Lassen is een proces waarbij twee of meer metalen met elkaar worden verbonden door middel van warmte. Bij lassen wordt een materiaal doorgaans verwarmd tot het smeltpunt, waardoor het basismetaal smelt en de openingen tussen de verbindingen opvult, wat resulteert in een sterke verbinding. Laserlassen is een verbindingsmethode waarbij laser als warmtebron wordt gebruikt.
Neem bijvoorbeeld een vierkante accu: de accukern wordt door middel van laserlassen op meerdere onderdelen met elkaar verbonden. Tijdens het gehele laserlasproces zijn de sterkte van de materiaalverbindingen, de productie-efficiëntie en het percentage defecten drie belangrijke aspecten voor de industrie. De sterkte van de materiaalverbindingen wordt weerspiegeld in de metallografische penetratiediepte en -breedte (die nauw samenhangen met de laserlichtbron); de productie-efficiëntie hangt voornamelijk samen met de verwerkingscapaciteit van de laserlichtbron; het percentage defecten hangt vooral samen met de keuze van de laserlichtbron. Daarom worden in dit artikel de meest gangbare laserlichtbronnen op de markt besproken en wordt een eenvoudige vergelijking gemaakt van verschillende laserlichtbronnen, in de hoop andere procesontwikkelaars te helpen.
OmdatlaserlassenLaserbewerking is in essentie een proces waarbij licht wordt omgezet in warmte. Verschillende belangrijke parameters spelen hierbij een rol, zoals: straalkwaliteit (BBP, M2, divergentiehoek), energiedichtheid, kerndiameter, energieverdeling, adaptieve laskop en verwerkingsprocessen. Procesvensters en verwerkbare materialen worden voornamelijk gebruikt om laserlichtbronnen vanuit deze invalshoeken te analyseren en te vergelijken.
Vergelijking van singlemode- en multimode-lasers
Definitie van enkelvoudige modus en meervoudige modus:
Single-mode verwijst naar een enkel distributiepatroon van laserenergie in een tweedimensionaal vlak, terwijl multi-mode verwijst naar het ruimtelijke energiedistributiepatroon dat wordt gevormd door de superpositie van meerdere distributiepatronen. Over het algemeen kan de grootte van de bundelkwaliteitsfactor M2 worden gebruikt om te bepalen of de output van een fiberlaser single-mode of multi-mode is: een M2 kleiner dan 1,3 duidt op een zuivere single-mode laser, een M2 tussen 1,3 en 2,0 op een quasi-single-mode laser (weinig modi) en een M2 groter dan 2,0 op een multi-mode laser.
OmdatlaserlassenLaserbewerking is in essentie een proces waarbij licht wordt omgezet in warmte. Verschillende belangrijke parameters spelen hierbij een rol, zoals: straalkwaliteit (BBP, M2, divergentiehoek), energiedichtheid, kerndiameter, energieverdeling, adaptieve laskop en verwerkingsprocessen. Procesvensters en verwerkbare materialen worden voornamelijk gebruikt om laserlichtbronnen vanuit deze invalshoeken te analyseren en te vergelijken.
Vergelijking van singlemode- en multimode-lasers
Definitie van enkelvoudige modus en meervoudige modus:
Single-mode verwijst naar een enkel distributiepatroon van laserenergie in een tweedimensionaal vlak, terwijl multi-mode verwijst naar het ruimtelijke energiedistributiepatroon dat wordt gevormd door de superpositie van meerdere distributiepatronen. Over het algemeen kan de grootte van de bundelkwaliteitsfactor M2 worden gebruikt om te bepalen of de output van een fiberlaser single-mode of multi-mode is: een M2 kleiner dan 1,3 duidt op een zuivere single-mode laser, een M2 tussen 1,3 en 2,0 op een quasi-single-mode laser (weinig modi) en een M2 groter dan 2,0 op een multi-mode laser.
Zoals weergegeven in de figuur: Figuur b toont de energieverdeling van een enkele fundamentele modus, waarbij de energieverdeling in elke richting die door het middelpunt van de cirkel loopt, de vorm heeft van een Gaussische curve. Figuur a toont de energieverdeling van meerdere modi, oftewel de ruimtelijke energieverdeling die ontstaat door de superpositie van meerdere afzonderlijke lasermodi. Het resultaat van de superpositie van meerdere modi is een curve met een vlakke top.
Gangbare single-mode lasers: IPG YLR-2000-SM, waarbij SM de afkorting is van Single Mode. De berekeningen gebruiken een gecollimeerde focus van 150-250 om de focusspotgrootte te berekenen, de energiedichtheid is 2000W en de focusenergiedichtheid wordt gebruikt ter vergelijking.
Vergelijking van single-mode en multi-modelaserlasseneffecten
Enkelvoudige laser: kleine kerndiameter, hoge energiedichtheid, sterk doordringend vermogen, kleine warmtebeïnvloede zone, vergelijkbaar met een scherp mes, bijzonder geschikt voor het lassen van dunne platen en hogesnelheidslassen, en kan worden gebruikt met galvanometers voor het bewerken van kleine onderdelen en sterk reflecterende onderdelen (extreem reflecterende onderdelen, verbindingsstukken, enz.), zoals weergegeven in de afbeelding hierboven. Een enkelvoudige laser heeft een kleinere sleutelgatvorm en een beperkt volume interne hogedrukmetaaldamp, waardoor er over het algemeen geen defecten zoals interne poriën ontstaan. Bij lage snelheden is het oppervlak ruw zonder beschermende luchttoevoer. Bij hoge snelheden wordt bescherming toegevoegd. De gasverwerkingskwaliteit is goed, het rendement is hoog, de lassen zijn glad en vlak en het rendement is hoog. Het is geschikt voor stapellassen en doorlassen.
Multimodelaser: Grote kerndiameter, iets lagere energiedichtheid dan een singlemodelaser, stompe snijkant, groter sleutelgat, dikkere metaalconstructie, kleinere diepte-breedteverhouding, en bij hetzelfde vermogen is de penetratiediepte 30% lager dan die van een singlemodelaser, waardoor deze geschikt is voor stomplassen en de bewerking van dikke platen met grote montagespleten.
Lasercontrastmiddel met composietring
Hybride lassen: De halfgeleiderlaserstraal met een golflengte van 915 nm en de fiberlaserstraal met een golflengte van 1070 nm worden gecombineerd in dezelfde laskop. De twee laserstralen worden coaxiaal verdeeld en de focusvlakken van de twee laserstralen kunnen flexibel worden aangepast, zodat het product zowel halfgeleider- als fiberlasertechnologie bevat.laserlassenmogelijkheden na het lassen. Het effect is helder en heeft de diepte van vezels.laserlassen.
Halfgeleiders gebruiken vaak een grote lichtvlek van meer dan 400 µm, die voornamelijk dient om het materiaal voor te verwarmen, het oppervlak van het materiaal te smelten en de absorptiesnelheid van de vezellaser te verhogen (de absorptiesnelheid van de laser neemt toe naarmate de temperatuur stijgt).
Ringlaser: Twee glasvezellasermodules zenden laserlicht uit, dat via een samengestelde optische vezel (een ringvormige optische vezel in een cilindrische optische vezel) naar het materiaaloppervlak wordt geleid.
Twee laserstralen met een ringvormige spot: de buitenste ring zorgt voor het vergroten van de sleutelgatopening en het smelten van het materiaal, terwijl de laser in de binnenste ring de penetratiediepte bepaalt, waardoor lassen met ultralage spatvorming mogelijk is. De kerndiameters van de lasers in de binnenste en buitenste ring kunnen vrij op elkaar worden afgestemd, evenals de kerndiameter zelf. Het procesvenster is daardoor flexibeler dan bij een enkele laserstraal.
Vergelijking van de effecten van composiet-circulair lassen
Omdat hybride lassen een combinatie is van lassen met halfgeleiderwarmtegeleiding en diepdoorlassing met glasvezel, is de indringing van de buitenste ring minder diep, de metallografische structuur scherper en slanker; tegelijkertijd vertoont het smeltbad, dankzij de warmtegeleiding, kleine fluctuaties, een groot bereik en is het smeltbad stabieler, wat resulteert in een gladder uiterlijk.
Omdat de ringlaser een combinatie is van diepdoorlassing en diepdoorlassing, kan de buitenste ring ook een grotere indringdiepte genereren, waardoor de sleutelgatopening effectief vergroot kan worden. Hetzelfde vermogen resulteert in een grotere indringdiepte en een dikkere metaallaag, maar tegelijkertijd is de stabiliteit van het smeltbad iets minder. De fluctuatie van de optische vezelhalfgeleider is iets groter dan bij composietlassen en de ruwheid is relatief groter.
Geplaatst op: 20 oktober 2023
