Негізінен бейімделуді шешу үшін қос сәулелі дәнекерлеу әдісі ұсыныладылазерлік дәнекерлеужинау дәлдігіне, дәнекерлеу процесінің тұрақтылығын жақсартуға және дәнекерлеу сапасын жақсартуға, әсіресе жұқа пластиналы дәнекерлеу және алюминий қорытпасынан дәнекерлеу үшін. Қос сәулелі лазерлік дәнекерлеу бірдей лазерді дәнекерлеу үшін екі бөлек жарық сәулесіне бөлу үшін оптикалық әдістерді қолдана алады. Сондай-ақ, біріктіру үшін екі түрлі лазер түрін, CO2 лазерін, Nd:YAG лазерін және жоғары қуатты жартылай өткізгіш лазерді пайдалануға болады. Сәуле энергиясын, сәуле аралығын және тіпті екі сәуленің энергия таралу үлгісін өзгерту арқылы дәнекерлеу температурасы өрісін ыңғайлы және икемді түрде реттеуге болады, бұл балқытылған бассейндегі тесіктердің болу үлгісін және сұйық металдың ағын үлгісін өзгертеді, дәнекерлеу процесі үшін жақсы шешім ұсынады. Таңдаудың кең кеңістігі бір сәулелі лазерлік дәнекерлеумен салыстыруға келмейді. Ол тек үлкен лазерлік дәнекерлеу енуінің, жылдам жылдамдықтың және жоғары дәлдіктің артықшылықтарына ғана емес, сонымен қатар дәстүрлі лазерлік дәнекерлеумен дәнекерлеу қиын материалдар мен қосылыстарға үлкен бейімделгіштікке ие.
принципіқос сәулелі лазерлік дәнекерлеу
Қос сәулелі дәнекерлеу дегеніміз - дәнекерлеу процесінде бір уақытта екі лазер сәулесін пайдалану. Сәуленің орналасуы, сәуле аралығы, екі сәуле арасындағы бұрыш, фокустау орны және екі сәуленің энергия қатынасы қос сәулелі лазерлі дәнекерлеудегі маңызды параметрлер. параметр. Әдетте, дәнекерлеу процесінде қос сәулелерді орналастырудың екі жолы бар. Суретте көрсетілгендей, біреуі дәнекерлеу бағыты бойынша тізбектей орналастырылады. Бұл орналасу балқытылған бассейннің салқындату жылдамдығын төмендетуі мүмкін. Дәнекерлеудің қатаю үрдісін және кеуектердің пайда болуын азайтады. Екіншісі - дәнекерлеу саңылауына бейімделуді жақсарту үшін оларды дәнекерлеудің екі жағында қатар немесе көлденең орналастыру.
Қос сәулелі лазерлік дәнекерлеу принципі
Қос сәулелі дәнекерлеу дегеніміз - дәнекерлеу процесінде бір уақытта екі лазер сәулесін пайдалану. Сәуленің орналасуы, сәуле аралығы, екі сәуле арасындағы бұрыш, фокустау орны және екі сәуленің энергия қатынасы қос сәулелі лазерлі дәнекерлеудегі маңызды параметрлер. параметр. Әдетте, дәнекерлеу процесінде қос сәулелерді орналастырудың екі жолы бар. Суретте көрсетілгендей, біреуі дәнекерлеу бағыты бойынша тізбектей орналастырылады. Бұл орналасу балқытылған бассейннің салқындату жылдамдығын төмендетуі мүмкін. Дәнекерлеудің қатаю үрдісін және кеуектердің пайда болуын азайтады. Екіншісі - дәнекерлеу саңылауына бейімделуді жақсарту үшін оларды дәнекерлеудің екі жағында қатар немесе көлденең орналастыру.
Тандемдік орналастырылған қос сәулелі лазерлік дәнекерлеу жүйесі үшін төмендегі суретте көрсетілгендей, алдыңғы және артқы сәулелер арасындағы қашықтыққа байланысты үш түрлі дәнекерлеу механизмі бар.
1. Бірінші типтегі дәнекерлеу механизмінде екі жарық шоғының арасындағы қашықтық салыстырмалы түрде үлкен. Бір жарық шоғының энергия тығыздығы жоғары және пісіру кезінде кілт тесіктерін жасау үшін дайындаманың бетіне бағытталған; екінші жарық шоғының энергия тығыздығы аз. Тек пісіруге дейінгі немесе пісіруден кейінгі термиялық өңдеу үшін жылу көзі ретінде қолданылады. Бұл пісіру механизмін пайдаланып, пісіру бассейнінің салқындату жылдамдығын белгілі бір диапазонда басқаруға болады, бұл жоғары көміртекті болат, қорытпалы болат және т.б. сияқты жарықшақ сезімталдығы жоғары кейбір материалдарды пісіруге пайдалы және пісірудің беріктігін де жақсарта алады.
2. Екінші типтегі дәнекерлеу механизмінде екі жарық сәулесінің арасындағы фокустық қашықтық салыстырмалы түрде аз. Екі жарық сәулесі дәнекерлеу бассейнінде екі тәуелсіз кілт тесігін тудырады, бұл сұйық металдың ағын схемасын өзгертеді және ұсталуды болдырмауға көмектеседі. Бұл жиектер мен дәнекерлеу моншақтарының дөңестері сияқты ақаулардың пайда болуын болдырмайды және дәнекерлеудің қалыптасуын жақсартады.
3. Үшінші типтегі дәнекерлеу механизмінде екі жарық сәулесінің арақашықтығы өте аз. Бұл кезде екі жарық сәулесі дәнекерлеу бассейнінде бірдей кілт тесігін жасайды. Бір сәулелі лазерлік дәнекерлеумен салыстырғанда, кілт тесігінің өлшемі үлкейіп, жабу оңай болмағандықтан, дәнекерлеу процесі тұрақтырақ болады және газды шығару оңайырақ болады, бұл тесіктер мен шашырауды азайтуға, үздіксіз, біркелкі және әдемі дәнекерлеулерді алуға пайдалы.
Дәнекерлеу процесінде екі лазер сәулесін бір-біріне белгілі бір бұрышпен жасауға болады. Дәнекерлеу механизмі параллель қос сәулелі дәнекерлеу механизміне ұқсас. Сынақ нәтижелері көрсеткендей, бір-біріне 30° бұрышы және 1~2 мм қашықтықтағы екі жоғары қуатты OO пайдалану арқылы лазер сәулесі воронка тәрізді кілт тесігін алуға болады. Кілт тесігінің өлшемі үлкенірек және тұрақтырақ, бұл дәнекерлеу сапасын тиімді түрде жақсарта алады. Практикалық қолдануда екі жарық сәулесінің өзара үйлесімін әртүрлі дәнекерлеу жағдайларына сәйкес өзгертуге болады, бұл әртүрлі дәнекерлеу процестеріне қол жеткізуге мүмкіндік береді.
6. Қос сәулелі лазерлік дәнекерлеуді енгізу әдісі
Қос сәулелерді алуды екі түрлі лазер сәулелерін біріктіру арқылы алуға болады немесе бір лазер сәулесін оптикалық спектрометрия жүйесін пайдаланып дәнекерлеу үшін екі лазер сәулесіне бөлуге болады. Жарық сәулесін әртүрлі қуаттағы екі параллель лазер сәулесіне бөлу үшін спектроскопты немесе қандай да бір арнайы оптикалық жүйені пайдалануға болады. Суретте фокустау айнасын сәуле бөлгіш ретінде пайдаланатын жарықты бөлу принциптерінің екі схемалық диаграммасы көрсетілген.
Сонымен қатар, шағылыстырғышты сәуле бөлгіш ретінде де пайдалануға болады, ал оптикалық жолдағы соңғы шағылыстырғышты сәуле бөлгіш ретінде пайдалануға болады. Шағылыстырғыштың бұл түрі шатыр типті шағылыстырғыш деп те аталады. Оның шағылыстырғыш беті тегіс емес, екі жазықтықтан тұрады. Екі шағылыстырғыш беттің қиылысу сызығы суретте көрсетілгендей, айна бетінің ортасында, шатыр жотасына ұқсас орналасқан. Параллель жарық сәулесі спектроскопқа түседі, екі жазықтықпен әр түрлі бұрыштарда шағылысып, екі жарық сәулесін құрайды және фокустау айнасының әр түрлі позицияларына түседі. Фокустаудан кейін дайындаманың бетінде белгілі бір қашықтықта екі жарық сәулесі алынады. Екі шағылыстырғыш бет пен шатырдың орналасуы арасындағы бұрышты өзгерту арқылы әр түрлі фокустау қашықтығы мен орналасуы бар бөлінген жарық сәулелерін алуға болады.
Екі түрлі түрін қолданған кезделазер сәулелері tҚос сәулені қалыптастыру үшін көптеген комбинациялар бар. Негізгі дәнекерлеу жұмыстары үшін Гаусс энергиясын бөлуі бар жоғары сапалы CO2 лазерін, ал термиялық өңдеу жұмыстарына көмектесу үшін тікбұрышты энергия бөлуі бар жартылай өткізгіш лазерді пайдалануға болады. Бір жағынан, бұл комбинация үнемдірек. Екінші жағынан, екі жарық сәулесінің қуатын тәуелсіз реттеуге болады. Әртүрлі қосылыс формалары үшін лазер мен жартылай өткізгіш лазердің қабаттасу орнын реттеу арқылы реттелетін температура өрісін алуға болады, бұл дәнекерлеуге өте қолайлы. Процесті басқару. Сонымен қатар, YAG лазері мен CO2 лазерін дәнекерлеу үшін қос сәулеге біріктіруге болады, дәнекерлеу үшін үздіксіз лазер мен импульстік лазерді біріктіруге болады, ал дәнекерлеу үшін фокусталған сәуле мен дефокусталған сәулені біріктіруге болады.
7. Қос сәулелі лазерлік дәнекерлеу принципі
3.1 Гальванизацияланған парақтарды қос сәулелі лазермен пісіру
Мырышталған болат парағы автомобиль өнеркәсібінде ең көп қолданылатын материал болып табылады. Болаттың балқу температурасы шамамен 1500°C, ал мырыштың қайнау температурасы тек 906°C. Сондықтан, балқыту дәнекерлеу әдісін қолданған кезде әдетте көп мөлшерде мырыш буы пайда болады, бұл дәнекерлеу процесінің тұрақсыздығына әкеледі, дәнекерлеуде тесіктер пайда болады. Тізбектік қосылыстар үшін мырышталған қабаттың ұшып кетуі тек жоғарғы және төменгі беттерде ғана емес, сонымен қатар қосылыс бетінде де болады. Дәнекерлеу процесінде мырыш буы кейбір жерлерде балқытылған бассейн бетінен тез шығады, ал басқа жерлерде мырыш буының балқытылған бассейннен шығуы қиын. Бассейн бетінде дәнекерлеу сапасы өте тұрақсыз.
Қос сәулелі лазерлік дәнекерлеу мырыш буынан туындаған дәнекерлеу сапасының мәселелерін шеше алады. Бір әдіс - мырыш буының шығуын жеңілдету үшін екі сәуленің энергиясын сәйкестендіру арқылы балқытылған бассейннің болу уақытын және салқындату жылдамдығын бақылау; екінші әдіс - мырыш буын алдын ала тесу немесе ойық жасау арқылы босату. 6-31 суретте көрсетілгендей, CO2 лазері дәнекерлеу үшін қолданылады. YAG лазері CO2 лазерінің алдында орналасқан және тесіктерді бұрғылау немесе ойықтарды кесу үшін қолданылады. Алдын ала өңделген тесіктер немесе ойықтар кейінгі дәнекерлеу кезінде пайда болған мырыш буының шығу жолын қамтамасыз етеді, оның балқытылған бассейнде қалуына және ақаулардың пайда болуына жол бермейді.
3.2 Алюминий қорытпасын қос сәулелі лазермен пісіру
Алюминий қорытпасынан жасалған материалдардың ерекше өнімділік сипаттамаларына байланысты лазерлік дәнекерлеуді қолдануда келесі қиындықтар бар [39]: алюминий қорытпасында лазердің сіңіру жылдамдығы төмен, ал CO2 лазерлік сәуле бетінің бастапқы шағылыстыруы 90%-дан асады; алюминий қорытпасынан жасалған лазерлік дәнекерлеу жіктері оңай пайда болады. Кеуектілік, жарықтар; дәнекерлеу кезінде қорытпа элементтерінің жануы және т.б. Бір лазерлік дәнекерлеуді қолданған кезде кілт тесігін орнату және тұрақтылықты сақтау қиын. Қос сәулелі лазерлік дәнекерлеу кілт тесігінің өлшемін ұлғайта алады, бұл кілт тесігінің жабылуын қиындатады, бұл газдың шығуына пайдалы. Сондай-ақ, ол салқындату жылдамдығын төмендетіп, тесіктер мен дәнекерлеу жарықтарының пайда болуын азайта алады. Дәнекерлеу процесі тұрақтырақ болғандықтан және шашыраңқылық мөлшері азайғандықтан, алюминий қорытпаларын қос сәулелі дәнекерлеу арқылы алынған дәнекерлеу бетінің пішіні бір сәулелі дәнекерлеуге қарағанда айтарлықтай жақсы. 6-32-суретте CO2 бір сәулелі лазерлік және қос сәулелі лазерлік дәнекерлеуді қолдана отырып, 3 мм қалыңдықтағы алюминий қорытпасынан жасалған түйіспелі дәнекерлеу жігінің сыртқы түрі көрсетілген.
Зерттеулер көрсеткендей, қалыңдығы 2 мм 5000 сериялы алюминий қорытпасын дәнекерлеген кезде, екі арқалық арасындағы қашықтық 0,6 ~ 1,0 мм болғанда, дәнекерлеу процесі салыстырмалы түрде тұрақты болады және пайда болған кілт тесігі үлкенірек болады, бұл дәнекерлеу процесінде магнийдің булануына және шығуына ықпал етеді. Егер екі арқалық арасындағы қашықтық тым аз болса, бір арқалықтың дәнекерлеу процесі тұрақты болмайды. Егер қашықтық тым үлкен болса, 6-33 суретте көрсетілгендей, дәнекерлеу енуіне әсер етеді. Сонымен қатар, екі арқалықтың энергия қатынасы да дәнекерлеу сапасына үлкен әсер етеді. Аралығы 0,9 мм болатын екі арқалық дәнекерлеу үшін тізбектей орналастырылған кезде, алдыңғы арқалықтың энергиясын тиісті түрде арттыру керек, сонда екі арқалықтың алдындағы және кейінгі энергия қатынасы 1:1-ден асады. Дәнекерлеу тігісінің сапасын жақсарту, балқу аймағын арттыру және дәнекерлеу жылдамдығы жоғары болған кезде тегіс және әдемі дәнекерлеу тігісін алу пайдалы.
3.3 Қалыңдығы бірдей емес пластиналарды қос арқалықпен дәнекерлеу
Өнеркәсіптік өндірісте біріктірілген пластинаны қалыптастыру үшін әртүрлі қалыңдықтағы және пішіндегі екі немесе одан да көп металл пластиналарды дәнекерлеу қажет болады. Әсіресе автомобиль өндірісінде арнайы дәнекерленген дайындамаларды қолдану кең таралуда. Әртүрлі сипаттамалары, беткі жабындары немесе қасиеттері бар пластиналарды дәнекерлеу арқылы беріктікті арттыруға, шығын материалдарын азайтуға және сапасын төмендетуге болады. Әртүрлі қалыңдықтағы пластиналарды лазерлік дәнекерлеу әдетте панельдік дәнекерлеуде қолданылады. Негізгі мәселе - дәнекерленетін пластиналарды жоғары дәлдіктегі жиектермен алдын ала дайындау және жоғары дәлдіктегі құрастыруды қамтамасыз ету. Қалыңдығы бірдей емес пластиналарды қос сәулелі дәнекерлеуді қолдану пластина саңылауларының, түйіспе қосылыстарының, салыстырмалы қалыңдықтардың және пластина материалдарының әртүрлі өзгерістеріне бейімделе алады. Ол үлкен жиектері мен саңылауларының төзімділігі бар пластиналарды дәнекерлей алады және дәнекерлеу жылдамдығы мен дәнекерлеу сапасын жақсарта алады.
Шуангуандунның қалыңдығы бірдей емес пластиналарды дәнекерлеуінің негізгі процесінің параметрлерін суретте көрсетілгендей дәнекерлеу параметрлері мен пластина параметрлеріне бөлуге болады. Дәнекерлеу параметрлеріне екі лазер сәулесінің қуаты, дәнекерлеу жылдамдығы, фокустау орны, дәнекерлеу басының бұрышы, қос сәулелі түйіспенің сәуле айналу бұрышы және дәнекерлеу ығысуы және т.б. кіреді. Тақта параметрлеріне материал өлшемі, өнімділік, кесу жағдайлары, тақта саңылаулары және т.б. кіреді. Екі лазер сәулесінің қуатын әртүрлі дәнекерлеу мақсаттарына сәйкес бөлек реттеуге болады. Тұрақты және тиімді дәнекерлеу процесіне қол жеткізу үшін фокустау орны әдетте жұқа пластинаның бетінде орналасады. Дәнекерлеу басының бұрышы әдетте шамамен 6 болып таңдалады. Егер екі пластинаның қалыңдығы салыстырмалы түрде үлкен болса, оң дәнекерлеу басының бұрышын пайдалануға болады, яғни суретте көрсетілгендей, лазер жұқа пластинаға қарай еңкейтіледі; пластинаның қалыңдығы салыстырмалы түрде аз болған кезде теріс дәнекерлеу басының бұрышын пайдалануға болады. Дәнекерлеу ығысуы лазер фокусы мен қалың пластинаның шеті арасындағы қашықтық ретінде анықталады. Дәнекерлеу ығысуын реттеу арқылы дәнекерлеу ойығының мөлшерін азайтуға және жақсы дәнекерлеу көлденең қимасын алуға болады.
Үлкен саңылаулары бар пластиналарды дәнекерлеу кезінде, жақсы саңылауды толтыру мүмкіндігін алу үшін қос сәуле бұрышын айналдыру арқылы тиімді сәуле қыздыру диаметрін арттыруға болады. Дәнекерлеу жігінің жоғарғы бөлігінің ені екі лазер сәулесінің тиімді сәуле диаметрімен, яғни сәуленің айналу бұрышымен анықталады. Айналу бұрышы неғұрлым үлкен болса, қос сәуленің қыздыру диапазоны соғұрлым кең болады және дәнекерлеу жігінің жоғарғы бөлігінің ені соғұрлым үлкен болады. Екі лазер сәулесі дәнекерлеу процесінде әртүрлі рөл атқарады. Біреуі негізінен тігіске ену үшін қолданылады, ал екіншісі негізінен саңылауды толтыру үшін қалың пластина материалын балқыту үшін қолданылады. 6-35-суретте көрсетілгендей, оң сәуле айналу бұрышы кезінде (алдыңғы сәуле қалың пластинаға, артқы сәуле дәнекерлеуге әсер етеді), алдыңғы сәуле материалды қыздыру және балқыту үшін қалың пластинаға түседі, ал келесісі Лазер сәулесі енуді тудырады. Алдыңғы жағындағы бірінші лазер сәулесі қалың пластинаны тек ішінара еріте алады, бірақ ол дәнекерлеу процесіне үлкен үлес қосады, себебі ол саңылауды жақсы толтыру үшін қалың пластинаның бүйірін ерітіп қана қоймай, сонымен қатар қосылыс материалын алдын ала біріктіреді, осылайша келесі арқалықтарды қосылыстар арқылы дәнекерлеу оңайырақ болады, бұл жылдам дәнекерлеуге мүмкіндік береді. Теріс айналу бұрышы бар қос сәулелі дәнекерлеуде (алдыңғы арқалық дәнекерлеуге, ал артқы арқалық қалың пластинаға әсер етеді), екі арқалық мүлдем қарама-қарсы әсерге ие. Бірінші арқалық қосылысты ерітеді, ал екінші арқалық оны толтыру үшін қалың пластинаны ерітеді. Бұл жағдайда алдыңғы арқалық суық пластина арқылы дәнекерлеу үшін қажет, ал дәнекерлеу жылдамдығы оң сәуленің айналу бұрышын пайдаланудан баяу. Алдыңғы арқалықтың алдын ала қыздыру әсеріне байланысты, соңғы арқалық бірдей қуатпен қалыңырақ пластина материалын ерітеді. Бұл жағдайда соңғы лазер сәулесінің қуатын тиісті түрде азайту керек. Салыстырмалы түрде, оң сәуленің айналу бұрышын пайдалану дәнекерлеу жылдамдығын тиісті түрде арттыруы мүмкін, ал теріс сәуленің айналу бұрышын пайдалану саңылауды жақсырақ толтыруға қол жеткізуі мүмкін. 6-36-суретте дәнекерлеудің көлденең қимасына әртүрлі сәуленің айналу бұрыштарының әсері көрсетілген.
3.4 Үлкен қалың пластиналарды қос сәулелі лазермен пісіру Лазер қуатының деңгейі мен сәуле сапасының жақсаруымен үлкен қалың пластиналарды лазермен пісіру шындыққа айналды. Дегенмен, жоғары қуатты лазерлер қымбат болғандықтан және үлкен қалың пластиналарды пісіру үшін әдетте толтырғыш металл қажет болғандықтан, нақты өндірісте белгілі бір шектеулер бар. Қос сәулелі лазермен пісіру технологиясын қолдану лазер қуатын арттырып қана қоймай, сонымен қатар тиімді сәулені қыздыру диаметрін арттырып, толтырғыш сымын балқыту мүмкіндігін арттырып, лазерлік кілт тесігін тұрақтандырып, пісіру тұрақтылығын жақсартып, пісіру сапасын жақсарта алады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 29 сәуір
