Als geavanceerd bewerkingsinstrument speelt laserlassen een steeds belangrijkere rol in de industriële lastechniek. Hoewel traditionele laserlastechnologie defecten tot op zekere hoogte kan beheersen, wordt het effect vaak beperkt door vaste lasparameters en -processen. De laatste jaren biedt laserzwaailastechnologie een nieuwe oplossing voor het beheersen van lasdefecten. Door de laserstraal tijdens het lasproces te laten zwenken, kan deze technologie de dynamische eigenschappen van het smeltbad aanzienlijk verbeteren en zo de laskwaliteit optimaliseren. Laserzwaailastechnologie is voornamelijk gebaseerd op de nauwkeurige besturing van de laserstraal en de zwenktechnologie om efficiënt en kwalitatief hoogwaardig lassen te realiseren.
Verbeter je uiterlijk:
Tijdens delasprocesDe laserstraal wordt snel en nauwkeurig gezwenkt om het gehele lasgebied te bestrijken. Wanneer de straal zich in de richting van de las beweegt, oscilleert deze in verschillende vormen, zoals een cirkel, een acht en een helix. Chen et al. gebruikten een zwenklaser om verschillende aluminiumlegeringen te lassen en vergeleken met lassen zonder zwenklaser, was de morfologie van de voor- en achterzijde van de las bij zwenklaserlassen aanzienlijk verbeterd. Bovendien wordt transversaal zwenklaserlassen gebruikt om de spelingaanpassing van de groef te vergroten. Bij sommige werkstukken met geleidende verbindingen is het nodig om het overstroomgebied te vergroten, evenals het metalen verbindingsoppervlak, en is zwenklaserlassen nodig om het metalen verbindingsoppervlak een "U"-vorm te geven.
1. (a) en (b) statistieken van de morfologie van de lasdoorsnede en de lasafmetingen bij verschillende zwenkstanden; (c) Vorming van het bovenoppervlak van de las bij verschillende zwenkstanden.
Verbetering van een slechte zijwandfusie:
Bij traditioneel laserlassen met een smalle spleet op middeldikke platen treedt vaak een defect op waarbij de zijwand niet goed doorsmelt. Dit wordt veroorzaakt door de ongelijkmatige verdeling van de laserenergie in de lasmond. De warmte-inbreng in het midden van de groef is groot, terwijl de warmte-inbreng in de zijwand gering is, waardoor geen goede verbinding ontstaat. De belangrijkste oplossing voor dit probleem is het verhogen van de warmte-inbreng in de zijwand. Tijdens het laserlassen kan een meer rationele energieverdeling van de laserstraal op het werkstukoppervlak worden gerealiseerd door middel van straalzwaai. Wanneer de breedte van de groef verandert, wordt de amplitude van de straalzwaai aangepast aan de breedte van de groef, waardoor een effectieve warmte-inbreng in de zijwand ontstaat.
2. Macroscopische afbeelding van de lasnaad van de eerste laag (L1) tot en met de zevende laag (L7) bij laserlassen met of zonder oscillatie.
Verminder porositeitsdefecten:
Het remmende mechanisme van laserzwaai op lasporiën kan worden toegeschreven aan het verbeteren van de stabiliteit van kleine gaatjes en het verbeteren van de vloeibaarheid van het metaal. Figuur 3 toont het stromingsgedrag van het smeltbad, weergegeven door de tracerdeeltjes tijdens het lasproces. De zwaai van de lichtstraal zorgt ervoor dat de kleine gaatjes een hoogfrequente en snelle roterende roerbeweging uitvoeren, wat het overlopen van bellen bevordert en een "vangend" effect heeft op de gestolde poriën. Tegelijkertijd vergroot de zwaai van de lichtstraal het oppervlak van de kleine gaatjes en verkleint de kans dat ze instabiel worden en bellen vormen.
3. (a) en (b) trajecten van tracerdeeltjes tijdens het lassen; Sleutelgatopening: (c) geen zwenkende laser (d) zwenkende laser.
Verminder scheurvorming:
Thermische scheuren zijn een soort defecten die ontstaan tijdens het lasproces door de interactie van interne spanningen en metallurgische factoren. Ze worden vaak aangetroffen in de warmtebeïnvloede zone (HAZ) van de las. De vorming van dergelijke scheuren houdt verband met de kwetsbaarheid van het materiaal bij hoge temperaturen, de lasspanning en de chemische samenstelling van het materiaal. Traditionele laserlastechnologie kan thermische scheuren veroorzaken tijdens het lasproces, voornamelijk om de volgende redenen: Ten eerste, door de hoge energie-input van laserlassen, wat resulteert in snelle opwarming en afkoeling van het lasgebied, met een grote temperatuurgradiënt en thermische spanning tot gevolg; ten tweede, de metallurgische reactie tijdens het lasproces kan leiden tot de segregatie van onzuiverheden met een laag smeltpunt, waardoor een brosse fase ontstaat en de gevoeligheid voor scheuren toeneemt. Ten slotte kan de snelle stolling van het materiaal leiden tot een heterogene microstructuur, waarbij de groeirichting van de kolomvormige kristallen van het smeltbad naar het midden loopt, zoals weergegeven in Figuur 4. In dit geval neemt de gevoeligheid voor scheurvorming aanzienlijk toe.
4. Laserlasstollingsmodus (a) conventioneel laserlassen (b) zwenklaserlassen.
De oscillerende laserlastechnologie kan het ontstaan van warmtescheuren effectief verminderen of elimineren door de introductie van een oscillerende laserstraal. Tijdens het oscillerende laserlasproces bevordert de periodieke oscillatie van de laserstraal de metaalstroom in het smeltbad, waardoor de uniformiteit van de microstructuur verbetert en de korrels coaxiaal groeien in het midden van het smeltbad, zoals weergegeven in Figuur 5. Deze coaxiale korrels fungeren als een beschermende barrière die scheurvorming voorkomt en als een thermische isolatielaag die verdere scheurgroei tegengaat. Tegelijkertijd helpt de oscillerende laser de vorming van brosse fasen als gevolg van componentensegregatie te verminderen, waardoor het risico op thermische scheurvorming afneemt.
5. (A) Kenmerken van de stollingsmicrostructuur van conventionele laserlasnaden (B) Kenmerken van de stollingsmicrostructuur van laserzwaailassen (CCW).
Vergeleken met laserlassen met zelfversmelting, wordt de zwenklasertechnologie erkend als een effectieve manier om de neiging tot porositeit te verminderen en defecten zoals het niet-versmelten van zijwanden te verbeteren. Door het roerende effect van de laserstraal op het smeltbad biedt deze technologie aanzienlijke voordelen op het gebied van het verbeteren van de passing van de lasnaad, het verbeteren van de uniformiteit van de microstructuur en het verfijnen van de korrelstructuur. De toepassing van zwenklasertechnologie kan laserlassen op grotere schaal mogelijk maken, waardoor efficiënt en nauwkeurig laserlassen kan worden gerealiseerd voor grotere werkstukken en bredere lasnaden. Dit betekent dat de basisvereisten voor het productieproces en de assemblagenauwkeurigheid van het product worden versoepeld.
Geplaatst op: 21 februari 2025
