Dibandhingake karo teknologi pengelasan tradisional,pengelasan lasernduweni kaluwihan sing ora ana tandhingane ing akurasi pengelasan, efisiensi, linuwih, otomatisasi lan aspek liyane. Ing taun-taun pungkasan, wis berkembang kanthi cepet ing bidang otomotif, energi, elektronik lan bidang liyane, lan dianggep minangka salah sawijining teknologi manufaktur sing paling njanjeni ing abad kaping 21.
1. Ringkesan balok gandapengelasan laser
Balok gandapengelasan laseryaiku nggunakake metode optik kanggo misahake laser sing padha dadi rong sinar cahya sing kapisah kanggo ngelas, utawa nggunakake rong jinis laser sing beda kanggo digabungake, kayata laser CO2, laser Nd: YAG lan laser semikonduktor daya dhuwur. Kabeh bisa digabungake. Iki diusulake utamane kanggo ngatasi adaptasi pengelasan laser kanggo akurasi perakitan, nambah stabilitas proses pengelasan, lan nambah kualitas las. Sinar gandapengelasan laserbisa nyetel medan suhu pengelasan kanthi trep lan fleksibel kanthi ngganti rasio energi sinar, jarak sinar, lan malah pola distribusi energi saka rong sinar laser, ngganti pola anane bolongan kunci lan pola aliran logam cair ing blumbang cair. Nyedhiyakake pilihan proses pengelasan sing luwih akeh. Ora mung nduweni kaluwihan gedhepengelasan laserpenetrasi, kecepatan cepet lan presisi dhuwur, nanging uga cocok kanggo bahan lan sambungan sing angel dilas nganggo mesin konvensionalpengelasan laser.
Kanggo balok gandapengelasan laser, kita bakal ngrembug dhisik babagan metode implementasi laser sinar ganda. Literatur sing komprehensif nuduhake yen ana rong cara utama kanggo entuk pengelasan sinar ganda: fokus transmisi lan fokus refleksi. Khususé, siji digayuh kanthi nyetel sudut lan jarak rong laser liwat pangilon fokus lan pangilon kolimasi. Liyane digayuh kanthi nggunakake sumber laser banjur fokus liwat pangilon pantul, pangilon transmissif lan pangilon bentuk baji kanggo entuk sinar ganda. Kanggo cara sing pertama, ana telung wujud. Wangun sing pertama yaiku nggandhengake rong laser liwat serat optik lan misahake dadi rong sinar sing beda ing sangisore pangilon kolimasi lan pangilon fokus sing padha. Sing nomer loro yaiku rong laser ngetokake sinar laser liwat sirah pengelasan masing-masing, lan sinar ganda dibentuk kanthi nyetel posisi spasial sirah pengelasan. Cara sing nomer telu yaiku sinar laser dipisah dhisik liwat rong pangilon 1 lan 2, banjur difokusake dening rong pangilon fokus 3 lan 4. Posisi lan jarak antarane rong titik fokus bisa diatur kanthi nyetel sudut saka rong pangilon fokus 3 lan 4. Cara kapindho yaiku nggunakake laser solid-state kanggo misahake cahya kanggo entuk sinar ganda, lan nyetel sudut lan jarak liwat pangilon perspektif lan pangilon fokus. Rong gambar pungkasan ing baris pertama ing ngisor iki nuduhake sistem spektroskopi laser CO2. Pangilon datar diganti karo pangilon berbentuk baji lan diselehake ing ngarep pangilon fokus kanggo misahake cahya kanggo entuk cahya paralel sinar ganda.
Sawise mangerteni implementasine balok ganda, ayo dijlentrehake kanthi ringkes prinsip lan metode pengelasan. Ing balok gandapengelasan laserproses, ana telung susunan balok umum, yaiku susunan serial, susunan paralel lan susunan hibrida. kain, yaiku, ana jarak ing arah pengelasan lan arah vertikal pengelasan. Kaya sing dituduhake ing baris pungkasan gambar, miturut macem-macem bentuk bolongan cilik lan kolam cair sing katon ing jarak titik sing beda sajrone proses pengelasan serial, bisa dipérang maneh dadi lelehan tunggal. Ana telung kahanan: kolam, kolam cair umum lan kolam cair sing dipisahake. Karakteristik kolam cair tunggal lan kolam cair sing dipisahake padha karo sijipengelasan laser, kaya sing dituduhake ing diagram simulasi numerik. Ana efek proses sing beda kanggo jinis sing beda-beda.
Tipe 1: Ing jarak titik tartamtu, rong bolongan kunci balok mbentuk bolongan kunci gedhe sing umum ing blumbang cair sing padha; kanggo tipe 1, dilapurake yen siji sorot cahya digunakake kanggo nggawe bolongan cilik, lan sorot cahya liyane digunakake kanggo perawatan panas pengelasan, sing bisa kanthi efektif ningkatake sifat struktural baja karbon tinggi lan baja paduan.
Tipe 2: Tambah jarak titik ing blumbang cair sing padha, pisahake rong balok dadi rong bolongan kunci sing independen, lan ganti pola aliran blumbang cair; kanggo tipe 2, fungsine padha karo rong pengelasan sinar elektron, Ngurangi percikan las lan las sing ora teratur ing dawa fokus sing cocog.
Tipe 3: Luwih nambah jarak titik lan ngganti rasio energi saka rong balok, supaya salah siji saka rong balok digunakake minangka sumber panas kanggo nindakake proses pra-pengelasan utawa pasca-pengelasan sajrone proses pengelasan, lan balok liyane digunakake kanggo ngasilake bolongan cilik. Kanggo tipe 3, panliten nemokake yen rong balok mbentuk bolongan kunci, bolongan cilik ora gampang ambruk, lan las ora gampang ngasilake pori-pori.
2. Pengaruh proses pengelasan marang kualitas pengelasan
Efek rasio energi balok serial ing pembentukan sambungan pengelasan
Nalika daya laser 2kW, kecepatan pengelasan 45 mm/s, jumlah defokus 0mm, lan jarak sinar 3 mm, bentuk permukaan las nalika ngganti RS (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) kaya sing dituduhake ing gambar. Nalika RS=0.50 lan 2.00, las penyok luwih gedhe, lan ana luwih akeh percikan ing pinggir las, tanpa mbentuk pola sisik iwak sing teratur. Iki amarga nalika rasio energi sinar cilik banget utawa gedhe banget, energi laser kepekat banget, nyebabake pinhole laser osilasi luwih serius sajrone proses pengelasan, lan tekanan recoil uap nyebabake ejeksi lan cipratan logam blumbang cair ing blumbang cair; Input panas sing berlebihan nyebabake jerone penetrasi blumbang cair ing sisih paduan aluminium dadi gedhe banget, nyebabake depresi ing sangisore aksi gravitasi. Nalika RS=0,67 lan 1,50, pola sisik iwak ing permukaan las seragam, bentuk las luwih apik, lan ora ana retakan panas las, pori-pori, lan cacat las liyane sing katon ing permukaan las. Bentuk penampang las kanthi rasio energi balok RS sing beda-beda kaya sing dituduhake ing gambar. Penampang las kasebut ana ing "bentuk gelas anggur" sing khas, sing nuduhake yen proses las ditindakake ing mode las penetrasi laser sing jero. RS nduweni pengaruh penting marang ambane penetrasi P2 saka las ing sisih paduan aluminium. Nalika rasio energi balok RS=0,5, P2 yaiku 1203,2 mikron. Nalika rasio energi balok RS=0,67 lan 1,5, P2 suda sacara signifikan, yaiku 403,3 mikron lan 93,6 mikron. Nalika rasio energi balok RS=2, ambane penetrasi las saka penampang sambungan yaiku 1151,6 mikron.
Efek rasio balok-energi paralel ing pembentukan sambungan pengelasan
Nalika daya laser 2.8kW, kecepatan pengelasan 33mm/s, jumlah defokus 0mm, lan jarak sinar 1mm, permukaan las dipikolehi kanthi ngganti rasio energi sinar (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4). Penampilan dituduhake ing gambar. Nalika RS=2, pola sisik iwak ing permukaan las relatif ora teratur. Permukaan las sing dipikolehi dening limang rasio energi sinar liyane sing beda kawangun kanthi apik, lan ora ana cacat sing katon kayata pori-pori lan percikan. Mulane, dibandhingake karo serial dual-beampengelasan laser, permukaan las sing nggunakake balok ganda paralel luwih seragam lan ayu. Nalika RS = 0,25, ana depresi tipis ing las; nalika rasio energi balok mundhak mboko sithik (RS = 0,5, 0,67 lan 1,5), permukaan las seragam lan ora ana depresi sing kawangun; Nanging, nalika rasio energi balok luwih mundhak (RS = 1,50, 2,00), nanging ana depresi ing permukaan las. Nalika rasio energi balok RS = 0,25, 1,5 lan 2, bentuk penampang las yaiku "bentuk gelas anggur"; nalika RS = 0,50, 0,67 lan 1, bentuk penampang las yaiku "bentuk corong". Nalika RS = 4, ora mung retakan sing diasilake ing sisih ngisor las, nanging uga sawetara pori sing diasilake ing bagean tengah lan ngisor las. Nalika RS = 2, pori-pori proses gedhe katon ing njero las, nanging ora ana retakan sing katon. Nalika RS=0,5, 0,67 lan 1,5, ambane penetrasi P2 saka las ing sisih paduan aluminium luwih cilik, lan penampang las kawangun kanthi apik lan ora ana cacat las sing jelas. Iki nuduhake yen rasio energi sinar sajrone pengelasan laser dual-beam paralel uga duwe pengaruh penting marang penetrasi las lan cacat las.
Balok paralel – efek jarak balok ing pembentukan sambungan las
Nalika daya laser 2.8kW, kecepatan pengelasan 33mm/s, jumlah defokus 0mm, lan rasio energi sinar RS=0.67, ganti jarak sinar (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) kanggo entuk morfologi permukaan las kaya sing dituduhake ing gambar. Nalika d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, permukaan las alus lan rata, lan bentuke apik; pola sisik iwak las teratur lan apik, lan ora ana pori-pori, retakan, lan cacat liyane sing katon. Mulane, ing kahanan jarak papat sinar, permukaan las kawangun kanthi apik. Kajaba iku, nalika d=2 mm, rong las sing beda kawangun, sing nuduhake yen rong sinar laser paralel ora maneh tumindak ing blumbang cair, lan ora bisa mbentuk pengelasan hibrida laser dual-beam sing efektif. Nalika jarak balok 0,5mm, lasan kasebut "bentuk corong", ambane penetrasi P2 saka lasan ing sisih paduan aluminium yaiku 712,9 mikron, lan ora ana retakan, pori-pori, lan cacat liyane ing njero lasan. Nalika jarak balok terus mundhak, ambane penetrasi P2 saka lasan ing sisih paduan aluminium mudhun kanthi signifikan. Nalika jarak balok 1 mm, ambane penetrasi lasan ing sisih paduan aluminium mung 94,2 mikron. Nalika jarak balok saya mundhak, lasan ora mbentuk penetrasi sing efektif ing sisih paduan aluminium. Mulane, nalika jarak balok 0,5mm, efek rekombinasi balok ganda paling apik. Nalika jarak balok mundhak, input panas pengelasan mudhun kanthi cetha, lan efek rekombinasi laser rong balok saya tambah parah.
Bedane morfologi las disebabake dening aliran lan solidifikasi pendinginan sing beda saka blumbang cair sajrone proses pengelasan. Metode simulasi numerik ora mung bisa nggawe analisis stres saka blumbang cair luwih intuitif, nanging uga bisa nyuda biaya eksperimen. Gambar ing ngisor iki nuduhake owah-owahan ing blumbang cair sisih kanthi balok tunggal, susunan sing beda lan jarak titik. Kesimpulan utama kalebu: (1) Sajrone balok tunggalpengelasan laserProses kasebut, ambane bolongan blumbang cair paling jero, ana fenomena ambruk bolongan, tembok bolongan ora teratur, lan distribusi medan aliran cedhak tembok bolongan ora rata; cedhak permukaan mburi blumbang cair, aliran balik kuwat, lan ana aliran balik munggah ing sisih ngisor blumbang cair; distribusi medan aliran blumbang cair permukaan relatif seragam lan alon, lan jembar blumbang cair ora rata ing sadawane arah ambane. Ana gangguan sing disebabake dening tekanan recoil tembok ing blumbang cair antarane bolongan cilik ing balok ganda.pengelasan laser, lan tansah ana ing sadawane arah ambane bolongan cilik. Nalika jarak antarane rong sinar terus mundhak, kapadhetan energi sinar mboko sithik transisi saka puncak tunggal menyang kahanan puncak ganda. Ana nilai minimal antarane rong puncak, lan kapadhetan energi mboko sithik mudhun. (2) Kanggo sinar gandapengelasan laser, nalika jarak titik 0-0.5mm, ambane bolongan cilik blumbang cair rada suda, lan prilaku aliran blumbang cair sakabèhé padha karo balok tunggalpengelasan laser; nalika jarak titik ndhuwur 1mm, bolongan cilik bakal kapisah kanthi lengkap, lan sajrone proses pengelasan meh ora ana interaksi antarane rong laser, sing padha karo rong pengelasan laser sinar tunggal berturut-turut/rong paralel kanthi daya 1750W. Meh ora ana efek pemanasan awal, lan prilaku aliran kolam cair padha karo pengelasan laser sinar tunggal. (3) Nalika jarak titik 0,5-1mm, permukaan tembok bolongan cilik luwih rata ing rong susunan kasebut, ambane bolongan cilik mboko sithik mudhun, lan sisih ngisor mboko sithik misah. Gangguan antarane bolongan cilik lan aliran kolam cair permukaan ana ing 0,8mm. Sing paling kuat. Kanggo pengelasan serial, dawa kolam cair mboko sithik mundhak, jembaré paling gedhé nalika jarak titik 0,8mm, lan efek pemanasan awal paling jelas nalika jarak titik 0,8mm. Efek gaya Marangoni mboko sithik saya ringkih, lan luwih akeh cairan logam mili menyang loro-lorone kolam cair. Nggawe distribusi jembar leleh luwih seragam. Kanggo pengelasan paralel, jembaré blumbang cair mboko sithik mundhak, lan dawane maksimal 0,8mm, nanging ora ana efek pemanasan awal; aliran balik cedhak permukaan sing disebabake dening gaya Marangoni mesthi ana, lan aliran balik mudhun ing sisih ngisor bolongan cilik mboko sithik ilang; medan aliran penampang ora apik kaya sing kuwat ing seri, gangguan meh ora mengaruhi aliran ing loro-lorone blumbang cair, lan jembaré cair ora rata.
Wektu kiriman: 12-Okt-2023
