De lasmethode met dubbele bundel wordt voorgesteld, voornamelijk om het aanpassingsvermogen vanlaserlassenom de nauwkeurigheid van de montage te verbeteren, de stabiliteit van het lasproces te verbeteren en de kwaliteit van de las te verbeteren, vooral voor het lassen van dunne platen en het lassen van aluminiumlegeringen. Bij dubbelstraallaserlassen kunnen optische methoden worden gebruikt om dezelfde laser in twee afzonderlijke lichtbundels te scheiden voor het lassen. Er kunnen ook twee verschillende typen lasers worden gecombineerd: CO2-laser, Nd:YAG-laser en krachtige halfgeleiderlaser. kan worden gecombineerd. Door de bundelenergie, de bundelafstand en zelfs het energieverdelingspatroon van de twee bundels te veranderen, kan het lastemperatuurveld gemakkelijk en flexibel worden aangepast, waardoor het bestaanspatroon van de gaten en het stromingspatroon van het vloeibare metaal in het gesmolten zwembad verandert. , wat een betere oplossing biedt voor het lasproces. De enorme keuzemogelijkheden zijn ongeëvenaard bij laserlassen met één straal. Het heeft niet alleen de voordelen van een grote laserlaspenetratie, hoge snelheid en hoge precisie, maar heeft ook een groot aanpassingsvermogen aan materialen en verbindingen die moeilijk te lassen zijn met conventioneel laserlassen.
Principe vanlaserlassen met dubbele straal
Dubbelstraalslassen betekent het gelijktijdig gebruiken van twee laserstralen tijdens het lasproces. De bundelopstelling, de bundelafstand, de hoek tussen de twee bundels, de focuspositie en de energieverhouding van de twee bundels zijn allemaal relevante instellingen bij dubbelbundellaserlassen. parameter. Normaal gesproken zijn er tijdens het lasproces doorgaans twee manieren om de dubbele balken aan te brengen. Zoals weergegeven in de figuur, is er één in serie opgesteld langs de lasrichting. Deze opstelling kan de koelsnelheid van het gesmolten bad verminderen. Vermindert de neiging tot hardheid van de las en het ontstaan van poriën. De andere is om ze naast elkaar of kruislings aan beide zijden van de las te plaatsen om het aanpassingsvermogen aan de lasspleet te verbeteren.
Dubbelstraallaserprincipe
Dubbelstraalslassen betekent het gelijktijdig gebruiken van twee laserstralen tijdens het lasproces. De bundelopstelling, de bundelafstand, de hoek tussen de twee bundels, de focuspositie en de energieverhouding van de twee bundels zijn allemaal relevante instellingen bij dubbelbundellaserlassen. parameter. Normaal gesproken zijn er tijdens het lasproces doorgaans twee manieren om de dubbele balken aan te brengen. Zoals weergegeven in de figuur, is er één in serie opgesteld langs de lasrichting. Deze opstelling kan de koelsnelheid van het gesmolten bad verminderen. Vermindert de neiging tot hardheid van de las en het ontstaan van poriën. De andere is om ze naast elkaar of kruislings aan beide zijden van de las te plaatsen om het aanpassingsvermogen aan de lasspleet te verbeteren.
Voor een tandem-opgesteld laserlassysteem met dubbele straal zijn er drie verschillende lasmechanismen, afhankelijk van de afstand tussen de voor- en achterstraal, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
1. Bij het eerste type lasmechanisme is de afstand tussen de twee lichtbundels relatief groot. Eén lichtstraal heeft een grotere energiedichtheid en wordt gefocust op het oppervlak van het werkstuk om sleutelgaten in het laswerk te creëren; de andere lichtstraal heeft een kleinere energiedichtheid. Wordt alleen gebruikt als warmtebron voor warmtebehandeling vóór of na het lassen. Met behulp van dit lasmechanisme kan de koelsnelheid van het lasbad binnen een bepaald bereik worden geregeld, wat gunstig is voor het lassen van sommige materialen met een hoge scheurgevoeligheid, zoals koolstofstaal, gelegeerd staal, enz., en ook de taaiheid kan verbeteren. van de las.
2. Bij het tweede type lasmechanisme is de focusafstand tussen de twee lichtbundels relatief klein. De twee lichtstralen produceren twee onafhankelijke sleutelgaten in een lasbad, waardoor het stromingspatroon van het vloeibare metaal verandert en vastlopen wordt voorkomen. Het kan het optreden van defecten zoals randen en lasrupsuitstulpingen elimineren en de lasvorming verbeteren.
3. Bij het derde type lasmechanisme is de afstand tussen de twee lichtstralen erg klein. Op dit moment produceren de twee lichtstralen hetzelfde sleutelgat in het lasbad. Vergeleken met laserlassen met een enkele straal, omdat de grootte van het sleutelgat groter wordt en niet gemakkelijk te sluiten is, is het lasproces stabieler en kan het gas gemakkelijker worden afgevoerd, wat gunstig is voor het verminderen van poriën en spatten en het verkrijgen van een continue, uniforme en mooie lasnaden.
Tijdens het lasproces kunnen de twee laserstralen ook onder een bepaalde hoek ten opzichte van elkaar worden gemaakt. Het lasmechanisme is vergelijkbaar met het parallelle lasmechanisme met dubbele straal. Testresultaten tonen aan dat door het gebruik van twee krachtige OO's met een hoek van 30° ten opzichte van elkaar en een afstand van 1~2 mm, de laserstraal een trechtervormig sleutelgat kan verkrijgen. De sleutelgatgrootte is groter en stabieler, wat de laskwaliteit effectief kan verbeteren. In praktische toepassingen kan de onderlinge combinatie van de twee lichtbundels worden gewijzigd afhankelijk van verschillende lasomstandigheden om verschillende lasprocessen te bereiken.
6. Implementatiemethode voor dubbelstraallaserlassen
De verwerving van dubbele bundels kan worden verkregen door twee verschillende laserbundels te combineren, of één laserbundel kan worden verdeeld in twee laserbundels voor het lassen met behulp van een optisch spectrometriesysteem. Om een lichtstraal in twee evenwijdige laserstralen met verschillende sterktes te splitsen, kan een spectroscoop of een speciaal optisch systeem worden gebruikt. De afbeelding toont twee schematische diagrammen van lichtsplitsingsprincipes waarbij focusserende spiegels als bundelsplitsers worden gebruikt.
Daarnaast kan een reflector ook als bundelsplitser worden gebruikt en kan de laatste reflector in het optische pad als bundelsplitser worden gebruikt. Dit type reflector wordt ook wel dakreflector genoemd. Het reflecterende oppervlak is geen vlak oppervlak, maar bestaat uit twee vlakken. De snijlijn van de twee reflecterende oppervlakken bevindt zich in het midden van het spiegeloppervlak, vergelijkbaar met een daknok, zoals weergegeven in de afbeelding. Een straal evenwijdig licht schijnt op de spectroscoop, wordt gereflecteerd door twee vlakken onder verschillende hoeken om twee lichtbundels te vormen, en schijnt op verschillende posities van de focusseerspiegel. Na het focusseren worden op een bepaalde afstand twee lichtbundels op het oppervlak van het werkstuk verkregen. Door de hoek tussen de twee reflecterende oppervlakken en de positie van het dak te veranderen, kunnen gesplitste lichtbundels met verschillende focusafstanden en opstellingen worden verkregen.
Bij gebruik van twee verschillende soortenlaserstralen to een dubbele balk vormen, er zijn veel combinaties. Voor de belangrijkste laswerkzaamheden kan een hoogwaardige CO2-laser met een Gaussiaanse energieverdeling worden gebruikt, en ter ondersteuning van de warmtebehandelingswerkzaamheden kan een halfgeleiderlaser met een rechthoekige energieverdeling worden gebruikt. Enerzijds is deze combinatie zuiniger. Aan de andere kant kan de kracht van de twee lichtbundels onafhankelijk van elkaar worden aangepast. Voor verschillende voegvormen kan door het aanpassen van de overlappende positie van de laser en de halfgeleiderlaser een instelbaar temperatuurveld worden verkregen, wat zeer geschikt is voor lassen. Procesbeheersing. Bovendien kunnen YAG-laser en CO2-laser ook worden gecombineerd tot een dubbele straal voor lassen, kunnen continue laser en pulslaser worden gecombineerd voor lassen, en kunnen gefocusseerde straal en onscherpe straal ook worden gecombineerd voor lassen.
7. Principe van dubbelstraallaserlassen
3.1 Dubbelstraallaserlassen van verzinkte platen
Gegalvaniseerde staalplaat is het meest gebruikte materiaal in de auto-industrie. Het smeltpunt van staal ligt rond de 1500°C, terwijl het kookpunt van zink slechts 906°C bedraagt. Daarom wordt bij gebruik van de smeltlasmethode meestal een grote hoeveelheid zinkdamp gegenereerd, waardoor het lasproces instabiel wordt. , waardoor poriën in de las ontstaan. Bij overlapvoegen treedt de vervluchtiging van de verzinkte laag niet alleen op aan de boven- en ondervlakken, maar ook aan het voegoppervlak. Tijdens het lasproces wordt in sommige gebieden zinkdamp snel uit het gesmolten zwembadoppervlak gespoten, terwijl het in andere gebieden moeilijk is voor zinkdamp om uit het gesmolten zwembad te ontsnappen. Op het oppervlak van het zwembad is de laskwaliteit zeer onstabiel.
Dubbelstraallaserlassen kan de laskwaliteitsproblemen veroorzaakt door zinkdamp oplossen. Eén methode is het controleren van de bestaanstijd en de afkoelsnelheid van het gesmolten bad door de energie van de twee bundels redelijk op elkaar af te stemmen om het ontsnappen van zinkdamp te vergemakkelijken; de andere methode is het vrijgeven van zinkdamp door voorponsen of groeven. Zoals weergegeven in Figuur 6-31 wordt een CO2-laser gebruikt voor het lassen. De YAG-laser bevindt zich vóór de CO2-laser en wordt gebruikt om gaten te boren of groeven te snijden. De voorbewerkte gaten of groeven bieden een ontsnappingspad voor zinkdamp die ontstaat tijdens het daaropvolgende lassen, waardoor wordt voorkomen dat deze in het gesmolten bad achterblijft en defecten vormt.
3.2 Dubbelstraallaserlassen van aluminiumlegering
Vanwege de speciale prestatiekenmerken van materialen van aluminiumlegeringen zijn er de volgende problemen bij het gebruik van laserlassen [39]: aluminiumlegeringen hebben een lage laserabsorptiesnelheid en de initiële reflectiviteit van het oppervlak van de CO2-laserstraal bedraagt meer dan 90%; Laserlasnaden van aluminiumlegering zijn eenvoudig te produceren Porositeit, scheuren; verbranden van legeringselementen tijdens lassen, enz. Bij gebruik van enkelvoudig laserlassen is het moeilijk om het sleutelgat te bepalen en de stabiliteit te behouden. Dubbelstraallaserlassen kan de grootte van het sleutelgat vergroten, waardoor het moeilijk wordt om het sleutelgat te sluiten, wat de gasontlading ten goede komt. Het kan ook de afkoelsnelheid verminderen en het optreden van poriën en lasscheuren verminderen. Omdat het lasproces stabieler is en de hoeveelheid spatten wordt verminderd, is de vorm van het lasoppervlak die wordt verkregen door het dubbelstraallassen van aluminiumlegeringen ook aanzienlijk beter dan die bij het enkelstraallassen. Figuur 6-32 toont het uiterlijk van de lasnaad van stomplassen van een 3 mm dikke aluminiumlegering met behulp van CO2-laser met enkele straal en laserlassen met dubbele straal.
Onderzoek toont aan dat bij het lassen van een 2 mm dikke aluminiumlegering uit de 5000-serie, wanneer de afstand tussen de twee balken 0,6 ~ 1,0 mm is, het lasproces relatief stabiel is en de gevormde sleutelgatopening groter is, wat bevorderlijk is voor de verdamping en ontsnapping van magnesium tijdens het lassen. het lasproces. Als de afstand tussen de twee balken te klein is, zal het lasproces van een enkele balk niet stabiel zijn. Als de afstand te groot is, wordt de laspenetratie beïnvloed, zoals weergegeven in Figuur 6-33. Daarnaast heeft ook de energieverhouding van de twee balken een grote invloed op de laskwaliteit. Wanneer de twee balken met een tussenruimte van 0,9 mm in serie worden geplaatst voor het lassen, moet de energie van de voorgaande balk op passende wijze worden verhoogd, zodat de energieverhouding van de twee balken ervoor en erna groter is dan 1:1. Het is nuttig om de kwaliteit van de lasnaad te verbeteren, het smeltgebied te vergroten en toch een gladde en mooie lasnaad te verkrijgen wanneer de lassnelheid hoog is.
3.3 Dubbelstraallassen van platen met ongelijke dikte
Bij industriële productie is het vaak nodig om twee of meer metalen platen van verschillende diktes en vormen te lassen om een lasplaat te vormen. Vooral in de autoproductie wordt de toepassing van op maat gelaste plano's steeds wijdverspreider. Door platen met verschillende specificaties, oppervlaktecoatings of eigenschappen te lassen, kan de sterkte worden vergroot, de verbruiksartikelen worden verminderd en de kwaliteit worden verminderd. Bij paneellassen wordt meestal gebruik gemaakt van laserlassen van platen van verschillende diktes. Een groot probleem is dat de te lassen platen moeten worden voorgevormd met uiterst nauwkeurige randen en een uiterst nauwkeurige montage moeten garanderen. Het gebruik van dubbelstraallassen van platen met ongelijke dikte kan zich aanpassen aan verschillende veranderingen in plaatopeningen, stootverbindingen, relatieve diktes en plaatmaterialen. Het kan platen lassen met grotere rand- en spleettoleranties en de lassnelheid en laskwaliteit verbeteren.
De belangrijkste procesparameters van Shuangguangdong's lassen van platen met ongelijke dikte kunnen worden onderverdeeld in lasparameters en plaatparameters, zoals weergegeven in de afbeelding. Lasparameters omvatten het vermogen van de twee laserstralen, lassnelheid, focuspositie, laskophoek, straalrotatiehoek van de stootverbinding met dubbele straal en lasoffset, enz. Plaatparameters omvatten materiaalgrootte, prestaties, trimomstandigheden, plaatopeningen , enz. Het vermogen van de twee laserstralen kan afzonderlijk worden aangepast voor verschillende lasdoeleinden. De focuspositie bevindt zich doorgaans op het oppervlak van de dunne plaat om een stabiel en efficiënt lasproces te bereiken. De laskophoek wordt doorgaans zo gekozen dat deze ongeveer 6 is. Als de dikte van de twee platen relatief groot is, kan een positieve laskophoek worden gebruikt, dat wil zeggen dat de laser naar de dunne plaat wordt gekanteld, zoals weergegeven in de afbeelding; wanneer de plaatdikte relatief klein is, kan een negatieve laskophoek worden gebruikt. De lasoffset wordt gedefinieerd als de afstand tussen de laserfocus en de rand van de dikke plaat. Door de lasoffset aan te passen, kan de hoeveelheid lasdeuken worden verminderd en kan een goede lasdwarsdoorsnede worden verkregen.
Bij het lassen van platen met grote tussenruimtes kunt u de effectieve diameter van de straalverwarming vergroten door de dubbele bundelhoek te draaien, zodat u goede gatenvullende mogelijkheden krijgt. De breedte van de bovenkant van de las wordt bepaald door de effectieve straaldiameter van de twee laserstralen, dat wil zeggen de rotatiehoek van de straal. Hoe groter de rotatiehoek, hoe groter het verwarmingsbereik van de dubbele balk en hoe groter de breedte van het bovenste deel van de las. De twee laserstralen spelen verschillende rollen in het lasproces. De ene wordt vooral gebruikt om de naad te penetreren, terwijl de andere vooral wordt gebruikt om het dikke plaatmateriaal te smelten om de opening op te vullen. Zoals weergegeven in Figuur 6-35 valt de voorbalk onder een positieve straalrotatiehoek (de voorbalk werkt op de dikke plaat, de achterbalk op de las) in op de dikke plaat om het materiaal te verwarmen en te smelten, en de volgende De laserstraal zorgt voor penetratie. De eerste laserstraal aan de voorkant kan de dikke plaat slechts gedeeltelijk smelten, maar draagt enorm bij aan het lasproces, omdat deze niet alleen de zijkant van de dikke plaat smelt voor een betere spleetvulling, maar ook het verbindingsmateriaal vooraf verbindt zodat de volgende balken Het is gemakkelijker om door verbindingen heen te lassen, waardoor sneller kan worden gelast. Bij dubbelstraallassen met een negatieve rotatiehoek (de voorste straal werkt op de las en de achterste straal op de dikke plaat) hebben de twee stralen precies het tegenovergestelde effect. De eerstgenoemde balk smelt de verbinding, en de laatstgenoemde balk smelt de dikke plaat om deze te vullen. gat. In dit geval moet de voorbalk door de koude plaat heen lassen en is de lassnelheid lager dan bij gebruik van een positieve straalrotatiehoek. En door het voorverwarmende effect van de voorgaande balk zal laatstgenoemde balk bij hetzelfde vermogen nog meer dik plaatmateriaal smelten. In dit geval moet het vermogen van laatstgenoemde laserstraal op passende wijze worden verminderd. Ter vergelijking: het gebruik van een positieve straalrotatiehoek kan de lassnelheid op passende wijze verhogen, en het gebruik van een negatieve straalrotatiehoek kan een betere opvulling van de openingen bewerkstelligen. Figuur 6-36 toont de invloed van verschillende liggerrotatiehoeken op de dwarsdoorsnede van de las.
3.4 Dubbelstraallaserlassen van grote dikke platen Met de verbetering van het laservermogen en de straalkwaliteit is het laserlassen van grote dikke platen werkelijkheid geworden. Omdat lasers met hoog vermogen echter duur zijn en het lassen van grote dikke platen doorgaans vulmetaal vereist, zijn er bepaalde beperkingen bij de daadwerkelijke productie. Het gebruik van laserlastechnologie met dubbele straal kan niet alleen het laservermogen vergroten, maar ook de effectieve straalverwarmingsdiameter vergroten, het vermogen vergroten om lasdraad te smelten, het lasersleutelgat stabiliseren, de lasstabiliteit verbeteren en de laskwaliteit verbeteren.
Posttijd: 29 april 2024
