Jako pokročilý nástroj pro zpracování hraje laser stále důležitější roli v oblasti průmyslového svařování. Ačkoli tradiční technologie laserového svařování dokáže tyto vady do určité míry kontrolovat, její účinek je často omezen pevnými parametry a procesy svařování. V posledních letech se objevila technologie laserového kyvného svařování, která poskytuje nové řešení pro kontrolu vad svařování. Zavedením kyvného laserového paprsku během svařovacího procesu může tato technologie výrazně zlepšit dynamické vlastnosti svarové lázně, a tím optimalizovat kvalitu svařování. Technologie laserového kyvného svařování je založena především na přesném řízení laserového paprsku a technologii kyvného svařování pro dosažení efektivního a vysoce kvalitního svařování.
Zlepšení vzhledu:
Běhemsvařovací procesLaserový paprsek se rychle a přesně kývá, aby pokryl celou svařovanou plochu. Když se paprsek pohybuje ve směru svaru, kmitá v různých tvarech, jako je kruh, osmička a šroubovice. Chen a kol. použili kyvný laser ke svařování různých hliníkových slitin a ve srovnání se svařováním bez kyvného laseru se výrazně zlepšila morfologie předního a zadního svaru při kyvném laserovém svařování. Kromě toho se příčné kyvné laserové svařování používá ke zvýšení přizpůsobivosti vůle drážky. U některých vodivých spojů je nutné rozšířit oblast nadproudu, je také nutné rozšířit kovovou spojovací plochu a je také nutné kývat laserovým svařováním, aby se kovová spojovací plocha stala tvarem „U“.
1. (a) a (b) statistiky morfologie průřezu svaru a velikosti svaru za různých režimů kývání; (c) Tvarování horního povrchu svaru za různých režimů kývání.
Zlepšení špatného spojení bočních stěn:
K vadě nespálené boční stěny dochází při tradičním laserovém svařování středně silných plechů s úzkou mezerou. Je to způsobeno nerovnoměrným rozložením laserové energie v ústí, přičemž přívod tepla do středu drážky je velký a přívod tepla do boční stěny drážky je malý, což nemůže vést k dobré kombinaci. Klíčovým opatřením k řešení vady nespálené boční stěny je zvýšení přívodu tepla do boční stěny. Při laserovém svařování lze dosáhnout rozumnějšího rozložení energie laserového paprsku na povrchu obrobku pomocí kývání paprsku. Při změně šířky drážky se amplituda kývání paprsku upraví tak, aby odpovídala šířce drážky, a tím se dosáhne efektivního přívodu tepla do boční stěny.
2. Makroskopický snímek svaru od první vrstvy (L1) do sedmé vrstvy (L7) pro laserové svařování s oscilací nebo bez ní.
Snížení vad pórovitosti:
Inhibiční mechanismus laserového kmitání na svařovacích pórech lze připsat zlepšení stability malých otvorů a zlepšení tekutosti tekutého kovu. Obrázek 3 ukazuje chování proudění roztavené lázně, které vykazují stopovací částice během svařovacího procesu. Vrtání světelného paprsku způsobuje, že malý otvor vytváří vysokofrekvenční a vysokorychlostní rotační míchací pohyb, což podporuje přetékání bublin a má „zachycovací“ účinek na ztuhlé póry. Zároveň vírání světelného paprsku zvětšuje plochu malého otvoru a snižuje pravděpodobnost jeho nestabilitního kolapsu za vzniku bublin.
3. (a) a (b) trajektorie stopovacích částic během svařování; Plocha otvoru klíčové dírky: (c) bez kyvného laseru (d) kyvný laser.
Snížení počtu prasklin:
Tepelná trhlina je druh vady vzniklé během svařovacího procesu v důsledku interakce vnitřního napětí a metalurgických faktorů, která se často vyskytuje v tepelně ovlivněné zóně (HAZ) svařování. Vznik těchto trhlin souvisí s citlivostí materiálu při vysokých teplotách, svařovacím napětím a chemickým složením materiálu. Tradiční technologie laserového svařování může během svařovacího procesu způsobovat tepelné trhliny, a to zejména z následujících důvodů: Zaprvé, kvůli vysokému energetickému vstupu laserového svařování, což vede k rychlému ohřevu a ochlazování svařované oblasti, což má za následek velký tepelný gradient a tepelné napětí; Zadruhé, metalurgická reakce během svařovacího procesu může vést k segregaci nečistot s nízkým bodem tání, čímž vzniká křehká fáze a zvyšuje se citlivost na trhliny. A konečně, rychlé tuhnutí materiálu může vést k heterogenitě mikrostruktury a směr růstu sloupcových krystalů je od roztavené lázně do středu, jak je znázorněno na obrázku 4. V tomto případě se citlivost na praskání výrazně zvyšuje.
4. Režim tuhnutí při laserovém svařování (a) konvenční laserové svařování (b) kyvné laserové svařování.
Technologie oscilačního laserového svařování může účinně snížit nebo eliminovat výskyt horkých trhlin zavedením oscilačního laserového paprsku. Během procesu oscilačního laserového svařování může periodická oscilace laserového paprsku podpořit tok kovu v roztavené lázni, čímž se zlepšuje rovnoměrnost mikrostruktury a zrno roste souosě ve středu roztavené lázně, jak je znázorněno na obrázku 5. Tato souosá zrna fungují jako ochranná bariéra, která zabraňuje šíření trhlin, a fungují jako tepelně izolační vrstva, která zabraňuje dalšímu šíření trhlin. Zároveň oscilační laser pomáhá snižovat tvorbu křehké fáze v důsledku segregace součástí, čímž snižuje riziko tepelného praskání.
5. (A) charakteristiky mikrostruktury tuhnutí konvenčních laserových svarů (B) charakteristiky mikrostruktury tuhnutí laserových kývavých svarů (CCW).
Ve srovnání s laserovým svařováním samotavením se technologie kyvného laserového svařování ukázala jako účinný způsob, jak snížit tendenci k poréznosti a zlepšit defekty, jako je nestavení bočních stěn. Díky míchání paprsku na roztavenou lázeň má značné výhody ve zlepšení usazení mezer, zlepšení rovnoměrnosti mikrostruktury a zjemnění zrna. Použití technologie kyvného laserového svařování může rozšířit používání laserového svařování a lze dosáhnout efektivního a přesného laserového svařování u větších obrobků a širších svarů, což znamená, že se snižuje základní procesní a montážní přesnost výrobku.
Čas zveřejnění: 21. února 2025
