An coimeas ri teicneòlas tàthaidh traidiseanta,tàthadh lasertha buannachdan gun choimeas ann an cruinneas tàthaidh, èifeachdas, earbsachd, fèin-ghluasad agus taobhan eile. Anns na beagan bhliadhnaichean a dh ’fhalbh, tha e air leasachadh gu luath ann an raointean chàraichean, lùth, eileagtronaigeach agus raointean eile, agus thathas den bheachd gur e aon de na teicneòlasan saothrachaidh as gealltanach san 21mh linn.
1. Sealladh farsaing air beam dùbailtetàthadh laser
Beam dùbailtetàthadh laserIs e dòighean optigeach a chleachdadh gus an aon leusair a sgaradh ann an dà sheile solais eadar-dhealaichte airson tàthadh, no dà sheòrsa lasers a chleachdadh airson a dhol còmhla, leithid laser CO2, Nd: leusair YAG agus leusair semiconductor àrd-chumhachd. Faodar a h-uile càil a chur còmhla. Chaidh a mholadh sa mhòr-chuid gus fuasgladh fhaighinn air sùbailteachd tàthadh laser gu cruinneas cruinneachaidh, seasmhachd a ’phròiseas tàthaidh adhartachadh, agus càileachd an tàthaidh adhartachadh. Beam dùbailtetàthadh laseris urrainn dhaibh an raon teòthachd tàthaidh atharrachadh gu goireasach agus gu sùbailte le bhith ag atharrachadh a’ cho-mheas lùth beam, farsaingeachd beam, agus eadhon pàtran cuairteachaidh lùth an dà ghiùlan laser, ag atharrachadh pàtran bith toll-iuchrach agus pàtran sruthadh meatailt leaghaidh anns an amar leaghte. A 'toirt seachad taghadh nas fharsainge de phròiseasan tàthaidh. Chan e a-mhàin gu bheil buannachdan mòra aigetàthadh laserdol a-steach, astar luath agus mionaideachd àrd, ach tha e cuideachd freagarrach airson stuthan agus joints a tha duilich a thàthadh le gnàthachtàthadh laser.
Airson dà-beamtàthadh laser, bidh sinn an-toiseach a’ bruidhinn mu na dòighean buileachaidh de leusair leusair dùbailte. Tha litreachas coileanta a’ sealltainn gu bheil dà phrìomh dhòigh air tàthadh beam dùbailte a choileanadh: fòcas tar-chuir agus fòcas meòrachaidh. Gu sònraichte, tha aon air a choileanadh le bhith ag atharrachadh ceàrn agus farsaingeachd dà leusair tro sgàthan fòcasach agus sgàthan bualadh. Tha am fear eile air a choileanadh le bhith a’ cleachdadh stòr laser agus an uairsin a’ cuimseachadh tro sgàthan meòrachail, sgàthan tar-chuir agus sgàthan ann an cumadh geinn gus sailean dùbailte a choileanadh. Airson a 'chiad dòigh, tha trì foirmean sa mhòr-chuid. Is e a’ chiad chruth a bhith a’ ceangal dà leusair tro snàithleach optigeach agus gan roinn ann an dà ghiùlan eadar-dhealaichte fon aon sgàthan bualadh agus sgàthan fòcas. Is e an dàrna fear gu bheil dà leusair a’ toirt a-mach giùlan laser tro na cinn tàthaidh aca, agus beam dùbailte air a chruthachadh le bhith ag atharrachadh suidheachadh spàsail nan cinn tàthaidh. Is e an treas dòigh gum bi an beam laser air a roinn an toiseach tro dhà sgàthan 1 agus 2, agus an uairsin air a chuimseachadh le dà sgàthan fòcas 3 agus 4 fa leth. Faodar an suidheachadh agus an astar eadar an dà àite fòcas atharrachadh le bhith ag atharrachadh ceàrnan an dà sgàthan fòcas 3 agus 4. Is e an dàrna dòigh leusair stàite cruaidh a chleachdadh gus an solas a sgoltadh gus giùlan dùbailte a choileanadh, agus an ceàrn atharrachadh agus beàrn tro sgàthan seallaidh agus sgàthan fòcas. Tha an dà dhealbh mu dheireadh anns a’ chiad sreath gu h-ìosal a’ sealltainn siostam speactroscopach leusair CO2. Tha sgàthan ann an cumadh geinn air a chuir na àite an sgàthan còmhnard agus air a chuir air beulaibh an sgàthan fòcas gus an solas a sgoltadh gus solas dùbailte beam co-shìnte a choileanadh.
Às deidh dhuinn tuigse fhaighinn air buileachadh giùlan dùbailte, bheir sinn a-steach goirid na prionnsapalan agus na dòighean tàthaidh. Anns an dà-beamtàthadh laserphròiseas, tha trì rèiteachaidhean beam cumanta, is e sin rèiteachadh sreathach, rèiteachadh co-shìnte agus rèiteachadh tar-chinealach. clò, is e sin, tha astar an dà chuid anns an stiùireadh tàthaidh agus an tàthadh dìreach. Mar a chithear anns an t-sreath mu dheireadh den fhigear, a rèir na diofar chumaidhean de thuill bheaga agus amaran leaghte a tha a ’nochdadh fo dhiofar àiteachan rè a’ phròiseas tàthaidh sreathach, faodaidh iad a bhith air an roinn ann an aon leaghadh. Tha trì stàitean ann: amar, amar leaghte cumanta agus amar leaghte dealaichte. Tha feartan amar leaghte singilte agus amar leaghte dealaichte coltach ri feartan amar singiltetàthadh laser, mar a chithear anns an diagram atharrais àireamhach. Tha diofar bhuaidhean pròiseas ann airson diofar sheòrsaichean.
Seòrsa 1: Fo àite sònraichte, bidh dà tholl-iuchrach beam a’ cruthachadh toll-iuchrach mòr cumanta anns an aon amar leaghte; airson seòrsa 1, thathas ag aithris gu bheil aon beam solais air a chleachdadh gus toll beag a chruthachadh, agus tha an giùlan solais eile air a chleachdadh airson làimhseachadh teas tàthaidh, a dh’ fhaodadh feartan structarail stàilinn àrd gualain agus stàilinn alloy a leasachadh gu h-èifeachdach.
Seòrsa 2: Meudaich am beàrn spot anns an aon amar leaghte, dealaich an dà ghiùlan gu dà tholl-iuchrach neo-eisimeileach, agus atharraich pàtran sruthadh an linne leaghte; airson seòrsa 2, tha an gnìomh aige co-ionann ri dà tàthadh beam dealanach, A’ lughdachadh spatter tàthaidh agus tàthadh neo-riaghailteach aig an fhad fòcas iomchaidh.
Seòrsa 3: Meudaich tuilleadh farsaingeachd an àite agus atharraich co-mheas lùth an dà ghiùlan, gus am bi aon den dà ghiùlan air a chleachdadh mar stòr teas gus giollachd ro-tàthaidh no post-tàthaidh a dhèanamh tron phròiseas tàthaidh, agus an giùlan eile air a chleachdadh gus tuill bheaga a ghineadh. Airson seòrsa 3, lorg an sgrùdadh gu bheil an dà ghiùlan mar tholl-iuchrach, nach eil an toll beag furasta tuiteam às a chèile, agus nach eil an tàthadh furasta pores a dhèanamh.
2. Buaidh pròiseas tàthaidh air càileachd tàthaidh
Buaidh co-mheas beam-lùth sreathach air cruthachadh seam tàthaidh
Nuair a tha an cumhachd laser 2kW, is e an astar tàthaidh 45 mm / s, is e an tomhas defocus 0mm, agus is e an astar beam 3 mm, tha cumadh uachdar an tàthaidh nuair a dh’ atharraicheas e RS (RS = 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) mar air a nochdadh anns an dealbh. Nuair a tha RS = 0.50 agus 2.00, tha an tàthadh air a fhiaclan gu ìre nas motha, agus tha barrachd spatter air oir an tàthaidh, gun a bhith a’ cruthachadh pàtrain sgèile èisg cunbhalach. Tha seo air sgàth nuair a tha an co-mheas lùth beam ro bheag no ro mhòr, tha an lùth laser ro dhlùth, ag adhbhrachadh gum bi an toll prìne laser a’ oscillate nas miosa tron phròiseas tàthaidh, agus tha cuideam ath-choilich an smùid ag adhbhrachadh cuir a-mach agus frasadh an leaghte meatailt pool anns an linne leaghte; Tha cus teas a-steach ag adhbhrachadh gu bheil doimhneachd dol a-steach an amar leaghte air an taobh alùmanum alloy ro mhòr, ag adhbhrachadh trom-inntinn fo ghnìomhachd grabhataidh. Nuair a tha RS = 0.67 agus 1.50, tha am pàtran sgèile èisg air an uachdar tàthaidh èideadh, tha an cumadh tàthaidh nas bòidhche, agus chan eil sgàinidhean teth tàthaidh, pores agus lochdan tàthaidh eile rim faicinn air an uachdar tàthaidh. Tha na cumaidhean tar-roinn de na tàthadh le co-mheasan lùth beam eadar-dhealaichte RS mar a chithear san fhigear. Tha an tar-roinn de na tàthadh ann an “cumadh glainne fìon” àbhaisteach, a’ nochdadh gu bheil am pròiseas tàthaidh air a dhèanamh ann am modh tàthaidh treòrachaidh domhainn laser. Tha buaidh chudromach aig RS air doimhneachd treòrachaidh P2 an tàthaidh air taobh alùmanum alloy. Nuair a tha an co-mheas lùth beam RS = 0.5, P2 tha 1203.2 microns. Nuair a tha an co-mheas lùth beam RS = 0.67 agus 1.5, P2 air a lùghdachadh gu mòr, a tha 403.3 microns agus 93.6 microns fa leth. Nuair a tha an co-mheas lùth beam RS = 2, is e doimhneachd treòrachaidh tàthaidh na crois-earrann còmhla 1151.6 microns.
Buaidh co-mheas beam-lùth co-shìnte air cruthachadh seam tàthaidh
Nuair a tha an cumhachd laser 2.8kW, is e an astar tàthaidh 33mm / s, is e an tomhas defocus 0mm, agus is e an astar beam 1mm, gheibhear uachdar an tàthaidh le bhith ag atharrachadh co-mheas lùth beam (RS = 0.25, 0.5, 0.67, 1.5 , 2, 4) Tha an coltas air a shealltainn anns an fhigear. Nuair a tha RS = 2, tha am pàtran sgèile èisg air uachdar an tàthaidh gu ìre neo-riaghailteach. Tha uachdar an tàthaidh a gheibhear leis na còig co-mheasan lùth beam eadar-dhealaichte eile air a dheagh chruthachadh, agus chan eil uireasbhaidhean rim faicinn leithid pores agus spatter. Mar sin, an coimeas ri sreath dà-beamtàthadh laser, tha an t-uachdar tàthaidh a 'cleachdadh dà-beams co-shìnte nas èideadh agus nas bòidhche. Nuair a tha RS = 0.25, tha ìsleachadh beag anns an tàthadh; mar a bhios an co-mheas lùth beam ag àrdachadh mean air mhean (RS = 0.5, 0.67 agus 1.5), tha uachdar an tàthaidh èideadh agus chan eil trom-inntinn air a chruthachadh; ge-tà, nuair a tha an co-mheas lùth beam ag àrdachadh tuilleadh (RS = 1.50, 2.00), ach tha ìsleachaidhean air uachdar an tàthaidh. Nuair a tha an co-mheas lùth beam RS = 0.25, 1.5 agus 2, is e cruth tar-roinneil an tàthaidh “cumadh glainne fìon”; nuair a tha RS = 0.50, 0.67 agus 1, tha cumadh tar-roinneil an tàthaidh “cumadh funail”. Nuair a bhios RS = 4, chan e a-mhàin sgàinidhean air an gineadh aig bonn an tàthaidh, ach cuideachd bidh cuid de phòlaichean gan cruthachadh ann am meadhan agus pàirt ìosal an tàthaidh. Nuair a tha RS = 2, bidh pòlaichean pròiseas mòra a’ nochdadh am broinn an tàthaidh, ach chan eil sgàinidhean a’ nochdadh. Nuair a tha RS = 0.5, 0.67 agus 1.5, tha doimhneachd treòrachaidh P2 an tàthaidh air an taobh alùmanum alloy nas lugha, agus tha crois-roinn an tàthaidh air a dheagh chruthachadh agus chan eil uireasbhaidhean tàthaidh follaiseach air an cruthachadh. Tha iad sin a’ sealltainn gu bheil buaidh chudromach aig a’ cho-mheas lùth beam rè tàthadh laser dà-beam co-shìnte air dol a-steach tàthaidh agus lochdan tàthaidh.
Beam co-shìnte - a 'bhuaidh a th' aig farsaingeachd beam air cruthachadh seam tàthaidh
Nuair a tha an cumhachd laser 2.8kW, is e an astar tàthaidh 33mm / s, is e an tomhas defocus 0mm, agus an co-mheas lùth beam RS = 0.67, atharraich farsaingeachd beam (d = 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) airson faighinn morf-eòlas uachdar tàthaidh mar a chithear san dealbh. Nuair a tha d = 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, tha uachdar an tàthaidh rèidh agus còmhnard, agus tha an cumadh brèagha; tha pàtran sgèile èisg an tàthaidh cunbhalach agus brèagha, agus chan eil pòlaichean, sgàinidhean agus uireasbhaidhean eile rim faicinn. Mar sin, fo na ceithir suidheachaidhean farsaingeachd beam, tha uachdar an tàthaidh air a dheagh chruthachadh. A bharrachd air an sin, nuair a tha d = 2 mm, bidh dà thàthadh eadar-dhealaichte air an cruthachadh, a sheallas nach eil an dà ghiùlan laser co-shìnte ag obair air amar leaghte tuilleadh, agus nach urrainn dhaibh tàthadh hybrid laser dà-beam èifeachdach a chruthachadh. Nuair a tha farsaingeachd an t-seam 0.5mm, tha an tàthadh “cumadh funail”, is e doimhneachd treòrachaidh P2 an tàthaidh air taobh alùmanum alloy 712.9 microns, agus chan eil sgàinidhean, pores agus uireasbhaidhean eile taobh a-staigh an tàthaidh. Mar a tha farsaingeachd an t-seam a’ sìor dhol am meud, tha doimhneachd treòrachaidh P2 an tàthaidh air taobh alùmanum alloy a’ dol sìos gu mòr. Nuair a tha an raon beam 1 mm, chan eil doimhneachd treòrachaidh an tàthaidh air taobh alùmanum alloy ach 94.2 micron. Mar a bhios farsaingeachd an t-seam a’ dol am meud, cha bhith an tàthadh a’ dol a-steach gu h-èifeachdach air taobh alùmanum alloy. Mar sin, nuair a tha farsaingeachd an t-seam 0.5mm, is e a’ bhuaidh ath-mheasgachaidh beam dùbailte as fheàrr. Mar a bhios farsaingeachd an t-seam a’ dol am meud, bidh an cuir a-steach teas tàthaidh a’ dol sìos gu mòr, agus bidh buaidh ath-mheasgachaidh laser dà-beam a’ fàs nas miosa mean air mhean.
Tha an eadar-dhealachadh ann am morf-eòlas tàthaidh air adhbhrachadh leis an t-sruth eadar-dhealaichte agus solidification fuarachaidh an amar leaghte tron phròiseas tàthaidh. Faodaidh an dòigh atharrais àireamhach chan e a-mhàin mion-sgrùdadh cuideam an amar leaghte a dhèanamh nas intuitive, ach cuideachd cosgais deuchainneach a lughdachadh. Tha an dealbh gu h-ìosal a 'sealltainn na h-atharrachaidhean anns an amar-leaghaidh taobh le aon ghiùlan, rèiteachaidhean eadar-dhealaichte agus farsaingeachd spot. Am measg nam prìomh cho-dhùnaidhean tha: (1) Rè an aon-beamtàthadh laserpròiseas, is e doimhneachd an toll amar leaghte as doimhne, tha iongantas ann gu bheil toll a’ tuiteam, tha balla an tuill neo-riaghailteach, agus tha cuairteachadh an raoin sruth faisg air balla an toll neo-chòmhnard; faisg air uachdar cùil an linne leaghte Tha an ath-shruth làidir, agus tha ath-shruth suas aig bonn an linne leaghte; tha cuairteachadh raon sruthadh an amar leaghte uachdar an ìre mhath co-ionnan agus slaodach, agus tha leud an amar leaghte neo-chòmhnard a rèir an t-slighe doimhneachd. Tha dragh air adhbhrachadh le cuideam ath-choilionadh balla anns an amar leaghte eadar na tuill bheaga ann an giùlan dùbailtetàthadh laser, agus tha e an-còmhnaidh ann air taobh doimhneachd nan tuill bheaga. Mar a tha an astar eadar an dà ghiùlan a’ sìor dhol am meud, bidh dùmhlachd lùtha an t-seam a’ gluasad mean air mhean bho aon stùc gu staid stùc dhùbailte. Tha luach as ìsle eadar an dà stùc, agus bidh an dùmhlachd lùtha a’ dol sìos mean air mhean. (2) Airson dà-beamtàthadh laser, nuair a tha an astar spot 0-0.5mm, tha doimhneachd tuill bheaga an linne leaghte a’ lùghdachadh beagan, agus tha giùlan sruthadh an amar leaghte gu h-iomlan coltach ri giùlan aon-beamtàthadh laser; nuair a tha an astar spot os cionn 1mm, tha na tuill bheaga air an sgaradh gu tur, agus tron phròiseas tàthaidh Cha mhòr nach eil eadar-obrachadh eadar an dà leusair, a tha co-ionann ri dà tàthadh laser aon-beam leantainneach / dà cho-shìnte le cumhachd 1750W. Cha mhòr nach eil buaidh ro-teasachaidh ann, agus tha giùlan sruthadh amar leaghte coltach ris an tàthadh laser aon-beam. (3) Nuair a tha an astar spot 0.5-1mm, tha uachdar balla nan tuill bheaga nas còmhnairde anns an dà rèiteachadh, bidh doimhneachd nan tuill bheaga a 'lùghdachadh mean air mhean, agus bidh am bonn a' sgaradh mean air mhean. Tha an dragh eadar na tuill bheaga agus sruth an linne leaghte uachdar aig 0.8mm. An tè as làidire. Airson tàthadh sreathach, bidh fad an amar leaghte ag àrdachadh mean air mhean, is e an leud as motha nuair a tha an astar spot 0.8mm, agus tha a’ bhuaidh ro-teasachaidh nas fhollaisiche nuair a tha an astar spot 0.8mm. Bidh buaidh feachd Marangoni a’ lagachadh mean air mhean, agus bidh barrachd lionn meatailt a’ sruthadh gu gach taobh den linne leaghte. Dèan an cuairteachadh leud leaghaidh nas èideadh. Airson tàthadh co-shìnte, bidh leud an amar leaghte ag àrdachadh mean air mhean, agus tha an fhaid aig a ’char as àirde aig 0.8mm, ach chan eil buaidh preheating ann; tha an ath-shruth faisg air an uachdar air adhbhrachadh le feachd Marangoni an-còmhnaidh ann, agus bidh an ath-shruth sìos aig bonn an toll beag a’ dol à sealladh mean air mhean; chan eil an raon sruthadh tar-roinneil cho math ri Tha e làidir ann an sreath, cha mhòr gu bheil an buaireadh a’ toirt buaidh air an t-sruth air gach taobh den amar leaghte, agus tha an leud leaghte air a chuairteachadh gu neo-chothromach.
Ùine puist: Dàmhair-12-2023
