Metode pengelasan balok ganda diusulkan, terutama untuk mengatasi kemampuan adaptasipengelasan laseruntuk akurasi perakitan, meningkatkan stabilitas proses pengelasan, dan meningkatkan kualitas hasil las, terutama untuk pengelasan pelat tipis dan pengelasan paduan aluminium. Pengelasan laser sinar ganda dapat menggunakan metode optik untuk memisahkan laser yang sama menjadi dua berkas cahaya terpisah untuk pengelasan. Ia juga dapat menggunakan dua jenis laser berbeda untuk digabungkan, laser CO2, laser Nd:YAG, dan laser semikonduktor berdaya tinggi. dapat digabungkan. Dengan mengubah energi berkas, jarak berkas, dan bahkan pola distribusi energi kedua berkas, bidang suhu pengelasan dapat diatur dengan mudah dan fleksibel, mengubah pola keberadaan lubang dan pola aliran logam cair di kolam cair. , memberikan solusi yang lebih baik untuk proses pengelasan. Pilihan yang luas tidak tertandingi oleh pengelasan laser sinar tunggal. Ini tidak hanya memiliki keunggulan penetrasi pengelasan laser yang besar, kecepatan cepat dan presisi tinggi, tetapi juga memiliki kemampuan beradaptasi yang besar terhadap material dan sambungan yang sulit dilas dengan pengelasan laser konvensional.
Prinsip daripengelasan laser sinar ganda
Pengelasan sinar ganda berarti menggunakan dua sinar laser secara bersamaan selama proses pengelasan. Susunan sinar, jarak sinar, sudut antara dua sinar, posisi fokus dan rasio energi kedua sinar merupakan pengaturan yang relevan dalam pengelasan laser sinar ganda. parameter. Biasanya, selama proses pengelasan, umumnya ada dua cara untuk menyusun balok ganda. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, satu disusun secara seri sepanjang arah pengelasan. Pengaturan ini dapat mengurangi laju pendinginan kolam cair. Mengurangi kecenderungan pengerasan las dan pembentukan pori-pori. Cara lainnya adalah dengan mengaturnya berdampingan atau melintang di kedua sisi las untuk meningkatkan kemampuan adaptasi terhadap celah las.
Prinsip pengelasan laser sinar ganda
Pengelasan sinar ganda berarti menggunakan dua sinar laser secara bersamaan selama proses pengelasan. Susunan sinar, jarak sinar, sudut antara dua sinar, posisi fokus dan rasio energi kedua sinar merupakan pengaturan yang relevan dalam pengelasan laser sinar ganda. parameter. Biasanya, selama proses pengelasan, umumnya ada dua cara untuk menyusun balok ganda. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, satu disusun secara seri sepanjang arah pengelasan. Pengaturan ini dapat mengurangi laju pendinginan kolam cair. Mengurangi kecenderungan pengerasan las dan pembentukan pori-pori. Cara lainnya adalah dengan mengaturnya berdampingan atau melintang di kedua sisi las untuk meningkatkan kemampuan adaptasi terhadap celah las.
Untuk sistem pengelasan laser sinar ganda yang disusun tandem, terdapat tiga mekanisme pengelasan berbeda bergantung pada jarak antara sinar depan dan belakang, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
1. Pada mekanisme pengelasan jenis pertama, jarak antara dua berkas cahaya relatif besar. Satu berkas cahaya memiliki kepadatan energi yang lebih besar dan difokuskan pada permukaan benda kerja untuk menghasilkan lubang kunci pada pengelasan; berkas cahaya lainnya memiliki kepadatan energi yang lebih kecil. Hanya digunakan sebagai sumber panas untuk perlakuan panas pra-las atau pasca-las. Dengan menggunakan mekanisme pengelasan ini, laju pendinginan kolam pengelasan dapat dikontrol dalam kisaran tertentu, yang bermanfaat untuk mengelas beberapa material dengan sensitivitas retak tinggi, seperti baja karbon tinggi, baja paduan, dll., dan juga dapat meningkatkan ketangguhannya. dari lasan.
2. Pada mekanisme pengelasan tipe kedua, jarak fokus antara dua berkas cahaya relatif kecil. Kedua berkas cahaya menghasilkan dua lubang kunci independen di kolam pengelasan, yang mengubah pola aliran logam cair dan membantu mencegah kejang. Hal ini dapat menghilangkan terjadinya cacat seperti tepi dan tonjolan manik las serta meningkatkan pembentukan las.
3. Pada mekanisme pengelasan tipe ketiga, jarak antara dua berkas cahaya sangat kecil. Pada saat ini, kedua berkas cahaya menghasilkan lubang kunci yang sama di kolam pengelasan. Dibandingkan dengan pengelasan laser sinar tunggal, karena ukuran lubang kunci menjadi lebih besar dan tidak mudah ditutup, proses pengelasan lebih stabil dan gas lebih mudah dikeluarkan, sehingga bermanfaat untuk mengurangi pori-pori dan percikan, serta memperoleh hasil yang kontinyu, seragam dan lasan yang indah.
Pada saat proses pengelasan, kedua sinar laser juga dapat dibuat dengan sudut tertentu satu sama lain. Mekanisme pengelasannya mirip dengan mekanisme pengelasan balok ganda paralel. Hasil pengujian menunjukkan bahwa dengan menggunakan dua OO berkekuatan tinggi dengan sudut 30° satu sama lain dan jarak 1~2mm, sinar laser dapat memperoleh lubang kunci berbentuk corong. Ukuran lubang kunci lebih besar dan lebih stabil, yang secara efektif dapat meningkatkan kualitas pengelasan. Dalam aplikasi praktis, kombinasi timbal balik dari dua berkas cahaya dapat diubah sesuai dengan kondisi pengelasan yang berbeda untuk mencapai proses pengelasan yang berbeda.
6. Metode pelaksanaan pengelasan laser sinar ganda
Perolehan sinar ganda dapat diperoleh dengan menggabungkan dua sinar laser yang berbeda, atau satu sinar laser dapat dibagi menjadi dua sinar laser untuk pengelasan menggunakan sistem spektrometri optik. Untuk membagi seberkas cahaya menjadi dua sinar laser paralel dengan kekuatan berbeda, spektroskop atau sistem optik khusus dapat digunakan. Gambar menunjukkan dua diagram skema prinsip pemisahan cahaya menggunakan cermin pemfokusan sebagai pemecah sinar.
Selain itu, reflektor juga dapat digunakan sebagai pemecah berkas, dan reflektor terakhir pada jalur optik dapat digunakan sebagai pemecah berkas. Reflektor jenis ini disebut juga reflektor tipe atap. Permukaan reflektifnya bukanlah permukaan datar, melainkan terdiri dari dua bidang. Garis perpotongan kedua permukaan reflektif terletak di tengah-tengah permukaan cermin, mirip dengan bubungan atap, seperti terlihat pada gambar. Seberkas cahaya paralel menyinari spektroskop, dipantulkan oleh dua bidang pada sudut berbeda membentuk dua berkas cahaya, dan menyinari posisi cermin pemfokusan berbeda. Setelah pemfokusan, diperoleh dua berkas cahaya pada jarak tertentu pada permukaan benda kerja. Dengan mengubah sudut antara dua permukaan pantul dan posisi atap, dapat diperoleh berkas cahaya terpisah dengan jarak fokus dan susunan berbeda.
Saat menggunakan dua jenis yang berbedasinar laser to Bentuk balok ganda, kombinasinya banyak. Laser CO2 berkualitas tinggi dengan distribusi energi Gaussian dapat digunakan untuk pekerjaan pengelasan utama, dan laser semikonduktor dengan distribusi energi persegi panjang dapat digunakan untuk membantu pekerjaan perlakuan panas. Di satu sisi, kombinasi ini lebih irit. Di sisi lain, kekuatan kedua berkas cahaya dapat diatur secara independen. Untuk bentuk sambungan yang berbeda, bidang suhu yang dapat disesuaikan dapat diperoleh dengan menyesuaikan posisi tumpang tindih laser dan laser semikonduktor, yang sangat cocok untuk pengelasan. Kontrol proses. Selain itu, laser YAG dan laser CO2 juga dapat digabungkan menjadi sinar ganda untuk pengelasan, laser kontinu dan laser pulsa dapat digabungkan untuk pengelasan, dan sinar terfokus dan sinar tidak fokus juga dapat digabungkan untuk pengelasan.
7. Prinsip pengelasan laser sinar ganda
3.1 Pengelasan laser sinar ganda pada lembaran galvanis
Lembaran baja galvanis adalah material yang paling umum digunakan dalam industri otomotif. Titik leleh baja berkisar 1500°C, sedangkan titik didih seng hanya 906°C. Oleh karena itu, bila menggunakan metode pengelasan fusi, biasanya dihasilkan uap seng dalam jumlah besar sehingga menyebabkan proses pengelasan menjadi tidak stabil. , membentuk pori-pori di lasan. Pada sambungan pangkuan, penguapan lapisan galvanis tidak hanya terjadi pada permukaan atas dan bawah, tetapi juga terjadi pada permukaan sambungan. Selama proses pengelasan, uap seng dengan cepat keluar dari permukaan kolam cair di beberapa area, sedangkan di area lain uap seng sulit keluar dari kolam cair. Di permukaan kolam, kualitas pengelasannya sangat tidak stabil.
Pengelasan laser sinar ganda dapat mengatasi masalah kualitas pengelasan yang disebabkan oleh uap seng. Salah satu metodenya adalah dengan mengontrol waktu keberadaan dan laju pendinginan kolam cair dengan mencocokkan energi kedua balok secara wajar untuk memfasilitasi keluarnya uap seng; metode lainnya adalah melepaskan uap seng dengan cara dilubangi atau dilubangi terlebih dahulu. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6-31, laser CO2 digunakan untuk pengelasan. Laser YAG berada di depan laser CO2 dan digunakan untuk mengebor lubang atau memotong alur. Lubang atau alur yang telah diproses sebelumnya memberikan jalan keluar bagi uap seng yang dihasilkan selama pengelasan berikutnya, mencegahnya tertinggal di kolam cair dan membentuk cacat.
3.2 Pengelasan laser sinar ganda dari paduan aluminium
Karena karakteristik kinerja khusus dari bahan paduan aluminium, terdapat kesulitan berikut dalam menggunakan pengelasan laser [39]: paduan aluminium memiliki tingkat penyerapan laser yang rendah, dan reflektifitas awal permukaan sinar laser CO2 melebihi 90%; lapisan las laser paduan aluminium mudah menghasilkan Porositas, retak; pembakaran elemen paduan selama pengelasan, dll. Saat menggunakan pengelasan laser tunggal, sulit untuk membuat lubang kunci dan menjaga stabilitas. Pengelasan laser sinar ganda dapat memperbesar ukuran lubang kunci, sehingga menyulitkan lubang kunci untuk menutup, sehingga bermanfaat untuk pelepasan gas. Hal ini juga dapat mengurangi laju pendinginan dan mengurangi terjadinya pori-pori dan retakan las. Karena proses pengelasan lebih stabil dan jumlah percikan berkurang, bentuk permukaan las yang diperoleh dengan pengelasan balok ganda dari paduan aluminium juga jauh lebih baik dibandingkan dengan pengelasan balok tunggal. Gambar 6-32 menunjukkan tampilan lapisan las butt las paduan aluminium setebal 3 mm menggunakan laser sinar tunggal CO2 dan las laser sinar ganda.
Penelitian menunjukkan bahwa ketika mengelas paduan aluminium seri 5000 setebal 2mm, ketika jarak antara kedua balok adalah 0,6~1,0mm, proses pengelasan relatif stabil dan bukaan lubang kunci yang terbentuk lebih besar, yang kondusif untuk penguapan dan pelepasan magnesium selama proses pengelasan. Jika jarak antara kedua balok terlalu kecil maka proses pengelasan satu balok tidak akan stabil. Jika jaraknya terlalu jauh maka penetrasi pengelasan akan terpengaruh, seperti terlihat pada Gambar 6-33. Selain itu, rasio energi kedua balok juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap kualitas pengelasan. Bila dua balok dengan jarak 0,9 mm disusun secara seri untuk pengelasan, energi balok sebelumnya harus ditingkatkan secukupnya sehingga perbandingan energi kedua balok sebelum dan sesudah lebih besar dari 1 :1. Hal ini berguna untuk meningkatkan kualitas lapisan las, meningkatkan area leleh, dan tetap mendapatkan lapisan las yang halus dan indah ketika kecepatan pengelasan tinggi.
3.3 Pengelasan balok ganda pada pelat dengan ketebalan yang tidak sama
Dalam produksi industri, seringkali dua atau lebih pelat logam dengan ketebalan dan bentuk berbeda perlu dilas untuk membentuk pelat yang disambung. Khususnya dalam produksi mobil, penerapan blanko yang dilas khusus menjadi semakin meluas. Dengan mengelas pelat dengan spesifikasi, lapisan permukaan atau sifat yang berbeda, kekuatan dapat ditingkatkan, bahan habis pakai dapat dikurangi, dan kualitas dapat dikurangi. Pengelasan laser pada pelat dengan ketebalan berbeda biasanya digunakan dalam pengelasan panel. Masalah utamanya adalah pelat yang akan dilas harus dibentuk terlebih dahulu dengan tepi presisi tinggi dan memastikan perakitan presisi tinggi. Penggunaan pengelasan balok ganda pada pelat dengan ketebalan yang tidak sama dapat beradaptasi dengan perubahan yang berbeda pada celah pelat, sambungan pantat, ketebalan relatif, dan bahan pelat. Ini dapat mengelas pelat dengan toleransi tepi dan celah yang lebih besar serta meningkatkan kecepatan pengelasan dan kualitas pengelasan.
Parameter proses utama pengelasan pelat ketebalan tidak sama Shuangguangdong dapat dibagi menjadi parameter pengelasan dan parameter pelat, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Parameter pengelasan meliputi kekuatan dua sinar laser, kecepatan pengelasan, posisi fokus, sudut kepala pengelasan, sudut rotasi sinar dari sambungan pantat balok ganda dan offset pengelasan, dll. Parameter papan meliputi ukuran material, kinerja, kondisi pemangkasan, celah papan , dll. Kekuatan kedua sinar laser dapat disesuaikan secara terpisah sesuai dengan tujuan pengelasan yang berbeda. Posisi fokus umumnya terletak pada permukaan pelat tipis untuk mencapai proses pengelasan yang stabil dan efisien. Sudut kepala las biasanya dipilih sekitar 6. Jika ketebalan kedua pelat relatif besar, dapat digunakan sudut kepala las positif, yaitu laser dimiringkan ke arah pelat tipis, seperti terlihat pada gambar; bila ketebalan pelat relatif kecil, sudut kepala las negatif dapat digunakan. Offset pengelasan didefinisikan sebagai jarak antara fokus laser dan tepi pelat tebal. Dengan mengatur offset pengelasan, jumlah penyok las dapat dikurangi dan diperoleh penampang las yang baik.
Saat mengelas pelat dengan celah besar, Anda dapat meningkatkan diameter pemanasan sinar efektif dengan memutar sudut sinar ganda untuk mendapatkan kemampuan pengisian celah yang baik. Lebar bagian atas las ditentukan oleh diameter sinar efektif kedua sinar laser, yaitu sudut rotasi sinar. Semakin besar sudut rotasi, semakin lebar rentang pemanasan balok ganda, dan semakin besar lebar bagian atas las. Kedua sinar laser tersebut memainkan peran berbeda dalam proses pengelasan. Yang satu terutama digunakan untuk menembus lapisan, sedangkan yang lainnya terutama digunakan untuk melelehkan material pelat tebal untuk mengisi celah. Seperti ditunjukkan pada Gambar 6-35, pada sudut rotasi balok positif (balok depan bekerja pada pelat tebal, balok belakang bekerja pada las), balok depan jatuh pada pelat tebal untuk memanaskan dan melelehkan material, dan yang berikut Sinar laser menciptakan penetrasi. Sinar laser pertama di depan hanya dapat melelehkan sebagian pelat tebal, namun memberikan kontribusi yang besar terhadap proses pengelasan, karena tidak hanya melelehkan sisi pelat tebal untuk pengisian celah yang lebih baik, namun juga melakukan penyambungan terlebih dahulu pada material sambungan sehingga sehingga balok-balok berikut Lebih mudah untuk mengelas melalui sambungan, memungkinkan pengelasan lebih cepat. Dalam pengelasan balok ganda dengan sudut rotasi negatif (balok depan bekerja pada lasan, dan balok belakang bekerja pada pelat tebal), kedua balok mempunyai efek sebaliknya. Balok pertama melelehkan sambungan, dan balok terakhir melelehkan pelat tebal untuk mengisinya. celah. Dalam hal ini, balok depan harus dilas melalui pelat dingin, dan kecepatan pengelasan lebih lambat dibandingkan menggunakan sudut rotasi balok positif. Dan karena efek pemanasan awal dari balok sebelumnya, balok terakhir akan melelehkan material pelat yang lebih tebal dengan kekuatan yang sama. Dalam hal ini, kekuatan sinar laser yang terakhir harus dikurangi secara tepat. Sebagai perbandingan, menggunakan sudut rotasi balok positif dapat meningkatkan kecepatan pengelasan secara tepat, dan menggunakan sudut rotasi balok negatif dapat mencapai pengisian celah yang lebih baik. Gambar 6-36 menunjukkan pengaruh sudut rotasi balok yang berbeda pada penampang las.
3.4 Pengelasan laser sinar ganda pada pelat tebal besar Dengan peningkatan tingkat daya laser dan kualitas sinar, pengelasan laser pada pelat tebal besar telah menjadi kenyataan. Namun, karena laser berdaya tinggi mahal dan pengelasan pelat tebal besar umumnya memerlukan logam pengisi, terdapat batasan tertentu dalam produksi sebenarnya. Penggunaan teknologi pengelasan laser sinar ganda tidak hanya dapat meningkatkan kekuatan laser, tetapi juga meningkatkan diameter pemanasan sinar efektif, meningkatkan kemampuan melelehkan kawat pengisi, menstabilkan lubang kunci laser, meningkatkan stabilitas pengelasan, dan meningkatkan kualitas pengelasan.
Waktu posting: 29 April-2024
