Ως προηγμένο εργαλείο επεξεργασίας, το λέιζερ παίζει ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο στον τομέα της βιομηχανικής συγκόλλησης. Αν και η παραδοσιακή τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ μπορεί να ελέγξει αυτά τα ελαττώματα σε κάποιο βαθμό, η επίδρασή της συχνά περιορίζεται από σταθερές παραμέτρους και διαδικασίες συγκόλλησης. Τα τελευταία χρόνια, η εμφάνιση της τεχνολογίας συγκόλλησης με λέιζερ με ταλάντωση παρέχει μια νέα λύση για τον έλεγχο των ελαττωμάτων συγκόλλησης. Με την εισαγωγή της ταλάντωσης της δέσμης λέιζερ κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης, η τεχνολογία μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τα δυναμικά χαρακτηριστικά της δεξαμενής συγκόλλησης, βελτιστοποιώντας έτσι την ποιότητα συγκόλλησης. Η τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ με ταλάντωση βασίζεται κυρίως στον ακριβή έλεγχο της δέσμης λέιζερ και στην τεχνολογία ταλάντωσης για την επίτευξη αποτελεσματικής και υψηλής ποιότητας συγκόλλησης.
Βελτίωση εμφάνισης:
Κατά τη διάρκεια τουδιαδικασία συγκόλλησης, η δέσμη λέιζερ περιστρέφεται γρήγορα και με ακρίβεια για να καλύψει ολόκληρη την περιοχή συγκόλλησης. Όταν η δέσμη κινείται κατά μήκος της κατεύθυνσης της συγκόλλησης, ταλαντώνεται σε διάφορες μορφές, όπως κύκλος, σχήμα 8 και έλικα. Οι Chen et al. χρησιμοποίησαν swing laser για να συγκολλήσουν ανόμοια κράματα αλουμινίου και, σε σύγκριση με τη συγκόλληση χωρίς swing laser, η μορφολογία συγκόλλησης εμπρός και πίσω της συγκόλλησης με swing laser βελτιώθηκε σημαντικά. Επιπλέον, η εγκάρσια swing laser συγκόλληση χρησιμοποιείται για την αύξηση της προσαρμοστικότητας του διάκενου της αυλάκωσης. Σε ορισμένα αγώγιμα τεμάχια σύνδεσης, είναι απαραίτητο να επεκταθεί η περιοχή υπερέντασης, είναι επίσης απαραίτητο να επεκταθεί η μεταλλική επιφάνεια σύνδεσης και είναι επίσης απαραίτητο να περιστραφεί η συγκόλληση με λέιζερ για να γίνει η μεταλλική επιφάνεια σύνδεσης "U".
1. (α) και (β) στατιστικά στοιχεία της μορφολογίας της διατομής της συγκόλλησης και του μεγέθους της υπό διαφορετικές καταστάσεις ταλάντωσης· (γ) Σχηματισμός της άνω επιφάνειας της συγκόλλησης υπό διαφορετικές καταστάσεις ταλάντωσης.
Βελτίωση της κακής σύντηξης των πλευρικών τοιχωμάτων:
Το ελάττωμα της μη σύντηξης του πλευρικού τοιχώματος είναι εύκολο να εμφανιστεί στην παραδοσιακή συγκόλληση με λέιζερ στενού διακένου πλάκας μεσαίου πάχους, η οποία προκαλείται από την ανομοιόμορφη κατανομή της ενέργειας λέιζερ στο στόμιο, την είσοδο θερμότητας στο κέντρο της αυλάκωσης είναι μεγάλη και την είσοδο θερμότητας στο πλευρικό τοίχωμα της αυλάκωσης είναι μικρή, γεγονός που δεν μπορεί να σχηματίσει έναν καλό συνδυασμό. Το βασικό μέτρο για την επίλυση του ελαττώματος του μη συντηγμένου πλευρικού τοιχώματος είναι η αύξηση της εισόδου θερμότητας στο πλευρικό τοίχωμα. Κατά τη διαδικασία συγκόλλησης με λέιζερ, μπορεί να επιτευχθεί μια πιο λογική κατανομή ενέργειας της δέσμης λέιζερ στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας μέσω της ταλάντωσης της δέσμης. Όταν το πλάτος της αυλάκωσης αλλάζει, το πλάτος της ταλάντωσης της δέσμης ρυθμίζεται ώστε να ταιριάζει με το πλάτος της αυλάκωσης, έτσι ώστε να σχηματίζεται μια αποτελεσματική είσοδος θερμότητας στο πλευρικό τοίχωμα.
2. Μακροσκοπική εικόνα της συγκόλλησης από το πρώτο στρώμα (L1) έως το έβδομο στρώμα (L7) για συγκόλληση με λέιζερ με ή χωρίς ταλάντωση.
Μειώστε τα ελαττώματα πορώδους:
Ο μηχανισμός αναστολής της ταλάντωσης λέιζερ στους πόρους συγκόλλησης μπορεί να αποδοθεί στη βελτίωση της σταθερότητας των μικρών οπών και στη βελτίωση της ρευστότητας του υγρού μετάλλου. Το Σχήμα 3 δείχνει τη συμπεριφορά ροής της τηγμένης δεξαμενής που φαίνεται από τα σωματίδια ιχνηθέτη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης. Η ταλάντωση της δέσμης φωτός προκαλεί τη δημιουργία μιας περιστροφικής ανάδευσης υψηλής συχνότητας και υψηλής ταχύτητας από τη μικρή οπή, η οποία προάγει την υπερχείλιση των φυσαλίδων και έχει ένα φαινόμενο «παγίδευσης» στους στερεοποιημένους πόρους. Ταυτόχρονα, η ταλάντωση της δέσμης φωτός αυξάνει την επιφάνεια της μικρής οπής και μειώνει την πιθανότητα κατάρρευσης της αστάθειάς της για τον σχηματισμό φυσαλίδων.
3. (α) και (β) τροχιές σωματιδίων ιχνηθέτη κατά τη συγκόλληση· Περιοχή ανοίγματος κλειδαρότρυπας: (γ) απουσία αιωρούμενου λέιζερ (δ) αιωρούμενο λέιζερ.
Μειώστε τα ελαττώματα των ρωγμών:
Η θερμική ρωγμή είναι ένα είδος ελαττώματος που σχηματίζεται κατά τη διαδικασία συγκόλλησης λόγω της αλληλεπίδρασης εσωτερικής τάσης και μεταλλουργικών παραγόντων, η οποία συχνά βρίσκεται στη ζώνη θερμικής προσβολής (HAZ) της συγκόλλησης. Ο σχηματισμός τέτοιων ρωγμών σχετίζεται με την ευπάθεια του υλικού σε υψηλές θερμοκρασίες, την τάση συγκόλλησης και τη χημική σύνθεση του υλικού. Η παραδοσιακή τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ μπορεί να προκαλέσει θερμικές ρωγμές κατά τη διαδικασία συγκόλλησης, κυρίως για τους ακόλουθους λόγους: Πρώτον, λόγω της υψηλής ενεργειακής εισόδου της συγκόλλησης με λέιζερ, με αποτέλεσμα την ταχεία θέρμανση και ψύξη της περιοχής συγκόλλησης, με αποτέλεσμα μια μεγάλη θερμική κλίση και θερμική τάση. Δεύτερον, η μεταλλουργική αντίδραση στη διαδικασία συγκόλλησης μπορεί να οδηγήσει στον διαχωρισμό στοιχείων πρόσμιξης με χαμηλό σημείο τήξης, σχηματίζοντας μια ψαθυρή φάση και αυξάνοντας την ευαισθησία των ρωγμών. Τέλος, η ταχεία στερεοποίηση του υλικού μπορεί να οδηγήσει στην ετερογένεια της μικροδομής, και η κατεύθυνση ανάπτυξης των στηλοειδών κρυστάλλων είναι από την τετηγμένη δεξαμενή προς το κέντρο, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4. Σε αυτήν την περίπτωση, η ευαισθησία στη ρωγμάτωση αυξάνεται σημαντικά.
4. Λειτουργία στερεοποίησης συγκόλλησης με λέιζερ (α) συμβατική συγκόλληση με λέιζερ (β) συγκόλληση με λέιζερ swing.
Η τεχνολογία συγκόλλησης με ταλαντούμενο λέιζερ μπορεί να μειώσει ή να εξαλείψει αποτελεσματικά την εμφάνιση θερμών ρωγμών εισάγοντας την ταλαντούμενη δέσμη λέιζερ. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης με ταλαντούμενο λέιζερ, η περιοδική ταλάντωση της δέσμης λέιζερ μπορεί να προωθήσει τη ροή μετάλλου στην τετηγμένη δεξαμενή, βελτιώνοντας έτσι την ομοιομορφία της μικροδομής, και οι κόκκοι αναπτύσσονται ομοαξονικά στο κέντρο της τετηγμένης δεξαμενής, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5. Αυτοί οι ομοαξονικοί κόκκοι λειτουργούν ως προστατευτικό φράγμα για την πρόληψη της διάδοσης των ρωγμών και λειτουργούν ως θερμομονωτικό στρώμα για την πρόληψη της περαιτέρω διάδοσης των ρωγμών. Ταυτόχρονα, το ταλαντούμενο λέιζερ βοηθά στη μείωση του σχηματισμού ψαθυρής φάσης λόγω του διαχωρισμού των συστατικών, μειώνοντας τον κίνδυνο θερμικής ρωγμάτωσης.
5. (Α) χαρακτηριστικά μικροδομής στερεοποίησης συμβατικών συγκολλήσεων με λέιζερ (Β) χαρακτηριστικά μικροδομής στερεοποίησης συγκολλήσεων με λέιζερ (CCW).
Σε σύγκριση με την αυτοσυγκόλληση με λέιζερ, η τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ swing έχει αναγνωριστεί ως ένας αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση της τάσης του πορώδους και τη βελτίωση των ελαττωμάτων, όπως η μη σύντηξη των πλευρικών τοιχωμάτων. Λόγω της αναδευόμενης δράσης της δοκού στην τετηγμένη δεξαμενή, έχει σημαντικά πλεονεκτήματα στη βελτίωση της εφαρμογής του κενού, στη βελτίωση της ομοιομορφίας της μικροδομής και στη βελτίωση των κόκκων. Η εφαρμογή της τεχνολογίας συγκόλλησης με λέιζερ swing μπορεί να κάνει τη συγκόλληση με λέιζερ πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη και η συγκόλληση ακριβείας με λέιζερ μπορεί να επιτευχθεί για μεγαλύτερα τεμάχια εργασίας και ευρύτερες συγκολλήσεις, δηλαδή, η βασική ακρίβεια της διαδικασίας και της συναρμολόγησης του προϊόντος χαλαρώνει.
Ώρα δημοσίευσης: 21 Φεβρουαρίου 2025
