama nga mga welding sa laser nga single-beam nga adunay gahum nga 1750W. Adunay halos walay preheating epekto, ug ang tinunaw nga pool dagan kinaiya susama sa sa single-sinag laser welding. (3) Kung ang gilay-on sa lugar mao ang 0.5-1mm, ang sulud sa dingding sa gagmay nga mga lungag mas patag sa duha nga mga kahikayan, ang giladmon sa gagmay nga mga lungag anam-anam nga mikunhod, ug ang ilawom anam-anam nga nagbulag. Ang kasamok tali sa gagmay nga mga lungag ug ang dagan sa ibabaw nga tinunaw nga pool anaa sa 0.8mm. Ang pinakalig-on. Alang sa serial welding, ang gitas-on sa tinunaw nga pool anam-anam nga motaas, ang gilapdon mao ang kinadak-an sa diha nga ang spot gilay-on mao ang 0.8mm, ug ang preheating epekto mao ang labing dayag sa diha nga ang spot spacing mao ang 0.8mm. Ang epekto sa pwersa sa Marangoni anam-anam nga mohuyang, ug mas daghang metal nga likido ang nagaagay sa duha ka kilid sa tinunaw nga pool. Himoa nga mas uniporme ang pag-apod-apod sa gilapdon sa pagtunaw. Alang sa parallel welding, ang gilapdon sa tinunaw nga pool anam-anam nga nagdugang, ug ang gitas-on mao ang maximum sa 0.8mm, apan walay preheating nga epekto; ang reflow duol sa nawong tungod sa Marangoni force kanunay anaa, ug ang paubos nga reflow sa ubos sa gamay nga lungag anam-anam nga mawala; ang cross-sectional flow field dili ingon ka maayo kay Kini lig-on sa serye, ang kasamok halos dili makaapekto sa pag-agos sa duha ka kilid sa tinunaw nga pool, ug ang tinunaw nga gilapdon dili parehas nga giapod-apod.
Oras sa pag-post: Okt-12-2023
