Zavarivanje je proces spajanja dvaju ili više metala primjenom topline. Zavarivanje obično uključuje zagrijavanje materijala do točke taljenja tako da se osnovni metal otopi i popuni praznine između spojeva, stvarajući čvrstu vezu. Lasersko zavarivanje je metoda spajanja koja koristi laser kao izvor topline.
Uzmimo za primjer bateriju s kvadratnim kućištem: jezgra baterije spojena je laserom kroz više dijelova. Tijekom cijelog procesa laserskog zavarivanja, čvrstoća veze materijala, učinkovitost proizvodnje i stopa grešaka tri su pitanja koja najviše zabrinjavaju industriju. Čvrstoća veze materijala može se odraziti u metalografskoj dubini i širini prodiranja (usko povezano s izvorom laserske svjetlosti); učinkovitost proizvodnje uglavnom je povezana s mogućnošću obrade izvora laserske svjetlosti; stopa grešaka uglavnom je povezana s odabirom izvora laserske svjetlosti; stoga ovaj članak raspravlja o uobičajenim izvorima na tržištu. Provedena je jednostavna usporedba nekoliko izvora laserske svjetlosti u nadi da će pomoći kolegama razvojnim inženjerima procesa.
Jerlasersko zavarivanjeu biti je proces pretvorbe svjetlosti u toplinu, a uključeni su sljedeći ključni parametri: kvaliteta snopa (BBP, M2, kut divergencije), gustoća energije, promjer jezgre, oblik raspodjele energije, adaptivna glava za zavarivanje, procesni prozori i obradivi materijali uglavnom se koriste za analizu i usporedbu izvora laserske svjetlosti iz ovih smjerova.
Usporedba jednomodnih i višemodnih lasera
Definicija jednomodnog višemodnog sustava:
Jednomodni se odnosi na jedan uzorak raspodjele laserske energije na dvodimenzionalnoj ravnini, dok se višemodni odnosi na prostorni uzorak raspodjele energije koji nastaje superpozicijom više uzoraka raspodjele. Općenito, veličina faktora kvalitete snopa M2 može se koristiti za procjenu je li izlaz vlaknastog lasera jednomodni ili višemodni: M2 manji od 1,3 je čisti jednomodni laser, M2 između 1,3 i 2,0 je kvazi-jednomodni laser (s nekoliko modova), a M2 je veći od 2,0. Za višemodne lasere.
Jerlasersko zavarivanjeu biti je proces pretvorbe svjetlosti u toplinu, a uključeni su sljedeći ključni parametri: kvaliteta snopa (BBP, M2, kut divergencije), gustoća energije, promjer jezgre, oblik raspodjele energije, adaptivna glava za zavarivanje, procesni prozori i obradivi materijali uglavnom se koriste za analizu i usporedbu izvora laserske svjetlosti iz ovih smjerova.
Usporedba jednomodnih i višemodnih lasera
Definicija jednomodnog višemodnog sustava:
Jednomodni se odnosi na jedan uzorak raspodjele laserske energije na dvodimenzionalnoj ravnini, dok se višemodni odnosi na prostorni uzorak raspodjele energije koji nastaje superpozicijom više uzoraka raspodjele. Općenito, veličina faktora kvalitete snopa M2 može se koristiti za procjenu je li izlaz vlaknastog lasera jednomodni ili višemodni: M2 manji od 1,3 je čisti jednomodni laser, M2 između 1,3 i 2,0 je kvazi-jednomodni laser (s nekoliko modova), a M2 je veći od 2,0. Za višemodne lasere.
Kao što je prikazano na slici: Slika b prikazuje raspodjelu energije jednog temeljnog moda, a raspodjela energije u bilo kojem smjeru koji prolazi kroz središte kruga je u obliku Gaussove krivulje. Slika a prikazuje višemodnu raspodjelu energije, koja je prostorna raspodjela energije nastala superpozicijom više pojedinačnih laserskih modova. Rezultat višemodne superpozicije je krivulja s ravnim vrhom.
Uobičajeni jednomodni laseri: IPG YLR-2000-SM, SM je kratica za Single Mode. Izračuni koriste kolimirani fokus 150-250 za izračun veličine fokusne točke, gustoća energije je 2000 W, a gustoća fokusne energije koristi se za usporedbu.
Usporedba jednomodnog i višemodnoglasersko zavarivanjeučinci
Jednomodni laser: mali promjer jezgre, visoka gustoća energije, jaka sposobnost prodiranja, mala zona utjecaja topline, sličan oštrom nožu, posebno pogodan za zavarivanje tankih ploča i brzo zavarivanje, te se može koristiti s galvanometrima za obradu sitnih dijelova i visoko reflektirajućih dijelova (izuzetno reflektirajući dijelovi) ušiju, spojnih dijelova itd., kao što je prikazano na gornjoj slici, jednomodni ima manju ključanicu i ograničen volumen unutarnje metalne pare pod visokim tlakom, tako da općenito nema nedostataka poput unutarnjih pora. Pri malim brzinama izgled je hrapav bez upuhivanja zaštitnog zraka. Pri velikim brzinama dodaje se zaštita. Kvaliteta obrade plina je dobra, učinkovitost je visoka, zavari su glatki i ravni, a stopa prinosa je visoka. Pogodan je za zavarivanje slojeva i zavarivanje prodiranjem.
Višemodni laser: Veliki promjer jezgre, nešto niža gustoća energije od jednomodnog lasera, tupi nož, veća ključanica, deblja metalna struktura, manji omjer dubine i širine, a pri istoj snazi, dubina prodiranja je 30% niža od one kod jednomodnog lasera, pa je prikladan za upotrebu za obradu sučeonog zavara i obradu debelih ploča s velikim razmacima pri montaži.
Kompozitni prstenasti laserski kontrast
Hibridno zavarivanje: Poluvodički laserski snop valne duljine 915 nm i vlaknasti laserski snop valne duljine 1070 nm kombiniraju se u istoj glavi za zavarivanje. Dva laserska snopa su koaksijalno raspoređena, a žarišne ravnine dvaju laserskih snopa mogu se fleksibilno podešavati, tako da proizvod ima oba poluvodičkalasersko zavarivanjemogućnosti nakon zavarivanja. Učinak je svijetao i ima dubinu vlakanalasersko zavarivanje.
Poluvodiči često koriste veliku svjetlosnu točku veću od 400 μm, koja je uglavnom odgovorna za predgrijavanje materijala, topljenje površine materijala i povećanje brzine apsorpcije vlaknastog lasera (brzina apsorpcije lasera materijala povećava se s porastom temperature).
Prstenasti laser: Dva modula vlaknastih lasera emitiraju lasersku svjetlost koja se prenosi na površinu materijala kroz kompozitno optičko vlakno (prstenasto optičko vlakno unutar cilindričnog optičkog vlakna).
Dva laserska snopa s prstenastom točkom: vanjski prsten je odgovoran za širenje otvora ključanice i topljenje materijala, a unutarnji prstenasti laser je odgovoran za dubinu prodiranja, omogućujući zavarivanje s ultra niskim prskanjem. Promjeri jezgre unutarnjeg i vanjskog prstenastog lasera mogu se slobodno prilagoditi, a promjer jezgre se može slobodno prilagoditi. Procesni prozor je fleksibilniji od onog kod jednog laserskog snopa.
Usporedba učinaka kompozitnog kružnog zavarivanja
Budući da je hibridno zavarivanje kombinacija zavarivanja poluvodiča toplinskom vodljivošću i zavarivanja dubokom penetracijom optičkih vlakana, penetracija vanjskog prstena je plića, metalografska struktura je oštrija i vitkija; istovremeno, izgled je toplinski vodljiv, rastaljena površina ima male fluktuacije, veliki raspon i rastaljena površina je stabilnija, što se odražava na glatkijem izgledu.
Budući da je prstenasti laser kombinacija dubokog prodiranja i dubokog prodiranja zavarivanja, vanjski prsten također može proizvesti dubinu prodiranja, što može učinkovito proširiti otvor ključanice. Ista snaga ima veću dubinu prodiranja i deblji metalografski sloj, ali istovremeno je stabilnost rastaljenog bazena nešto manja. Fluktuacija optičkog vlakna poluvodiča nešto je veća nego kod kompozitnog zavarivanja, a hrapavost je relativno velika.
Vrijeme objave: 20. listopada 2023.
