طوفان لیزری - تغییرات فناوری آینده در فناوری لیزر دو پرتو 2

1. نمونه های کاربردی

1) تخته اتصال

در دهه 1960، شرکت تویوتا موتور برای اولین بار از فناوری جوشکاری شده استفاده کرد. به این صورت است که دو یا چند ورق را با جوش به یکدیگر متصل کرده و سپس آنها را مهر و موم می کنیم. این ورق ها می توانند ضخامت، مواد و خواص متفاوتی داشته باشند. با توجه به نیازهای فزاینده بالاتر برای عملکرد خودرو و عملکردهایی مانند صرفه جویی در انرژی، حفاظت از محیط زیست، ایمنی رانندگی و غیره، فناوری جوشکاری خیاط توجه بیشتری را به خود جلب کرده است. در جوشکاری صفحه می توان از جوش نقطه ای، جوش لب به لب فلاش استفاده کرد.جوش لیزری، جوشکاری قوس هیدروژنی و غیره در حال حاضرجوش لیزریبه طور عمده در تحقیقات خارجی و تولید قطعات جوشکاری شده استفاده می شود.

با مقایسه نتایج آزمایش و محاسبات، نتایج مطابقت خوبی دارند و صحت مدل منبع گرما را تأیید می‌کنند. عرض درز جوش تحت پارامترهای مختلف فرآیند محاسبه و به تدریج بهینه شد. در نهایت، نسبت انرژی پرتو 2:1 اتخاذ شد، تیرهای دوتایی به صورت موازی چیده شدند، پرتو انرژی بزرگ در مرکز درز جوش قرار گرفت، و پرتو انرژی کوچک در صفحه ضخیم قرار گرفت. این می تواند به طور موثر عرض جوش را کاهش دهد. زمانی که دو پرتو 45 درجه از یکدیگر قرار دارند. هنگام چیدمان، تیر به ترتیب روی صفحه ضخیم و صفحه نازک عمل می کند. با توجه به کاهش قطر موثر تیر گرمایش، عرض جوش نیز کاهش می یابد.

2) فلزات غیر مشابه فولاد آلومینیوم

مطالعه کنونی نتایج زیر را به دست می‌آورد: (1) با افزایش نسبت انرژی پرتو، ضخامت ترکیب بین فلزی در همان ناحیه محل اتصال جوش/آلیاژ آلومینیوم به تدریج کاهش می‌یابد و توزیع منظم‌تر می‌شود. وقتی RS=2 ضخامت لایه IMC رابط بین 5-10 میکرون است. حداکثر طول IMC "سوزن مانند" آزاد بین 23 میکرون است. وقتی RS = 0.67، ضخامت لایه IMC رابط زیر 5 میکرون است و حداکثر طول IMC سوزنی‌مانند آزاد 5.6 میکرون است. ضخامت ترکیب بین فلزی به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

(2)هنگامی که لیزر دو پرتو موازی برای جوشکاری استفاده می شود، IMC در رابط جوش / آلیاژ آلومینیوم نامنظم تر است. ضخامت لایه IMC در رابط جوش / آلیاژ آلومینیوم در نزدیکی رابط اتصال فولاد / آلیاژ آلومینیوم ضخیم تر است، با حداکثر ضخامت 23.7 میکرون. . با افزایش نسبت انرژی تیر، زمانی که RS=1.50 باشد، ضخامت لایه IMC در رابط جوش/آلیاژ آلومینیوم همچنان بیشتر از ضخامت ترکیب بین فلزی در همان ناحیه تیر دوتایی سریال است.

3. اتصال T شکل آلیاژ آلومینیوم-لیتیوم

با توجه به خواص مکانیکی اتصالات جوش داده شده با لیزر از آلیاژ آلومینیوم 2A97، محققان ریزسختی، خواص کششی و خواص خستگی را مطالعه کردند. نتایج آزمایش نشان می دهد که: ناحیه جوش اتصال لیزری جوش داده شده آلیاژ آلومینیوم 2A97-T3/T4 به شدت نرم شده است. ضریب حدود 0.6 است که عمدتاً مربوط به انحلال و دشواری بعدی در بارش فاز تقویتی است. ضریب استحکام اتصال آلیاژ آلومینیوم 2A97-T4 جوش داده شده توسط لیزر فیبر IPGYLR-6000 می تواند به 0.8 برسد، اما انعطاف پذیری کم است، در حالی که فیبر IPGYLS-4000جوش لیزریضریب قدرت اتصالات جوش داده شده با لیزر 2A97-T3 آلیاژ آلومینیوم حدود 0.6 است. عیوب منفذی منشاء ترک های خستگی در اتصالات لیزری جوش داده شده با آلیاژ آلومینیوم 2A97-T3 است.

در حالت سنکرون، با توجه به مورفولوژی های مختلف کریستال، FZ عمدتا از کریستال های ستونی و کریستال های هم محور تشکیل شده است. بلورهای ستونی دارای جهت رشد EQZ همپایه هستند و جهت رشد آنها عمود بر خط همجوشی است. این به این دلیل است که سطح دانه EQZ یک ذره هسته سازی آماده است و اتلاف گرما در این جهت سریع ترین است. بنابراین، محور کریستالوگرافی اولیه خط همجوشی عمودی ترجیحاً رشد می کند و طرفین محدود می شوند. با رشد کریستال های ستونی به سمت مرکز جوش، مورفولوژی ساختاری تغییر می کند و دندریت های ستونی تشکیل می شوند. در مرکز جوش، دمای حوضچه مذاب بالا است، سرعت اتلاف حرارت در همه جهات یکسان است و دانه ها در همه جهات به صورت متساوی رشد می کنند و دندریت های هم محور را تشکیل می دهند. هنگامی که محور کریستالوگرافی اولیه دندریت های هم محور دقیقاً مماس با صفحه نمونه باشد، دانه های گل مانند آشکاری را می توان در فاز متالوگرافی مشاهده کرد. علاوه بر این، تحت تأثیر فوق سرد شدن اجزای محلی در ناحیه جوش، نوارهای ریز دانه هم محور معمولاً در ناحیه درز جوش شده اتصال T شکل حالت سنکرون ظاهر می شوند و مورفولوژی دانه در نوار ریزدانه هم محور متفاوت از مورفولوژی دانه EQZ همان ظاهر. از آنجایی که فرآیند گرمایش حالت ناهمگن TSTB-LW با حالت سنکرون TSTB-LW متفاوت است، تفاوت های آشکاری در مورفولوژی ماکرومورفولوژی و ریزساختار وجود دارد. اتصال T شکل TSTB-LW حالت ناهمگن دو چرخه حرارتی را تجربه کرده است که ویژگی های حوضچه مذاب دوگانه را نشان می دهد. یک خط همجوشی ثانویه آشکار در داخل جوش وجود دارد و حوضچه مذاب ایجاد شده توسط جوشکاری هدایت حرارتی کوچک است. در فرآیند TSTB-LW حالت ناهمگن، جوش نفوذ عمیق تحت تأثیر فرآیند گرمایش جوشکاری هدایت حرارتی قرار می گیرد. دندریت های ستونی و دندریت های هم محور نزدیک به خط همجوشی ثانویه دارای مرزهای زیردانه کمتری هستند و به کریستال های ستونی یا سلولی تبدیل می شوند، که نشان می دهد فرآیند گرمایش جوشکاری هدایت حرارتی اثر عملیات حرارتی بر جوش های نفوذ عمیق دارد. و اندازه دانه دندریت ها در مرکز جوش رسانای حرارتی 2-5 میکرون است که بسیار کوچکتر از دانه بندی دندریت ها در مرکز جوش نفوذ عمیق (5-10 میکرون) است. این عمدتا مربوط به حداکثر گرمایش جوش در هر دو طرف است. دما به سرعت خنک شدن بعدی مربوط می شود.

3) اصل جوشکاری روکش پودری لیزری دو پرتو

4)استحکام اتصال لحیم کاری بالا

در آزمایش جوشکاری رسوب پودر لیزر دو پرتو، از آنجایی که دو پرتو لیزر در کنار هم در هر دو طرف سیم پل توزیع شده‌اند، برد لیزر و زیرلایه بزرگ‌تر از جوشکاری رسوب پودر لیزر تک پرتو است. و اتصالات لحیم کاری حاصل به سیم پل عمودی هستند. جهت سیم نسبتاً کشیده است. شکل 3.6 اتصالات لحیم به دست آمده از جوشکاری پودر لیزری تک پرتو و دو پرتو را نشان می دهد. در طول فرآیند جوشکاری، چه دو تیرچه باشدجوش لیزریروش یا تک پرتوجوش لیزریروش، حوضچه مذاب خاصی از طریق رسانش گرما بر روی ماده پایه تشکیل می شود. به این ترتیب، فلز مواد پایه مذاب در حوضچه مذاب می‌تواند یک پیوند متالورژیکی با پودر آلیاژ مذاب ایجاد کند و در نتیجه به جوشکاری دست یابد. هنگام استفاده از لیزر دو پرتو برای جوشکاری، برهمکنش بین پرتو لیزر و ماده پایه، برهمکنش بین مناطق عمل دو پرتو لیزر است، یعنی برهمکنش بین دو حوضچه مذاب ایجاد شده توسط لیزر بر روی ماده. . به این ترتیب، همجوشی جدید حاصل از مساحت بزرگتر از یک پرتو استجوش لیزری، بنابراین اتصالات لحیم کاری توسط دو پرتو به دست می آیدجوش لیزریقوی تر از تک پرتو هستندجوش لیزری.

2. لحیم کاری و تکرارپذیری بالا

در تک پرتوجوش لیزریآزمایش، از آنجایی که مرکز نقطه متمرکز لیزر مستقیماً روی سیم میکرو پل عمل می کند، سیم پل نیازمندی های بسیار بالایی برایجوش لیزریپارامترهای فرآیند، مانند توزیع ناهموار چگالی انرژی لیزر و ضخامت پودر آلیاژ ناهموار. این امر منجر به شکستگی سیم در طول فرآیند جوشکاری و حتی مستقیماً تبخیر سیم پل می شود. در روش جوشکاری لیزری دو پرتو، از آنجایی که مراکز نقطه متمرکز دو پرتو لیزر مستقیماً بر روی سیم‌های میکروپل اثر نمی‌گذارند، الزامات سختگیرانه برای پارامترهای فرآیند جوشکاری لیزری سیم‌های پل کاهش می‌یابد و جوش‌پذیری و تکرارپذیری تا حد زیادی بهبود یافته است. .