Определение дефекта разбрызгивания: Под брызгами при сварке понимаются капли расплавленного металла, выбрасываемые из ванны расплава во время процесса сварки. Эти капли могут падать на окружающую рабочую поверхность, вызывая шероховатость и неровности на поверхности, а также могут вызывать потерю качества ванны расплава, что приводит к появлению вмятин, точек взрыва и других дефектов на поверхности сварного шва, которые влияют на механические свойства сварного шва. .
Под брызгами при сварке понимаются капли расплавленного металла, выбрасываемые из ванны расплава во время процесса сварки. Эти капли могут падать на окружающую рабочую поверхность, вызывая шероховатость и неровности на поверхности, а также могут вызывать потерю качества ванны расплава, что приводит к появлению вмятин, точек взрыва и других дефектов на поверхности сварного шва, которые влияют на механические свойства сварного шва. .
Классификация всплеска:
Небольшие брызги: капли затвердевания присутствуют на кромке сварного шва и на поверхности материала, в основном влияя на внешний вид и не влияя на производительность; Как правило, границей различения является то, что капля составляет менее 20% ширины сварного шва;
Большие брызги: на поверхности сварного шва наблюдается потеря качества, проявляющаяся в виде вмятин, точек взрыва, подрезов и т. д., что может привести к неравномерному напряжению и деформации, влияющему на характеристики сварного шва. Основное внимание уделяется именно этим видам дефектов.
Процесс возникновения всплеска:
Всплеск проявляется как впрыск расплавленного металла в расплавленную ванну в направлении, примерно перпендикулярном поверхности сварочной жидкости из-за высокого ускорения. Это хорошо видно на рисунке ниже, где столб жидкости поднимается из сварочного расплава и разлагается на капли, образуя брызги.
Сцена возникновения всплеска
Лазерная сварка делится на сварку теплопроводностью и сварку с глубоким проплавлением.
При сварке теплопроводностью практически не образуются брызги: сварка теплопроводностью в основном предполагает передачу тепла от поверхности материала внутрь, при этом в процессе сварки почти не образуются брызги. Этот процесс не предполагает сильного испарения металлов или физических металлургических реакций.
Сварка с глубоким проплавлением является основным сценарием возникновения разбрызгивания: сварка с глубоким проплавлением предполагает воздействие лазера непосредственно на материал, передачу тепла материалу через замочные отверстия, а технологическая реакция является интенсивной, что делает ее основным сценарием возникновения разбрызгивания.
Как показано на рисунке выше, некоторые ученые используют высокоскоростную фотографию в сочетании с высокотемпературным прозрачным стеклом, чтобы наблюдать за состоянием движения замочной скважины во время лазерной сварки. Можно обнаружить, что лазер в основном попадает на переднюю стенку замочной скважины, заставляя жидкость течь вниз, минуя замочную скважину и достигая хвостовой части ванны расплава. Положение, в котором лазер попадает внутрь замочной скважины, не фиксировано, и лазер находится в состоянии поглощения Френеля внутри замочной скважины. По сути, это состояние многократного преломления и поглощения, поддерживающее существование ванны расплавленной жидкости. Положение рефракции лазера во время каждого процесса меняется в зависимости от угла стенки замочной скважины, в результате чего замочная скважина находится в состоянии вращательного движения. Позиция лазерного облучения плавится, испаряется, подвергается воздействию силы и деформируется, поэтому перистальтическая вибрация перемещается вперед.
В упомянутом выше сравнении используется высокотемпературное прозрачное стекло, что фактически эквивалентно поперечному сечению ванны расплава. В конце концов, состояние течения ванны расплава отличается от реальной ситуации. Поэтому некоторые ученые использовали технологию быстрого замораживания. В процессе сварки расплавленная ванна быстро замораживается для достижения мгновенного состояния внутри замочной скважины. Хорошо видно, что лазер попадает на переднюю стенку замочной скважины, образуя ступеньку. Лазер воздействует на эту ступенчатую канавку, подталкивая ванну расплава течь вниз, заполняя зазор замочной скважины во время движения лазера вперед и, таким образом, получая приблизительную диаграмму направления потока внутри замочной скважины реальной ванны расплава. Как показано на рисунке справа, давление отдачи металла, создаваемое лазерной абляцией жидкого металла, заставляет ванну жидкого расплава обходить переднюю стенку. Замочная скважина движется к хвосту ванны расплава, поднимаясь вверх, как фонтан, сзади и ударяясь о поверхность хвостовой ванны расплава. В то же время из-за поверхностного натяжения (чем ниже температура поверхностного натяжения, тем сильнее воздействие) жидкий металл в хвостовой ванне притягивается за счет поверхностного натяжения и движется к краю ванны расплава, непрерывно затвердевая. . Жидкий металл, который может затвердеть в будущем, циркулирует обратно в хвост замочной скважины и так далее.
Принципиальная схема лазерной сварки с глубоким проплавлением: A: направление сварки; Б: Лазерный луч; C: Замочная скважина; D: Пары металла, плазма; E: Защитный газ; F: Передняя стенка «замочной скважины» (шлифовка перед плавлением); G: Горизонтальный поток расплавленного материала через канал замочной скважины; H: Интерфейс затвердевания в ванне расплава; I: Нисходящий путь потока расплавленной ванны.
Процесс взаимодействия лазера и материала: Лазер воздействует на поверхность материала, вызывая интенсивную абляцию. Материал сначала нагревается, плавится и испаряется. Во время интенсивного процесса испарения пары металла движутся вверх, создавая в ванне расплава нисходящее давление отдачи, в результате чего образуется замочная скважина. Лазер попадает в замочную скважину и подвергается множественным процессам излучения и поглощения, в результате чего происходит непрерывная подача паров металла, поддерживающих замочную скважину; Лазер в основном воздействует на переднюю стенку замочной скважины, а испарение преимущественно происходит на передней стенке замочной скважины. Давление отдачи выталкивает жидкий металл от передней стенки замочной скважины и перемещается вокруг замочной скважины к хвосту ванны расплава. Жидкость, движущаяся с высокой скоростью вокруг замочной скважины, будет воздействовать на расплавленную ванну вверх, образуя приподнятые волны. Затем, под действием поверхностного натяжения, он движется к краю и в таком цикле затвердевает. Разбрызгивание в основном происходит на краю отверстия замочной скважины, а жидкий металл на передней стенке с высокой скоростью обходит замочную скважину и влияет на положение ванны расплава на задней стенке.
Время публикации: 29 марта 2024 г.
