Сварка — это процесс соединения двух или более металлов путем нагрева. Как правило, сварка включает нагрев материала до точки плавления, чтобы основной металл расплавился и заполнил зазоры между соединениями, образуя прочное соединение. Лазерная сварка — это метод соединения, использующий лазер в качестве источника тепла.
В качестве примера рассмотрим квадратный корпус силовой батареи: сердечник батареи соединен лазером через множество частей. В процессе лазерной сварки прочность соединения материалов, эффективность производства и процент брака являются тремя наиболее важными факторами для отрасли. Прочность соединения материалов может быть отражена глубиной и шириной металлографического проникновения (тесно связанными с источником лазерного излучения); эффективность производства в основном зависит от возможностей обработки источника лазерного излучения; процент брака в основном зависит от выбора источника лазерного излучения; поэтому в данной статье рассматриваются наиболее распространенные на рынке источники. Проводится простое сравнение нескольких источников лазерного излучения в надежде помочь разработчикам технологических процессов.
Потому чтолазерная сваркаПо сути, это процесс преобразования света в тепло, в котором задействованы несколько ключевых параметров: качество луча (BBP, M2, угол расходимости), плотность энергии, диаметр сердечника, форма распределения энергии, адаптивная сварочная головка, технологическое окно обработки и обрабатываемые материалы. Для анализа и сравнения источников лазерного излучения с этих направлений в основном используются технологические окна и обрабатываемые материалы.
Сравнение одномодовых и многомодовых лазеров
Определение одномодового и многомодового режимов:
Одномодовый режим означает единое распределение энергии лазера в двумерной плоскости, тогда как многомодовый режим означает пространственное распределение энергии, образованное суперпозицией нескольких распределений. Как правило, величина коэффициента качества пучка M2 может использоваться для определения того, является ли выходной сигнал волоконного лазера одномодовым или многомодовым: M2 менее 1,3 — это чисто одномодовый лазер, M2 от 1,3 до 2,0 — это квазиодномодовый лазер (немодовый), а M2 более 2,0 — для многомодовых лазеров.
Потому чтолазерная сваркаПо сути, это процесс преобразования света в тепло, в котором задействованы несколько ключевых параметров: качество луча (BBP, M2, угол расходимости), плотность энергии, диаметр сердечника, форма распределения энергии, адаптивная сварочная головка, технологическое окно обработки и обрабатываемые материалы. Для анализа и сравнения источников лазерного излучения с этих направлений в основном используются технологические окна и обрабатываемые материалы.
Сравнение одномодовых и многомодовых лазеров
Определение одномодового и многомодового режимов:
Одномодовый режим означает единое распределение энергии лазера в двумерной плоскости, тогда как многомодовый режим означает пространственное распределение энергии, образованное суперпозицией нескольких распределений. Как правило, величина коэффициента качества пучка M2 может использоваться для определения того, является ли выходной сигнал волоконного лазера одномодовым или многомодовым: M2 менее 1,3 — это чисто одномодовый лазер, M2 от 1,3 до 2,0 — это квазиодномодовый лазер (немодовый), а M2 более 2,0 — для многомодовых лазеров.
Как показано на рисунке: на рисунке b показано распределение энергии одной основной моды, причем распределение энергии в любом направлении, проходящем через центр окружности, имеет форму гауссовой кривой. На рисунке a показано многомодовое распределение энергии, которое представляет собой пространственное распределение энергии, образованное суперпозицией нескольких отдельных лазерных мод. Результатом многомодовой суперпозиции является кривая с плоской вершиной.
Типичный одномодовый лазер: IPG YLR-2000-SM, где SM — аббревиатура от Single Mode (одномодовый). В расчетах используется коллимированный фокус 150-250 для определения размера фокусного пятна, плотность энергии составляет 2000 Вт, а плотность энергии в фокусе используется для сравнения.
Сравнение одномодового и многомодового режимовлазерная сваркаэффекты
Одномодовый лазер: малый диаметр сердечника, высокая плотность энергии, высокая пробивная способность, малая зона термического воздействия, подобная острому ножу, особенно подходит для сварки тонких пластин и высокоскоростной сварки, а также может использоваться с гальванометрами для обработки мелких деталей и деталей с высокой отражательной способностью (например, выступов, соединительных элементов и т. д.), как показано на рисунке выше. Одномодовый лазер имеет меньшую сквозную дыру и ограниченный объем внутреннего высокотемпературного металлического пара, поэтому, как правило, не имеет дефектов, таких как внутренние поры. На низких скоростях поверхность получается шероховатой без продувки защитным воздухом. На высоких скоростях добавляется защита. Качество обработки газом хорошее, эффективность высокая, сварные швы гладкие и ровные, а выход годной продукции высок. Подходит для пакетной сварки и сварки с проплавлением.
Многомодовый лазер: большой диаметр сердечника, несколько меньшая плотность энергии, чем у одномодового лазера, затупление лезвия, большее отверстие, более толстая металлическая структура, меньшее отношение глубины к ширине, и при той же мощности глубина проникновения на 30% меньше, чем у одномодового лазера, поэтому он подходит для обработки стыковых сварных швов и обработки толстых пластин с большими зазорами.
Композитно-кольцевой лазерный контраст
Гибридная сварка: полупроводниковый лазерный луч с длиной волны 915 нм и волоконный лазерный луч с длиной волны 1070 нм объединены в одной сварочной головке. Два лазерных луча распределены соосно, а фокальные плоскости обоих лазерных лучей могут гибко регулироваться, благодаря чему изделие имеет как полупроводниковый, так и волоконный лазерный луч.лазерная сваркаВозможности после сварки. Эффект яркий и имеет глубину волокон.лазерная сварка.
В полупроводниковых материалах часто используется большое световое пятно диаметром более 400 мкм, которое в основном отвечает за предварительный нагрев материала, расплавление его поверхности и увеличение коэффициента поглощения лазерного излучения материалом (коэффициент поглощения лазерного излучения материалом увеличивается с повышением температуры).
Кольцевой лазер: Два волоконных лазерных модуля излучают лазерный свет, который передается на поверхность материала через составное оптическое волокно (кольцевое оптическое волокно внутри цилиндрического оптического волокна).
Два лазерных луча с кольцевым пятном: внешнее кольцо отвечает за расширение отверстия в сварочной ванне и расплавление материала, а внутреннее кольцо отвечает за глубину проплавления, обеспечивая сварку со сверхнизким разбрызгиванием. Диаметры сердечников лазеров внутреннего и внешнего колец могут свободно подбираться, а диаметр сердечника также может свободно подбираться. Диапазон параметров процесса более гибкий, чем при использовании одного лазерного луча.
Сравнение эффектов сварки композитных круглых элементов
Поскольку гибридная сварка представляет собой сочетание полупроводниковой теплопроводящей сварки и глубокопроплавленной волоконно-оптической сварки, проплавление наружного кольца происходит на меньшей глубине, металлографическая структура становится более четкой и тонкой; в то же время, внешний вид сварки характеризуется теплопроводностью, расплавленная ванна имеет малые колебания, широкий диапазон размеров и более стабильна, что отражается на более гладкой поверхности.
Поскольку кольцевой лазер представляет собой комбинацию глубокопроплавной сварки и сварки с глубоким проплавлением, внешнее кольцо также может обеспечить большую глубину проплавления, что позволяет эффективно расширить отверстие в сварном шве. При одинаковой мощности достигается большая глубина проплавления и более толстый металлический слой, но в то же время стабильность расплавленной ванны несколько ниже, чем при сварке оптического волокна с полупроводником, колебания несколько больше, чем при сварке композитных материалов, и шероховатость относительно велика.
Дата публикации: 20 октября 2023 г.
