Kot napredno orodje za obdelavo igra laser vse pomembnejšo vlogo na področju industrijskega varjenja. Čeprav lahko tradicionalna tehnologija laserskega varjenja do neke mere nadzoruje te napake, je njen učinek pogosto omejen s fiksnimi parametri in postopki varjenja. V zadnjih letih se je pojavila tehnologija laserskega nihanja in varjenja, ki ponuja novo rešitev za nadzor varilnih napak. Z uvedbo nihanja laserskega žarka med varilnim procesom lahko tehnologija znatno izboljša dinamične lastnosti varilne kadi in s tem optimizira kakovost varjenja. Tehnologija laserskega nihanja in varjenja temelji predvsem na natančnem nadzoru laserskega žarka in tehnologiji nihanja za doseganje učinkovitega in visokokakovostnega varjenja.
Izboljšajte videz:
Medpostopek varjenja, laserski žarek se hitro in natančno niha, da pokrije celotno varilno območje. Ko se žarek premika vzdolž smeri varjenja, niha v različnih oblikah, kot so krog, osmica in vijačnica. Chen in sodelavci so uporabili nihajoči laser za varjenje različnih aluminijevih zlitin in v primerjavi z varjenjem brez nihajočega laserja se je morfologija sprednjega in zadnjega varjenja pri nihajočem laserskem varjenju znatno izboljšala. Poleg tega se prečno nihajoče lasersko varjenje uporablja za povečanje prilagodljivosti zračnosti utora. Pri nekaterih prevodnih spojnih obdelovancih je treba razširiti območje preobremenitvenega toka, razširiti kovinsko spojno površino in nihati lasersko varjenje, da kovinska spojna površina postane v obliki črke "U".
1. (a) in (b) statistika morfologije prečnega prereza zvara in velikosti zvara pri različnih načinih nihanja; (c) Oblikovanje zgornje površine zvara pri različnih načinih nihanja.
Izboljšajte slabo zlitje stranskih sten:
Napaka nezlitja stranske stene se zlahka pojavi pri tradicionalnem laserskem varjenju z ozko režo srednje debelih plošč. Nastane zaradi neenakomerne porazdelitve laserske energije v ustju, pri čemer je dovod toplote v središče utora velik, dovod toplote v stransko steno utora pa majhen, kar ne more ustvariti dobre kombinacije. Ključni ukrep za rešitev napake nezlitja stranske stene je povečanje dovoda toplote v stransko steno. Med laserskim varjenjem je mogoče z nihanjem žarka doseči bolj razumno porazdelitev energije laserskega žarka na površini obdelovanca. Ko se širina utora spremeni, se amplituda nihanja žarka prilagodi širini utora, da se ustvari učinkovit dovod toplote v stransko steno.
2. Makroskopska slika zvara od prve plasti (L1) do sedme plasti (L7) pri laserskem varjenju z ali brez oscilacije.
Zmanjšajte napake poroznosti:
Mehanizem zaviranja laserskega nihanja na varilnih porah je mogoče pripisati izboljšanju stabilnosti majhnih lukenj in izboljšanju fluidnosti tekoče kovine. Slika 3 prikazuje obnašanje staljene vode v staljeni talini, ki ga kažejo delci sledilnika med varjenjem. Zaradi nihanja svetlobnega žarka se v majhni luknji tvori visokofrekvenčno in hitro rotacijsko mešalno gibanje, kar spodbuja prelivanje mehurčkov in ima učinek "ujetja" strjenih por. Hkrati nihanje svetlobnega žarka poveča površino majhne luknje in zmanjša verjetnost, da se zaradi njene nestabilnosti zruši in nastanejo mehurčki.
3. (a) in (b) trajektorije sledilnih delcev med varjenjem; Območje odprtine ključavnice: (c) brez nihajočega laserja (d) nihajoči laser.
Zmanjšajte razpoke:
Termična razpoka je vrsta napake, ki nastane med varjenjem zaradi interakcije notranjih napetosti in metalurških dejavnikov, pogosto pa se pojavlja v območju toplotnega vpliva (HAZ) pri varjenju. Nastanek takšnih razpok je povezan z ranljivostjo materiala pri visokih temperaturah, varilnimi napetostmi in kemično sestavo materiala. Tradicionalna tehnologija laserskega varjenja lahko med varjenjem povzroči termične razpoke, predvsem iz naslednjih razlogov: Prvič, zaradi visokega vnosa energije pri laserskem varjenju, kar povzroči hitro segrevanje in ohlajanje varilnega območja, kar ima za posledico velik toplotni gradient in toplotno napetost; Drugič, metalurška reakcija med varjenjem lahko povzroči segregacijo nečistoč z nizkim tališčem, kar tvori krhko fazo in povečuje občutljivost razpok. Nazadnje, hitro strjevanje materiala lahko povzroči heterogenost mikrostrukture, smer rasti stebrastih kristalov pa je od staljene kadi proti sredini, kot je prikazano na sliki 4. V tem primeru se občutljivost na razpoke znatno poveča.
4. Način strjevanja z laserskim varjenjem (a) konvencionalno lasersko varjenje (b) nihajno lasersko varjenje.
Tehnologija oscilacijskega laserskega varjenja lahko učinkovito zmanjša ali odpravi pojav vročih razpok z uvedbo oscilacijskega laserskega žarka. Med postopkom oscilacijskega laserskega varjenja lahko periodično nihanje laserskega žarka spodbudi pretok kovine v staljeni talini, s čimer se izboljša enakomernost mikrostrukture, zrna pa rastejo koaksialno v središču staljene taline, kot je prikazano na sliki 5. Ta koaksialna zrna delujejo kot zaščitna pregrada, ki preprečuje širjenje razpok, in kot toplotnoizolacijska plast, ki preprečuje nadaljnje širjenje razpok. Hkrati oscilacijski laser pomaga zmanjšati nastanek krhke faze zaradi segregacije komponent in s tem zmanjša tveganje za termično razpokanje.
5. (A) značilnosti strjevalne mikrostrukture konvencionalnih laserskih varilnih spojev (B) značilnosti strjevalne mikrostrukture laserskih nihajnih varov (CCW).
V primerjavi z laserskim samotajalnim varjenjem se je tehnologija nihajnega laserskega varjenja izkazala za učinkovit način za zmanjšanje nagnjenosti k poroznosti in izboljšanje napak, kot je netaljenje stranskih sten. Zaradi mešalnega učinka žarka na talino ima pomembne prednosti pri izboljšanju prileganja rež, izboljšanju enakomernosti mikrostrukture in prečiščevanju zrn. Uporaba tehnologije nihajnega laserskega varjenja lahko omogoči širšo uporabo laserskega varjenja, lasersko učinkovito natančno varjenje pa je mogoče doseči za večje obdelovance in širše zvare, kar pomeni, da se osnovni postopek in natančnost montaže izdelka sprostita.
Čas objave: 21. februar 2025
