Adaty kebşirleme tehnologiýasy bilen deňeşdirilende,lazer bilen kebşirlemekkebşirleme takyklygynda, netijeliliginde, ygtybarlylygynda, awtomatlaşdyrmasynda we beýleki ugurlarda deňsiz-taýsyz artykmaçlyklara eýedir. Soňky ýyllarda ol awtoulag, energiýa, elektronika we beýleki ugurlarda çalt ösdi we 21-nji asyryň iň geljegi uly önümçilik tehnologiýalarynyň biri hasaplanýar.
1. Iki gat şöhleli radiatoryň umumy synylazer bilen kebşirlemek
Iki gat şöhlelazer bilen kebşirlemekkebşirlemek üçin şol bir lazeri iki aýry şöhle şöhlesine bölmek üçin optiki usullary ulanmak ýa-da CO2 lazeri, Nd: YAG lazeri we ýokary kuwwatly ýarymgeçiriji lazer ýaly iki dürli lazeri birleşdirmek üçin ulanmakdyr. Bularyň hemmesini birleşdirip bolýar. Esasan, lazer kebşirlemegiň ýygnamagyň takyklygyna uýgunlaşmagyny çözmek, kebşirleme prosesiniň durnuklylygyny ýokarlandyrmak we kebşirlemegiň hilini ýokarlandyrmak üçin teklip edildi. Iki şöhlelilazer bilen kebşirlemekŞöhle energiýasynyň gatnaşygyny, şöhle aralygyny we hatda iki lazer şöhlesiniň energiýa paýlanyş nusgasyny üýtgetmek arkaly kebşirleme temperatura meýdanyny amatly we çeýe sazlap bilýär, açar deşiginiň barlyk nusgasyny we ereýän howuzdaky suwuk metalyň akyş nusgasyny üýtgedip bilýär. Kebşirleme prosesleriniň has giň saýlamasyny üpjün edýär. Ol diňe bir uly artykmaçlyklara eýe däl, eýsemlazer bilen kebşirlemekdeşilme, çalt tizlik we ýokary takyklyk, ýöne adaty bilen kebşirlemek kyn bolan materiallar we birleşmeler üçin hem amatlydyrlazer bilen kebşirlemek.
Iki gat şöhle üçinlazer bilen kebşirlemek, ilki bilen iki şöhleli lazeriň amala aşyrylyş usullaryny ara alyp maslahatlaşýarys. Giňişleýin edebiýat iki şöhleli kebşirlemegiň iki esasy usulynyň bardygyny görkezýär: geçirijilik fokuslamasy we şöhlelendirme fokuslamasy. Hususan-da, biri fokuslaýyş aýnalary we kollimasiýa aýnalary arkaly iki lazeriň burçuny we aralygyny sazlamak arkaly gazanylýar. Beýlekisi bolsa, lazer çeşmesini ulanmak we soňra şöhlelendiriji aýnalar, geçirijilik aýnalary we paz şekilli aýnalar arkaly fokuslamak arkaly iki şöhle gazanmak arkaly gazanylýar. Birinji usul üçin esasan üç görnüş bar. Birinji görnüş iki lazeri optiki süýümler arkaly birikdirip, olary bir kollimasiýa aýnasynyň we fokuslaýyş aýnasynyň aşagynda iki dürli şöhlelere bölmekdir. Ikinjisi, iki lazeriň lazer şöhlelerini degişli kebşirleme başlaryndan çykarmagy we kebşirleme başlarynyň giňişlikdäki ýerleşişini sazlamak arkaly iki şöhle emele getirmegidir. Üçünji usul, lazer şöhlesi ilki iki aýna 1 we 2-den bölünýär, soňra degişlilikde iki fokuslaýyş aýna 3 we 4 bilen fokuslanýar. Iki fokus nokadynyň arasyndaky ýerleşýän ýeri we aralygy iki fokuslaýjy aýnanyň 3 we 4 burçlaryny sazlamak arkaly sazlap bolýar. Ikinji usul, iki şöhle gazanmak üçin ýagtylygy bölmek üçin gaty ýagdaýly lazer ulanmak we perspektiw aýna we fokuslaýjy aýna arkaly burçu we aralygy sazlamakdyr. Aşakdaky birinji setirdäki soňky iki suratda CO2 lazeriniň spektroskopik ulgamy görkezilýär. Tekiz aýna paz şekilli aýna bilen çalşyrylýar we iki şöhle parallel ýagtylygy gazanmak üçin ýagtylygy bölmek üçin fokuslaýjy aýnanyň öňüne goýulýar.
Goşa şöhleleriň ulanylyşyny düşünenden soň, geliň, kebşirlemegiň ýörelgelerini we usullaryny gysgaça tanyşdyralyň. Goşa şöhledelazer bilen kebşirlemekprosesde üç umumy şöhle gurluşy bar, ýagny yzygiderli gurluş, parallel gurluş we gibrid gurluş. mata, ýagny kebşirleme ugrunda we kebşirleme dikligi ugrunda aralyk bar. Suratyň soňky setirinde görkezilişi ýaly, yzygiderli kebşirleme prosesinde dürli nokat aralyklarynda peýda bolýan kiçi deşikleriň we ereýän howuzlaryň dürli görnüşlerine görä, olary ýene-de ýeke ereýänlere bölmek bolýar. Üç ýagdaý bar: howuz, umumy ereýän howuz we bölünen ereýän howuz. Ýeke ereýän howuzyň we bölünen ereýän howuzyň häsiýetleri ýeke ereýän howuzyň häsiýetlerine meňzeşdir.lazer bilen kebşirlemek, sanly simulýasiýa diagrammasynda görkezilişi ýaly. Dürli görnüşler üçin dürli proses täsirleri bar.
1-nji görnüş: Belli bir nokat aralygynyň aşagynda, iki şöhle açar deşigi şol bir ereýän howuzda umumy uly açar deşigini emele getirýär; 1-nji görnüş üçin, bir şöhle şöhlesiniň kiçi deşik döretmek üçin, beýleki şöhle şöhlesiniň bolsa kebşirlemek üçin ýylylyk bilen işlenilmegi üçin ulanylýandygy habar berilýär, bu bolsa ýokary uglerodly polat we legirlenen polatlaryň gurluş häsiýetlerini netijeli gowulandyryp biler.
2-nji görnüş: Şol bir ereýän howuzdaky nokat aralygyny artdyryň, iki şöhleni iki garaşsyz açar deşige bölüň we ereýän howuzuň akym görnüşini üýtgediň; 2-nji görnüş üçin onuň funksiýasy iki elektron şöhlesini kebşirlemek bilen deňdir, degişli fokus aralygynda kebşirlemek çaýkamasyny we düzgünsiz kebşirlemekleri azaldýar.
3-nji görnüş: Iki şöhleleriň nokat aralygyny has-da artdyryň we energiýa gatnaşygyny üýtgediň, şeýdip iki şöhleleriň biri kebşirleme prosesinde kebşirlemeden öňki ýa-da kebşirlemeden soňky işleme üçin ýylylyk çeşmesi hökmünde ulanylýar, beýleki şöhle bolsa kiçi deşikleri döretmek üçin ulanylýar. 3-nji görnüş üçin gözlegde iki şöhle açar deşigini emele getirýändigi, kiçi deşigiň ýykylmagynyň aňsat däldigi we kebşirlemeden gözenekleriň döremeginiň aňsat däldigi anyklandy.
2. Kebşirleme prosesiniň kebşirleme hiline täsiri
Kebşirleme tikişiniň emele gelmegine seriýaly şöhle-energiýa gatnaşygynyň täsiri
Lazer güýji 2 kW bolanda, kebşirleme tizligi 45 mm/s, defokus mukdary 0 mm we şöhle aralygy 3 mm bolanda, RS üýtgedilende kebşirleme ýüzüniň görnüşi (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) suratda görkezilişi ýaly bolýar. RS=0.50 we 2.00 bolanda, kebşirleme has köp derejede egrilen bolýar we kebşirleme gyrasynda has köp çaýkanma bolýar, balyk puljagazlarynyň nusgalaryny emele getirmeýär. Sebäbi şöhle energiýasynyň gatnaşygy gaty kiçi ýa-da gaty uly bolanda, lazer energiýasy gaty konsentrasiýalanýar, bu bolsa kebşirleme prosesinde lazeriň pin deşiginiň has çynlakaý yrgyldamagyna sebäp bolýar we buguň yzyna gaýtmak basyşy ereýän howuz metalynyň ereýän howuzdaky çykarylmagyna we çaýkamagyna sebäp bolýar; Aşa köp ýylylyk girmegi ereýän howuzuň alýumin ergin tarapyndaky aralaşma çuňlugynyň gaty uly bolmagyna sebäp bolýar we agyrlyk güýjüniň täsiri astynda çökgünlige sebäp bolýar. RS=0.67 we 1.50 bolanda, kebşirleme ýüzündäki balyk puljagazynyň şekili birmeňzeş bolýar, kebşirleme görnüşi has owadan bolýar we kebşirleme ýüzünde görünýän kebşirleme gyzgyn çatlaklary, gözenekleri we beýleki kebşirleme kemçilikleri ýok. Dürli şöhle energiýasy gatnaşyklary RS bolan kebşirlemeleriň kese-kesiginiň görnüşleri suratda görkezilen ýaly. Kebşirlemeleriň kese-kesigi adaty "şerap bulgury" görnüşinde bolup, kebşirleme prosesiniň lazer bilen çuňňur penetrasiýa kebşirleme režiminde geçirilýändigini görkezýär. RS alýumin ergininiň tarapynda kebşirlemeniň P2 penetrasiýa çuňlugyna möhüm täsir edýär. Şöhle energiýasy gatnaşygy RS=0.5 bolanda, P2 1203.2 mikrona deňdir. Şöhle energiýasy gatnaşygy RS=0.67 we 1.5 bolanda, P2 ep-esli azalýar, olar degişlilikde 403.3 mikrona we 93.6 mikrona deňdir. Şöhle energiýasy gatnaşygy RS=2 bolanda, birleşme kese-kesiginiň kebşirleme çuňlugy 1151.6 mikrona deňdir.
Parallel şöhle-energiýa gatnaşygynyň kebşirleme tikişiniň emele gelmegine täsiri
Lazer güýji 2.8kW bolanda, kebşirleme tizligi 33mm/s, defokus mukdary 0mm we şöhle aralygy 1mm bolanda, kebşirleme ýüzi şöhle energiýa gatnaşygyny üýtgetmek arkaly alynýar (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4). Görnüş suratda görkezilen. RS=2 bolanda, kebşirleme ýüzündäki balyk puljagazynyň nagyşlary deňeşdirme boýunça düzgünsiz bolýar. Beýleki bäş dürli şöhle energiýa gatnaşygy bilen alnan kebşirleme ýüzi gowy emele gelýär we gözenekler we çaýkanma ýaly görünýän kemçilikler ýok. Şonuň üçin, seriýaly iki şöhleli bilen deňeşdirilendelazer bilen kebşirlemek, parallel iki şöhleli ulanyp kebşirlenen ýüz has deň we owadan bolýar. RS=0.25 bolanda, kebşirlenen ýerde ýeňil çöküş bolýar; şöhle energiýasynyň gatnaşygy kem-kemden artanda (RS=0.5, 0.67 we 1.5), kebşirlenen ýeriň ýüzi deň bolýar we çöküş emele gelmeýär; ýöne, şöhle energiýasynyň gatnaşygy has-da artanda (RS=1.50, 2.00), ýöne kebşirlenen ýeriň ýüzünde çöküşler bolýar. Şöhle energiýasynyň gatnaşygy RS=0.25, 1.5 we 2 bolanda, kebşirlenen ýeriň kese-kesiginiň görnüşi "şerap äýnegi" görnüşinde bolýar; RS=0.50, 0.67 we 1 bolanda, kebşirlenen ýeriň kese-kesiginiň görnüşi "woronka" görnüşinde bolýar. RS=4 bolanda, kebşirlenen ýeriň aşagynda diňe bir ýaryklar däl, eýsem kebşirlenen ýeriň orta we aşaky böleginde käbir gözenekler hem emele gelýär. RS=2 bolanda, kebşirlenen ýeriň içinde uly proses gözenekleri peýda bolýar, ýöne ýaryklar peýda bolmaýar. RS=0.5, 0.67 we 1.5 bolanda, alýumin ergininden ýasalan tarapdaky kebşirligiň P2 deşilme çuňlugy has kiçi bolýar we kebşirligiň kese-kesigi gowy emele gelýär we hiç hili aýdyň kebşirleme kemçilikleri emele gelmeýär. Bularyň hemmesi parallel iki şöhleli lazer kebşirlemesi wagtyndaky şöhle energiýasynyň gatnaşygynyň hem kebşirleme deşilmesine we kebşirleme kemçiliklerine möhüm täsir edýändigini görkezýär.
Parallel şöhle – şöhle aralygynyň kebşirleme tikişiniň emele gelmegine täsiri
Lazer güýji 2.8kW bolanda, kebşirleme tizligi 33mm/s, defokus mukdary 0mm we şöhle energiýasynyň gatnaşygy RS=0.67 bolanda, suratda görkezilişi ýaly kebşirleme ýüzüniň morfologiýasyny almak üçin şöhle aralygyny (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) üýtgediň. d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm bolanda, kebşirleme ýüzü tekiz we tekiz bolýar, görnüşi owadan bolýar; kebşirleme ýüzüniň balyk ölçegli nagyşlary yzygiderli we owadan bolýar, görünýän gözenekler, ýaryklar we beýleki kemçilikler ýok. Şonuň üçin, dört şöhle aralygy şertlerinde kebşirleme ýüzü gowy emele gelýär. Mundan başga-da, d=2 mm bolanda, iki dürli kebşirleme emele gelýär, bu bolsa iki parallel lazer şöhlesiniň ereýän howuza täsir etmeýändigini we netijeli iki şöhleli lazer gibrid kebşirlemesini döredip bilmeýändigini görkezýär. Şöhle aralygy 0,5 mm bolanda, kebşirleme “woronka şekilli” bolýar, alýumin ergin tarapyndaky kebşirlemeniň P2 deşilme çuňlugy 712,9 mikron bolýar we kebşirlemeniň içinde çatlaklar, gözenekler we beýleki kemçilikler ýok. Şöhle aralygy artmagy dowam edende, alýumin ergin tarapyndaky kebşirlemeniň P2 deşilme çuňlugy ep-esli azalýar. Şöhle aralygy 1 mm bolanda, alýumin ergin tarapyndaky kebşirlemeniň deşilme çuňlugy diňe 94,2 mikron bolýar. Şöhle aralygy has-da artansoň, kebşirleme alýumin ergin tarapynda netijeli deşilme emele getirmeýär. Şonuň üçin, şöhle aralygy 0,5 mm bolanda, iki şöhleli rekombinasiýa täsiri iň gowusydyr. Şöhle aralygy artansoň, kebşirleme ýylylygynyň girişi kesgin azalýar we iki şöhleli lazer rekombinasiýa täsiri kem-kemden ýaramazlaşýar.
Kebşirleme morfologiýasyndaky tapawut, kebşirleme prosesinde ereýän howuzuň dürli akym we sowadyş gatylaşmasy bilen baglanyşyklydyr. Sanly simulýasiýa usuly diňe bir ereýän howuzuň stres analizini has düşnükli etmek bilen çäklenmän, eýsem tejribe çykdajylaryny hem azaldyp biler. Aşakdaky suratda bir şöhle, dürli tertipler we nokat aralygy bilen gapdal ereýän howuzdaky üýtgeşmeler görkezilýär. Esasy netijelere aşakdakylar girýär: (1) Bir şöhleli iş wagtyndalazer bilen kebşirlemekprosesde, ereýän howuz deşiginiň çuňlugy iň çuň, deşigiň ýykylmagy hadysasy bar, deşigiň diwary deň däl we deşigiň diwarynyň golaýyndaky akym meýdanynyň paýlanyşy deň däl; ereýän howuzuň arka ýüzüniň golaýynda gaýtadan akym güýçli we ereýän howuzuň aşagynda ýokary gaýtadan akym bar; ýerüsti ereýän howuzuň akym meýdanynyň paýlanyşy deňeşdirme boýunça deň we haýal, ereýän howuzuň ini çuňluk ugry boýunça deň däl. Iki gatlakly şöhleli kiçi deşikleriň arasyndaky ereýän howuzda diwaryň yzyna gaýtma basyşy sebäpli bulaşyklyk bar.lazer bilen kebşirlemek, we ol hemişe kiçi deşikleriň çuňlugy boýunça bolýar. Iki şöhle arasyndaky aralyk artmagy dowam etdirýän mahaly, şöhleniň energiýa dykyzlygy bir depeden goşa depe ýagdaýyna ýuwaş-ýuwaşdan geçýär. Iki depe arasynda minimal gymmatlyk bar we energiýa dykyzlygy ýuwaş-ýuwaşdan azalýar. (2) Goşa şöhle üçinlazer bilen kebşirlemek, nokat aralygy 0-0.5 mm bolanda, ereýän howuz kiçi deşikleriniň çuňlugy birneme azalýar we ereýän howuzuň umumy akymy bir şöhleli akym hereketine meňzeýärlazer bilen kebşirlemek; nokat aralygy 1 mm-den ýokary bolanda, kiçi deşikler doly aýrylýar we kebşirleme prosesinde iki lazeriň arasynda hiç hili özara täsir ýok diýen ýaly, bu bolsa 1750W kuwwaty bolan iki yzygiderli/iki parallel bir şöhleli lazer kebşirlemesine deňdir. Öňünden gyzdyrma täsiri diýen ýaly ýok we ereýän howuz akymynyň häsiýeti bir şöhleli lazer kebşirlemesine meňzeýär. (3) Nokat aralygy 0,5-1 mm bolanda, kiçi deşikleriň diwar ýüzü iki tertipde tekiz bolýar, kiçi deşikleriň çuňlugy kem-kemden azalýar we aşagy kem-kemden aýrylýar. Kiçi deşikler bilen ýüzbe-ýüz ereýän howuzuň akymynyň arasyndaky päsgelçilik 0,8 mm-de bolýar. Iň güýçlisi. Yzygiderli kebşirleme üçin, ereýän howuzuň uzynlygy kem-kemden artýar, nokat aralygy 0,8 mm bolanda giňligi iň uly bolýar we nokat aralygy 0,8 mm bolanda öňünden gyzdyrma täsiri has aýdyň bolýar. Marangoni güýjüniň täsiri kem-kemden gowşaýar we ereýän howuzuň iki tarapyna has köp metal suwuklygy akýar. Eriýäniň giňliginiň paýlanyşyny has deňleşdiriň. Parallel kebşirleme üçin, ereýän howuzuň ini kem-kemden artýar we uzynlygy iň ýokary 0,8 mm-e deň bolýar, ýöne öňünden gyzdyrma täsiri ýok; Marangoni güýjüniň döredýän ýüzüň golaýyndaky gaýtadan akym hemişe bar we kiçi deşigiň aşagyndaky aşaky gaýtadan akym kem-kemden ýitip gidýär; kese-kesiş akym meýdany ýaly gowy däl. Ol yzygiderli güýçli, bulaşyklyk ereýän howuzuň iki tarapyndaky akyma asla täsir etmeýär we ereýän ini deň däl paýlanypdyr.
Ýerleşdirilen wagty: 2023-nji ýylyň 12-nji oktýabry
