Som ett avancerat bearbetningsverktyg spelar laser en allt viktigare roll inom industriell svetsning. Även om traditionell lasersvetsteknik kan kontrollera dessa defekter i viss mån, begränsas dess effekt ofta av fasta svetsparametrar och processer. På senare år har lasersvängningssvetstekniken tillkommit en ny lösning för kontroll av svetsdefekter. Genom att introducera laserstrålens svängning under svetsprocessen kan tekniken avsevärt förbättra smältbadets dynamiska egenskaper och därigenom optimera svetskvaliteten. Lasersvängningssvetstekniken baseras huvudsakligen på exakt styrning av laserstrålen och svängningstekniken för att uppnå effektiv och högkvalitativ svetsning.
Förbättra utseendet:
Undersvetsprocess, svängs laserstrålen snabbt och exakt för att täcka hela svetsområdet. När strålen rör sig längs svetsriktningen oscillerar den i olika former, såsom cirkel, figur 8 och spiral. Chen et al. använde svänglaser för att svetsa olika aluminiumlegeringar, och jämfört med ingen svänglasersvetsning förbättrades svänglasersvetsningens fram- och baksvetsningsmorfologi avsevärt. Dessutom används tvärgående svänglasersvetsning för att öka spårets förmåga att anpassa sig till spelrummet. På vissa ledande anslutningsstycken är det nödvändigt att utöka överströmsarean, det är också nödvändigt att utöka den metalliska anslutningsytan, och det är också nödvändigt att svänga lasersvetsningen för att göra den metalliska anslutningsytan till ett "U".
1. (a) och (b) statistik över svetsens tvärsnittsmorfologi och svetsstorlek under olika svänglägen; (c) Formning av svetsens övre yta under olika svänglägen.
Förbättra dålig sidoväggsfusion:
Defekten med icke-smält sidovägg uppstår lätt vid traditionell lasersvetsning med smala spalter av medeltjock platta. Detta orsakas av ojämn fördelning av laserenergi i mynningen, stor värmeinmatning i spårets mitt och liten värmeinmatning i spårets sidovägg, vilket inte kan bilda en bra kombination. Den viktigaste åtgärden för att lösa defekten med icke-smält sidovägg är att öka värmeinmatningen till sidoväggen. Vid lasersvetsning kan en mer rimlig energifördelning av laserstrålen på arbetsstyckets yta uppnås genom strålsvängning. När spårets bredd ändras justeras strålsvängningens amplitud för att matcha spårets bredd, för att skapa en effektiv värmeinmatning till sidoväggen.
2. Makroskopisk bild av svetsen från det första lagret (L1) till det sjunde lagret (L7) för lasersvetsning med eller utan oscillation.
Minska porositetsdefekter:
Hämningsmekanismen för lasersvängning på svetsporer kan tillskrivas förbättring av stabiliteten hos små hål och förbättring av flytande metalls fluiditet. Figur 3 visar flödesbeteendet hos den smälta pölen som visas av spårpartiklarna under svetsprocessen. Ljusstrålens vickning får det lilla hålet att bilda en högfrekvent och höghastighets roterande omrörningsrörelse, vilket främjar bubbelöverflödet och har en "fångnings"-effekt på de stelnade porerna. Samtidigt ökar ljusstrålens vickning det lilla hålets area och minskar sannolikheten för att dess instabilitet kollapsar och bildar bubblor.
3. (a) och (b) banor för spårämnen under svetsning; Öppningsområde för nyckelhål: (c) ingen svängande laser (d) svängande laser.
Minska sprickdefekter:
Termisk spricka är en typ av defekt som bildas i svetsprocessen på grund av samspelet mellan intern spänning och metallurgiska faktorer, och som ofta finns i den värmepåverkade zonen (HAZ) vid svetsning. Bildandet av sådana sprickor är relaterat till materialets sårbarhet vid höga temperaturer, svetsspänning och materialets kemiska sammansättning. Traditionell lasersvetsteknik kan producera termiska sprickor i svetsprocessen, främst av följande skäl: För det första, på grund av den höga energiinmatningen vid lasersvetsning, vilket resulterar i snabb uppvärmning och kylning av svetsområdet, vilket resulterar i en stor termisk gradient och termisk spänning; för det andra kan den metallurgiska reaktionen i svetsprocessen leda till segregering av föroreningar med låg smältpunkt, vilket bildar en spröd fas och ökar sprickkänsligheten. Slutligen kan materialets snabba stelning leda till heterogenitet i mikrostrukturen, och tillväxtriktningen för de kolumnära kristallerna är från smältbadet till centrum, som visas i figur 4. I detta fall ökar känsligheten för sprickbildning avsevärt.
4. Lasersvetsning med stelningsläge (a) konventionell lasersvetsning (b) svänglasersvetsning.
Oscillerande lasersvetsteknik kan effektivt minska eller eliminera förekomsten av heta sprickor genom att introducera den oscillerande laserstrålen. Under den oscillerande lasersvetsprocessen kan laserstrålens periodiska oscillation främja metallflödet i smältbadet, vilket förbättrar mikrostrukturens enhetlighet, och kornen växer koaxiellt i mitten av smältbadet, såsom visas i figur 5. Dessa koaxiella korn fungerar som en skyddande barriär för att förhindra sprickutbredning och fungerar som ett värmeisoleringsskikt för att förhindra ytterligare sprickutbredning. Samtidigt hjälper den oscillerande lasern till att minska sprödfasbildning på grund av komponentsegregation, vilket minskar risken för termisk sprickbildning.
5. (A) Stelningsmikrostrukturegenskaper hos konventionella lasersvetsar (B) Stelningsmikrostrukturegenskaper hos lasersvängsvetsar (CCW).
Jämfört med lasersvetsning med självfusionsteknik har svänglasersvetsteknik erkänts som ett effektivt sätt att minska tendensen till porositet och förbättra defekter som icke-smältning av sidoväggar. På grund av strålens omrörningseffekt på smältan har den betydande fördelar när det gäller att förbättra spaltpassningen, förbättra mikrostrukturens enhetlighet och förfina kornigheten. Tillämpningen av lasersvängsvetsteknik kan göra lasersvetsning mer allmänt använd, och lasereffektiv precisionssvetsning kan uppnås för större arbetsstycken och bredare svetsar, det vill säga att den grundläggande processen och monteringsnoggrannheten för produkten avslappnas.
Publiceringstid: 21 februari 2025
