Зварювання — це процес з’єднання двох або більше металів за допомогою нагрівання. Зварювання зазвичай передбачає нагрівання матеріалу до температури плавлення, щоб основний метал розплавився, заповнивши проміжки між з’єднаннями, утворюючи міцне з’єднання. Лазерне зварювання - це спосіб з'єднання, який використовує лазер як джерело тепла.
Візьмемо як приклад квадратну батарею живлення: сердечник батареї з’єднаний лазером через кілька частин. Під час усього процесу лазерного зварювання міцність з’єднання матеріалу, ефективність виробництва та кількість браку є трьома питаннями, які найбільше хвилюють галузь. Міцність з’єднання матеріалу може бути відображена металографічною глибиною та шириною проникнення (тісно пов’язана з лазерним джерелом світла); ефективність виробництва в основному пов'язана з можливостями обробки лазерного джерела світла; кількість дефектів в основному пов'язана з вибором джерела лазерного світла; тому в цій статті розглядаються поширені на ринку. Проведено просте порівняння кількох лазерних джерел світла, сподіваючись допомогти колегам-розробникам процесу.
Тому щолазерне зварюванняце, по суті, процес перетворення світла в тепло, кілька ключових параметрів, які беруть участь, такі: якість променя (BBP, M2, кут розбіжності), щільність енергії, діаметр сердечника, форма розподілу енергії, адаптивна зварювальна головка, вікна обробки та оброблювані матеріали в основному використовуються для аналізу та порівняння лазерних джерел світла з цих напрямків.
Порівняння одномодового та багатомодового лазерів
Однорежимний багаторежимний визначення:
Одиночна мода відноситься до однієї моделі розподілу лазерної енергії на двовимірній площині, тоді як багатомодова відноситься до просторової моделі розподілу енергії, утвореної суперпозицією кількох моделей розподілу. Як правило, величина коефіцієнта M2 якості променя може бути використана для визначення того, чи є вихід волоконного лазера одномодовим чи багатомодовим: M2 менше 1,3 є чистим одномодовим лазером, M2 між 1,3 і 2,0 є квазі- одномодовий лазер (декількомодовий), а М2 більше 2,0. Для багатомодових лазерів.
Тому щолазерне зварюванняце, по суті, процес перетворення світла в тепло, кілька ключових параметрів, які беруть участь, такі: якість променя (BBP, M2, кут розбіжності), щільність енергії, діаметр сердечника, форма розподілу енергії, адаптивна зварювальна головка, вікна обробки та оброблювані матеріали в основному використовуються для аналізу та порівняння лазерних джерел світла з цих напрямків.
Порівняння одномодового та багатомодового лазерів
Однорежимний багаторежимний визначення:
Одиночна мода відноситься до однієї моделі розподілу лазерної енергії на двовимірній площині, тоді як багатомодова відноситься до просторової моделі розподілу енергії, утвореної суперпозицією кількох моделей розподілу. Як правило, величина коефіцієнта M2 якості променя може бути використана для визначення того, чи є вихід волоконного лазера одномодовим чи багатомодовим: M2 менше 1,3 є чистим одномодовим лазером, M2 між 1,3 і 2,0 є квазі- одномодовий лазер (декількомодовий), а М2 більше 2,0. Для багатомодових лазерів.
Як показано на малюнку: На малюнку b показано розподіл енергії однієї основної моди, а розподіл енергії в будь-якому напрямку, що проходить через центр кола, має форму кривої Гауса. На малюнку a показано багатомодовий розподіл енергії, який є просторовим розподілом енергії, утвореним суперпозицією кількох одиничних лазерних мод. Результатом багатомодової суперпозиції є крива з плоскою вершиною.
Поширені одномодові лазери: IPG YLR-2000-SM, SM є абревіатурою Single Mode. У розрахунках використовується колімований фокус 150-250 для обчислення розміру плями фокусування, щільність енергії становить 2000 Вт, а щільність енергії фокусу використовується для порівняння.
Порівняння одномодового і багатомодовоголазерне зварюванняефекти
Одномодовий лазер: малий діаметр сердечника, висока щільність енергії, сильна проникаюча здатність, невелика зона термічного впливу, схожа на гострий ніж, особливо підходить для зварювання тонких пластин і високошвидкісного зварювання, і може використовуватися з гальванометрами для обробки крихітних деталі та деталі з високою відбивною здатністю (деталі з надзвичайною відбивною здатністю), вуха, сполучні деталі тощо), як показано на малюнку вище, одномодовий має менший замкову щілину та обмежений об’єм внутрішньої металевої пари під високим тиском, тому він зазвичай не має таких дефектів, як внутрішні пори. На низьких швидкостях зовнішній вигляд грубий без обдування захисним повітрям. На високих швидкостях додається захист. Якість обробки газу хороша, ефективність висока, зварні шви гладкі та плоскі, а коефіцієнт виходу високий. Він підходить для зварювання пакетів і зварювання проплавленням.
Багатомодовий лазер: великий діаметр серцевини, трохи нижча щільність енергії, ніж одномодовий лазер, тупий ніж, більша замкова щілина, товща металева структура, менше співвідношення глибини до ширини, і при тій самій потужності глибина проникнення на 30% нижча ніж у одномодового лазера, тому він придатний для використання. Підходить для обробки стикового зварювання та обробки товстих пластин із великими монтажними зазорами.
Композитно-кільцевий лазерний контраст
Гібридне зварювання: напівпровідниковий лазерний промінь з довжиною хвилі 915 нм і волоконний лазерний промінь з довжиною хвилі 1070 нм поєднуються в одній зварювальній головці. Два лазерні промені розподілені коаксіально, і фокальні площини двох лазерних променів можна гнучко регулювати, щоб виріб мав обидва напівпровідниковілазерне зварюванняможливості після зварювання. Ефект яскравий і має глибину волокналазерне зварювання.
Напівпровідники часто використовують велику світлову пляму понад 400 мкм, яка головним чином відповідає за попередній нагрів матеріалу, розплавлення поверхні матеріалу та збільшення швидкості поглинання матеріалом волоконного лазера (швидкість поглинання матеріалом лазера збільшується зі збільшенням температури)
Кільцевий лазер: два модулі волоконного лазера випромінюють лазерне світло, яке передається на поверхню матеріалу через композитне оптичне волокно (кільцеве оптичне волокно всередині циліндричного оптичного волокна).
Два лазерних променя з кільцевою точкою: зовнішнє кільце відповідає за розширення отвору замкової щілини та розплавлення матеріалу, а внутрішній кільцевий лазер відповідає за глибину проникнення, що забезпечує зварювання з наднизьким розбризкуванням. Діаметри серцевини внутрішнього та зовнішнього кільця лазера можна вільно підбирати, а також діаметр сердечника. Вікно процесу більш гнучке, ніж вікно одного лазерного променя.
Порівняння ефектів композитно-кругового зварювання
Оскільки гібридне зварювання є комбінацією напівпровідникового теплопровідного зварювання та зварювання волоконно-оптичним методом глибокого проплавлення, провар зовнішнього кільця менший, металографічна структура гостріша та витончена; в той же час зовнішній вигляд - це теплопровідність, розплавлений басейн має невеликі коливання, великий діапазон, і розплавлений басейн більш стабільний, відображаючи більш гладкий вигляд.
Оскільки кільцевий лазер є комбінацією зварювання глибокого проплавлення та зварювання глибоким проплавленням, зовнішнє кільце також може забезпечити глибину проникнення, що може ефективно розширити отвір замкової щілини. Така ж потужність має більшу глибину проплавлення та товщу металографію, але в той же час стабільність розплавленої ванни трохи менша, ніж Коливання напівпровідника оптичного волокна трохи більше, ніж у композитного зварювання, а шорсткість відносно велика.
Час публікації: 20 жовтня 2023 р
