Дәстүрлі дәнекерлеу технологиясымен салыстырғанда,лазерлік дәнекерлеудәнекерлеудің дәлдігі, тиімділігі, сенімділігі, автоматтандыру және басқа аспектілері бойынша теңдесі жоқ артықшылықтарға ие. Соңғы жылдары ол автомобиль, энергетика, электроника және басқа да салаларда қарқынды дамып, 21 ғасырдағы ең перспективалы өндіріс технологияларының бірі болып саналады.
1. Қос сәулеге шолулазерлік дәнекерлеу
Қос сәулелілазерлік дәнекерлеуДәнекерлеу үшін бір лазерді екі бөлек жарық сәулелеріне бөлу үшін оптикалық әдістерді пайдалану немесе CO2 лазері, Nd: YAG лазері және жоғары қуатты жартылай өткізгіш лазер сияқты біріктіру үшін екі түрлі лазер түрін пайдалану болып табылады. Барлығын біріктіруге болады. Негізінен лазерлік дәнекерлеудің құрастыру дәлдігіне бейімделуін шешу, дәнекерлеу процесінің тұрақтылығын жақсарту және дәнекерлеудің сапасын жақсарту ұсынылды. Қос сәулелілазерлік дәнекерлеусәулелік энергияның арақатынасын, сәуленің аралығын және тіпті екі лазер сәулесінің энергияны бөлу үлгісін өзгерту, кілт саңылауының бар үлгісін және балқытылған бассейндегі сұйық металдың ағынының үлгісін өзгерту арқылы дәнекерлеу температурасының өрісін ыңғайлы және икемді түрде реттей алады. Дәнекерлеу процестерінің кең таңдауын қамтамасыз етеді. Оның үлкен артықшылықтары ғана емеслазерлік дәнекерлеуену, жылдам жылдамдық және жоғары дәлдік, сонымен қатар әдеттегі дәнекерлеу қиын материалдар мен қосылыстар үшін жарамды.лазерлік дәнекерлеу.
Екі сәулелік үшінлазерлік дәнекерлеу, біз алдымен қос сәулелі лазерді жүзеге асыру әдістерін талқылаймыз. Кешенді әдебиеттер қос сәулелік дәнекерлеуге қол жеткізудің екі негізгі жолы бар екенін көрсетеді: беріліс фокусы және шағылысу фокусы. Атап айтқанда, біреуі фокустау айналары және коллимациялық айналар арқылы екі лазердің бұрышы мен аралығын реттеу арқылы қол жеткізіледі. Екіншісіне лазер көзін пайдалану арқылы қол жеткізіледі, содан кейін қос сәулелерге қол жеткізу үшін шағылыстыратын айналар, трансмиссивті айналар және сына тәрізді айналар арқылы фокустау. Бірінші әдіс үшін негізінен үш пішін бар. Бірінші пішін - екі лазерді оптикалық талшықтар арқылы біріктіру және оларды бір коллимациялық айна мен фокустау айнасының астында екі түрлі сәулеге бөлу. Екіншісі, екі лазер лазер сәулелерін сәйкес дәнекерлеу бастары арқылы шығарады және қос сәуле дәнекерлеу бастарының кеңістіктік орнын реттеу арқылы қалыптасады. Үшінші әдіс - лазер сәулесі алдымен екі айна 1 және 2 арқылы бөлінеді, содан кейін сәйкесінше екі фокустау айнасы 3 және 4 арқылы фокусталады. Екі фокустық нүктенің арасындағы орын мен қашықтықты екі фокустау айнасының 3 және 4 бұрыштарын реттеу арқылы реттеуге болады. Екінші әдіс қос сәулелерге қол жеткізу үшін жарықты бөлу үшін қатты күйдегі лазерді пайдалану және бұрыш пен бұрышты реттеу және перспективалық айна және фокустау айнасы арқылы аралық. Төмендегі бірінші қатардағы соңғы екі сурет CO2 лазерінің спектроскопиялық жүйесін көрсетеді. Тегіс айна сына тәрізді айнамен ауыстырылады және қос сәулелік параллель жарыққа қол жеткізу үшін жарықты бөлу үшін фокустау айнасының алдына қойылады.
Қос арқалықтардың орындалуын түсінгеннен кейін, дәнекерлеу принциптері мен әдістерін қысқаша таныстырайық. Қос сәуледелазерлік дәнекерлеуБұл процесте үш жалпы сәуленің орналасуы бар, атап айтқанда сериялық орналасу, параллель орналасу және гибридті орналасу. мата, яғни дәнекерлеу бағытында да, дәнекерлеу тік бағытта да қашықтық бар. Суреттің соңғы жолында көрсетілгендей, сериялық дәнекерлеу процесінде әртүрлі нүктелік аралықта пайда болатын кішкентай тесіктер мен балқытылған бассейндердің әртүрлі пішіндеріне сәйкес оларды одан әрі бір балқымаларға бөлуге болады. Үш күй бар: бассейн, жалпы балқытылған бассейн және бөлінген балқытылған бассейн. Жалғыз балқытылған бассейннің және бөлінген балқытылған бассейннің сипаттамалары бір реттік балқыған бассейнге ұқсаслазерлік дәнекерлеу, сандық модельдеу диаграммасында көрсетілгендей. Түрлі түрлер үшін әртүрлі процесс әсерлері бар.
1-түрі: Белгілі бір аралық аралықта екі арқалық кілт тесігі бірдей балқытылған бассейнде жалпы үлкен кілттік саңылау жасайды; 1 түрі үшін бір жарық шоғы шағын тесік жасау үшін пайдаланылады, ал екінші жарық шоғы дәнекерлеу термиялық өңдеу үшін пайдаланылады, бұл жоғары көміртекті болат пен легирленген болаттың құрылымдық қасиеттерін тиімді жақсартуға мүмкіндік береді.
2-түрі: Бір балқытылған бассейндегі нүктелер аралығын арттырыңыз, екі арқалықты екі тәуелсіз кілттік саңылауға бөліңіз және балқытылған бассейннің ағынының үлгісін өзгертіңіз; 2 түрі үшін оның функциясы екі электронды сәулелік дәнекерлеуге тең, Сәйкес фокустық арақашықтықта дәнекерленген жік шашырауын және дұрыс емес дәнекерлеуді азайтады.
3-түрі: екі арқалықтың бірінің дәнекерлеу процесінде дәнекерлеуге дейінгі немесе дәнекерлеуден кейінгі өңдеуді орындау үшін жылу көзі ретінде, ал екінші сәулені пайдалану үшін нүктелер аралығын одан әрі ұлғайту және екі арқалықтың энергия қатынасын өзгерту. шағын тесіктерді жасау үшін қолданылады. 3-түрі үшін зерттеу екі арқалықтың кілт саңылауын құрайтынын анықтады, шағын саңылау оңай құламайды, ал дәнекерленген тігістің кеуектерін шығару оңай емес.
2. Дәнекерлеу процесінің дәнекерлеу сапасына әсері
Дәнекерлеу тігісінің қалыптасуына сериялық сәуле-энергия қатынасының әсері
Лазердің қуаты 2 кВт болғанда, дәнекерлеу жылдамдығы 45 мм/с, дефокус мөлшері 0 мм, сәуле аралығы 3 мм болса, RS өзгерткенде дәнекерлеу бетінің пішіні (RS= 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) келесідей болады. суретте көрсетілген. RS=0,50 және 2,00 кезінде дәнекерленген жік үлкен дәрежеде шұңқырланады, ал дәнекерлеу жиегінің жиегінде кәдімгі балық қабыршақтарының үлгілерін қалыптастырмай, көбірек шашыраңқы болады. Себебі сәуленің энергиясының қатынасы тым аз немесе тым үлкен болғанда, лазер энергиясы тым шоғырланған, бұл дәнекерлеу процесі кезінде лазер саңылауының айтарлықтай тербелуіне әкеледі және будың кері айналу қысымы балқытылған заттың лақтырылуына және шашырауына әкеледі. балқытылған бассейндегі бассейндік металл; Жылудың шамадан тыс түсуі алюминий қорытпасы жағындағы балқытылған бассейннің ену тереңдігін тым үлкен етіп, ауырлық күшінің әсерінен депрессияны тудырады. RS=0,67 және 1,50 кезінде дәнекерлеу бетіндегі балық қабыршақтарының үлгісі біркелкі болады, дәнекерлеу пішіні әдемірек болады және дәнекерлеу бетінде көрінетін дәнекерлеудің ыстық жарықтары, кеуектер және басқа дәнекерлеу ақаулары болмайды. Әр түрлі сәулелік энергия коэффициенттерімен RS дәнекерленген жіктердің көлденең қимасының пішіндері суретте көрсетілгендей. Дәнекерленген жіктердің көлденең қимасы әдеттегі «шарап шыны пішінінде» болады, бұл дәнекерлеу процесінің лазерлік терең ену дәнекерлеу режимінде жүзеге асырылатынын көрсетеді. RS алюминий қорытпасы жағындағы дәнекерлеудің P2 ену тереңдігіне маңызды әсер етеді. Сәуле энергиясының қатынасы RS=0,5 болғанда, P2 1203,2 мкм құрайды. Сәулелік энергия коэффициенті RS=0,67 және 1,5 болғанда, P2 айтарлықтай төмендейді, бұл сәйкесінше 403,3 микрон және 93,6 микрон. Арқалық энергия коэффициенті RS=2 болғанда, қосылыстың көлденең қимасының дәнекерлеу тігісінің ену тереңдігі 1151,6 мкм құрайды.
Параллель сәуле-энергия қатынасының дәнекерлеу тігісінің қалыптасуына әсері
Лазердің қуаты 2,8 кВт, дәнекерлеу жылдамдығы 33 мм/с, дефокус мөлшері 0 мм, сәуле аралығы 1 мм болғанда дәнекерлеу беті сәуленің энергиясының қатынасын өзгерту арқылы алынады (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5). , 2, 4) Сыртқы түрі суретте көрсетілген. RS=2 болғанда, дәнекерленген жік бетіндегі балық қабыршағының үлгісі салыстырмалы түрде дұрыс емес. Басқа бес түрлі сәулелік энергия қатынасы арқылы алынған дәнекерлеудің беті жақсы қалыптасқан және кеуектер мен шашырау сияқты көрінетін ақаулар жоқ. Сондықтан сериялық қос сәулемен салыстырғандалазерлік дәнекерлеу, параллель қос арқалықтарды пайдаланатын дәнекерлеу беті біркелкі және әдемі. RS=0,25 болғанда, дәнекерленген тігісте аздап депрессия болады; арқалық энергиясының қатынасы бірте-бірте артқан сайын (RS=0,5, 0,67 және 1,5), дәнекерленген тігістің беті біркелкі болады және депрессия пайда болмайды; алайда, сәулелік энергияның қатынасы одан әрі артқанда (RS=1,50, 2,00), бірақ дәнекерлеудің бетінде ойыстар пайда болады. Сәулелік энергия коэффициенті RS=0,25, 1,5 және 2 болғанда, дәнекерлеудің көлденең қимасының пішіні «шарап шыны тәрізді» болады; RS=0,50, 0,67 және 1 болғанда, дәнекерленген тігістің көлденең қимасының пішіні «шұңқырлы» болады. RS=4 болғанда дәнекерленген жіктің түбінде тек жарықтар ғана емес, сонымен қатар дәнекерлеудің ортаңғы және төменгі бөлігінде кейбір кеуектер пайда болады. RS=2 кезінде дәнекерленген жік ішінде үлкен технологиялық кеуектер пайда болады, бірақ ешқандай жарықтар пайда болмайды. RS=0,5, 0,67 және 1,5 кезінде алюминий қорытпасы жағындағы дәнекерлеудің P2 ену тереңдігі кішірек, ал дәнекерлеудің көлденең қимасы жақсы қалыптасады және дәнекерлеудің айқын ақаулары түзілмейді. Бұл параллельді қос сәулелі лазерлік дәнекерлеу кезінде сәулелік энергияның қатынасы дәнекерлеу тігісінің енуіне және дәнекерлеу ақауларына да маңызды әсер ететінін көрсетеді.
Параллельді арқалық – дәнекерлеу тігісінің қалыптасуына арқалық аралықтарының әсері
Лазердің қуаты 2,8 кВт, дәнекерлеу жылдамдығы 33 мм/с, дефокус мөлшері 0 мм, сәуленің энергиясының қатынасы RS=0,67 болғанда, алу үшін сәуле аралығын өзгертіңіз (d=0,5мм, 1мм, 1,5мм, 2мм). суретте көрсетілгендей дәнекерлеу бетінің морфологиясы. d=0,5мм, 1мм, 1,5мм, 2мм болғанда дәнекерленген жіктің беті тегіс және тегіс, пішіні әдемі болады; дәнекерленген тігістің балық масштабының үлгісі қалыпты және әдемі және көрінетін тесіктер, жарықтар және басқа ақаулар жоқ. Сондықтан, төрт сәулелік аралық жағдайында дәнекерлеу беті жақсы қалыптасады. Сонымен қатар, d=2 мм болған кезде екі түрлі дәнекерлеу тігісі пайда болады, бұл екі параллель лазер сәулесінің балқытылған бассейнге енді әсер етпейтінін және тиімді қос сәулелі лазерлік гибридті дәнекерлеуді құра алмайтынын көрсетеді. Арқалық аралық 0,5 мм болғанда, дәнекерлеу «шұңқыр тәрізді», алюминий қорытпасы жағындағы дәнекерлеудің P2 ену тереңдігі 712,9 мкм құрайды, дәнекерленген жік ішінде жарықтар, кеуектер және басқа ақаулар болмайды. Арқалық аралық ұлғайған сайын алюминий қорытпасы жағындағы дәнекерлеудің P2 ену тереңдігі айтарлықтай төмендейді. Арқалық аралық 1 мм болғанда, алюминий қорытпасы жағында дәнекерлеудің ену тереңдігі небәрі 94,2 микронды құрайды. Арқалық аралық одан әрі ұлғайған сайын, дәнекерленген жік алюминий қорытпасы жағында тиімді енуді қалыптастырмайды. Сондықтан, сәуленің аралығы 0,5 мм болғанда, қос сәулелік рекомбинация әсері ең жақсы болады. Сәуле аралығы ұлғайған сайын дәнекерлеуге түсетін жылу күрт төмендейді, ал екі сәулелік лазердің рекомбинация әсері бірте-бірте нашарлайды.
Дәнекерлеу морфологиясының айырмашылығы дәнекерлеу процесі кезінде балқытылған бассейннің әртүрлі ағыны мен салқындату қатаюынан туындайды. Сандық модельдеу әдісі балқытылған бассейннің кернеулік талдауын анағұрлым интуитивті етіп қана қоймайды, сонымен қатар эксперименттік шығындарды азайтады. Төмендегі суретте бүйірлік балқыма бассейніндегі бір сәулелік, әртүрлі орналасулар және нүктелер арасындағы өзгерістер көрсетілген. Негізгі қорытындыларға мыналар жатады: (1) Бір сәулелік кезінделазерлік дәнекерлеупроцесс, балқытылған бассейн тесігінің тереңдігі ең терең, саңылаулардың құлау құбылысы бар, саңылау қабырғасы біркелкі емес, саңылау қабырғасының жанында ағын өрісінің таралуы біркелкі емес; балқытылған бассейннің артқы бетінің жанында Қайта ағыны күшті, ал балқытылған бассейннің түбінде жоғары қарай қайта ағу бар; беткі балқытылған бассейннің ағын өрісінің таралуы салыстырмалы түрде біркелкі және баяу, ал балқытылған бассейннің ені тереңдік бағыты бойынша біркелкі емес. Қосарлы сәуледегі кішкене тесіктер арасындағы балқытылған бассейндегі қабырғаның кері қысымынан туындаған бұзылулар бар.лазерлік дәнекерлеу, және ол әрқашан шағын тесіктердің тереңдік бағыты бойынша бар. Екі сәуленің арасындағы қашықтық ұлғайған сайын, сәуленің энергия тығыздығы бірте-бірте бір шыңнан қос шың күйіне ауысады. Екі шыңның арасында минималды мән бар, ал энергия тығыздығы бірте-бірте азаяды. (2) Қосарлылық үшінлазерлік дәнекерлеу, дақ аралығы 0-0,5 мм болғанда, балқытылған бассейннің шағын саңылауларының тереңдігі аздап азаяды және жалпы балқытылған бассейн ағынының мінез-құлқы бір сәулелікпен ұқсас болады.лазерлік дәнекерлеу; нүктелер аралығы 1 мм-ден жоғары болғанда, кішкене тесіктер толығымен бөлінеді және дәнекерлеу процесі кезінде екі лазер арасында өзара әрекеттесу жоқ дерлік, бұл 1750 Вт қуаты бар екі қатарынан/екі параллель бір сәулелік лазерлік дәнекерлеуге тең. Алдын ала қыздыру әсері дерлік жоқ және балқытылған бассейн ағынының әрекеті бір сәулелік лазермен дәнекерлеуге ұқсас. (3) Дақтар аралығы 0,5-1мм болғанда, кіші саңылаулардың қабырға беті екі орналасуда тегіс болады, ұсақ тесіктердің тереңдігі бірте-бірте азаяды, ал түбі бірте-бірте бөлінеді. Кішкентай саңылаулар мен беткі балқытылған бассейннің ағыны арасындағы бұзылу 0,8 мм. Ең күшті. Сериялық дәнекерлеу үшін балқытылған бассейннің ұзындығы бірте-бірте артады, ені дақ аралығы 0,8 мм болғанда ең үлкен болады, ал алдын ала қыздыру әсері нүктелік аралық 0,8 мм болғанда айқын болады. Марангони күшінің әсері бірте-бірте әлсіреп, балқыған бассейннің екі жағына көбірек металл сұйықтығы ағады. Балқыма енін бөлуді біркелкі етіңіз. Параллель дәнекерлеу үшін балқытылған бассейннің ені бірте-бірте артады, ал ұзындығы максималды 0,8 мм, бірақ алдын ала қыздыру әсері жоқ; марангони күшінен туындаған бетке жақын қайта ағын әрқашан болады, ал шағын тесік түбіндегі төмен қарай қайта ағын бірте-бірте жоғалады; көлденең қима ағынының өрісі соншалықты жақсы емес Ол сериялы күшті, бұзылу балқыған бассейннің екі жағындағы ағынға әрең әсер етеді және балқыма ені біркелкі емес таралады.
Хабарлама уақыты: 12 қазан 2023 ж
