Se propone un método de soldadura de doble haz, que se utiliza principalmente para mejorar la adaptabilidad de la soldadura por láser a la precisión del ensamblaje, aumentar la estabilidad del proceso de soldadura y mejorar la calidad de las soldaduras . Es especialmente adecuado para soldar placas delgadas, aleaciones de aluminio y otros materiales {}}}
El método de soldadura de doble haz se propone principalmente para mejorar la adaptabilidad de la soldadura por láser a la precisión del ensamblaje, aumentar la estabilidad del proceso de soldadura y mejorar la calidad de las soldaduras . Vigas para soldadura, pero también usan dos tipos diferentes de láseres para soldadura combinada . láseres de CO2, láseres nd: yag, láseres de semiconductores de alta potencia, etc. . se pueden combinar entre sí Vigas, el campo de temperatura de soldadura se puede ajustar convenientemente y flexiblemente, cambiando así la existencia de agujeros y el flujo de metal líquido en la piscina fundida, proporcionando una gama más amplia de opciones para la tecnología de soldadura, que no tiene un comparación con la soldadura láser de un solo haz . no solo tiene las ventajas de la penetración de soldadura por láser, y alta precisión y alta precisión, sino que también tiene una gran precisión que se adapta a las articulaciones. soldar con soldadura láser convencional .
Principio 1. de la soldadura con láser de doble haz
La soldadura de doble haz se refiere al uso de dos vigas láser simultáneamente durante la disposición del haz del proceso de soldadura ., el espaciado del haz, el ángulo formado por las dos vigas, la posición de enfoque y la relación de energía de las dos vigas son todos los parámetros relevantes en los parámetros relevantes en la soldadura de láser doble {}}}} dual beams. As shown in the figure, one is to arrange them in series along the welding direction. This arrangement can reduce the cooling rate of the molten pool, reduce the hardening tendency of the weld and the generation of pores. The other is to arrange the beams side by side or cross on both sides of the weld to increase the adaptability to the weld Gap .
Para el sistema de soldadura con láser de doble haz dispuesto en serie, hay tres mecanismos de soldadura diferentes de acuerdo con el espacio entre las dos vigas .
1)En el primer mecanismo de soldadura, el espacio entre las dos vigas es grande, un haz tiene una mayor densidad de energía y se centra en la superficie de la pieza de trabajo, produciendo pequeños agujeros durante la soldadura; El otro haz tiene una densidad de energía más baja y solo se usa como fuente de calor para el tratamiento térmico previo a la soldado o posterior a la soldado . Este mecanismo de soldadura permite que la velocidad de enfriamiento de la piscina de soldadura se controle dentro de un cierto rango, lo que es beneficioso para la soldadura de materiales sensibles a las grietas como el acero al alto acero y el acero de aleación, y también puede mejorar la dureza de la resistencia de la soldadura.}}
2)En el segundo mecanismo de soldadura, la distancia entre los dos focos láser es relativamente pequeño . Las dos vigas láser producen dos agujeros pequeños independientes en un solo grupo fundido, cambiando así el patrón de flujo del metal fundido . esto ayuda a prevenir defectos como un subscorte y una protubrica bien sola y mejorar la formación WELD {.}}}
3) En el tercer mecanismo de soldadura, la distancia entre las dos vigas láser es muy pequeña, y las dos vigas láser producen el mismo ojo de cerradura en el grupo de soldadura . en comparación con el láser de haz único, este llavero es mayor en tamaño y no es fácil de cerrar, lo que hace que el proceso de soldadura sea más y más fácil de descargar gas . Esto es conductor de conducta a conducir a conducciones a conducir soldaduras continuas, uniformes y hermosas .
Durante el proceso de soldadura, las dos vigas láser también se pueden establecer en un cierto ángulo, y su mecanismo de soldadura es similar al mecanismo de soldadura de doble haz paralelo . Los resultados de las pruebas muestran que al combinar dos vigas OO de alta potencia en un ángulo de 30 grados y un espaciado de 1 ~ 2 mm, se puede obtener un punto de seguridad de dos potencias {7 {7 {7 { Estable, que puede mejorar de manera efectiva la calidad de soldadura . en aplicaciones prácticas, se pueden ajustar diferentes combinaciones de dos vigas láser de acuerdo con diferentes condiciones de soldadura para lograr diferentes procesos de soldadura .
2. Método de implementación de soldadura por láser de doble haz
La salida de doble haz se puede lograr combinando dos haces láser diferentes o utilizando un sistema de división de haz de haz óptico para dividir un haz láser en dos vigas para soldadura . para dividir un haz láser en dos haces de diferentes potencias, un láser paralelo, un divisor de vigas o algunos sistemas especiales de opción se pueden usar .}}} La figura de los dos beamantes muestra los dos beatles de los dos, se puede utilizar los principios de la figura paralela. una lente de enfoque como un divisor de haz .
Además, un reflector se puede usar como un divisor de haz, y el último reflector en la ruta óptica se usa como un divisor de haz . Este reflector también se llama reflector de cresta . Su superficie de reflexión no es un solo plano, pero se compone de dos planos . La intensidad de las dos superficies de reflection está ubicada en el medio de la superficie de la espejo, que se ve en el medio de la superficie de la mediana, que se ve como la superficie de la mediana, que se ve como la superficie de la mediana. La línea de cresta, como se muestra en la figura . un haz paralelo se proyecta en el divisor del haz, reflejado por dos planos en diferentes ángulos en dos vigas, irradiado a diferentes posiciones en las lentes de enfoque, y enfocado para obtener dos vigas con una cierta distancia en la superficie de trabajo »{4}} al cambiar el ángulo entre las dos superficies de reflexión y la posición de la posición de la posición de la obra de trabajo, Se pueden obtener diferentes distancias y arreglos focales .
Cuando se utilizan dos tipos diferentes de vigas láser para formar un haz dual, hay muchas combinaciones . Un láser de CO2 de alta calidad con una distribución de energía gaussiana se puede utilizar para el trabajo de soldadura principal, complementado por un láser semiconductor Las vigas se pueden ajustar de forma independiente, por otro lado, . para diferentes formas de articulación, se puede obtener un campo de temperatura ajustable ajustando la posición superpuesta del láser y el láser semiconductor, que es muy adecuado para el control de procesos de soldadura .. con láseres pulsados para soldadura, y las vigas enfocadas se pueden combinar con vigas desfiguradas para soldar .
Principio 3. de la soldadura con láser de doble haz
3.1 soldadura láser de doble haz de la hoja galvanizada
La lámina de acero galvanizado es el material más utilizado en la industria automotriz . El punto de fusión del acero es de alrededor de 1500 grados, mientras que el punto de ebullición de zinc es solo 906 grados . Por lo tanto, cuando el método de soldadura se adopta, una gran cantidad de vapor de zinc generalmente se genera, lo que resulta en un proceso de soldadura inestable y la formación de la formación de pores en el vapor de 4 {4 {4 { Para las juntas de vueltas, la volatilización de la capa galvanizada ocurre no solo en las superficies superiores e inferiores, sino también en la interfaz de la junta . Durante el proceso de soldadura, el vapor de zinc se rocía rápidamente de la superficie de la piscina fundida en algunas áreas, mientras que el vapor de zinc es difícil de escapar de la superficie de la piscina fundamental en algunas áreas, lo que resulta en una calidad de soldadura fundida .}
La soldadura con láser de doble haz puede resolver el problema de calidad de soldadura causado por el vapor de zinc . Un método es controlar el tiempo de residencia y la velocidad de enfriamiento del grupo fundido al igualar razonablemente la energía de las dos vigas láser, que es propicio para el escape del vapor de zinc; Otro método es permitir que el vapor de zinc escape a través de un perforación previa o ranura . como se muestra en la figura a continuación, se usa un láser de CO2 para la soldadura, y un láser YAG en el frente del láser de CO2 se usa para perforar o surgir . los pisos o grooves de escape previamente procesados. soldadura, evitando que se retenga en la piscina fundida y forme defectos .
3.2 soldadura con láser de doble haz de aleación de aluminio
Debido a las propiedades únicas de los materiales de aleación de aluminio, la soldadura por láser tiene las siguientes dificultades: la aleación de aluminio tiene una baja tasa de absorción para el láser, y la reflectividad inicial de la superficie del haz de láser CO2 excede el 90%; Las soldaduras con láser de aleación de aluminio son propensas a los poros y las grietas durante la soldadura; and there is a loss of alloying elements during welding. When single-beam laser welding is used, the keyhole is difficult to form and difficult to maintain stability. When dual-beam laser welding is used, the keyhole size can be increased to make it difficult to close, which is conducive to gas discharge. At the same time, the cooling rate can be reduced to reduce the Generación de poros y grietas de soldadura . Debido a que el proceso de soldadura es más estable y la cantidad de salpicaduras se reduce, la formación de la superficie de soldadura obtenida por la soldadura de doble haz de aleación de aluminio de aluminio también es significativamente mejor que la de un solo haz de haz de haz de haz de haz. Viga láser .
Los estudios han demostrado que al soldar una aleación de aluminio de la serie 5000 de 2 mm de espesor, cuando el espaciado entre las dos vigas es 0 . 6 ~ 1 . 0 mm, el proceso de soldadura es relativamente estable, y la apertura de agujeros de teclado se formó, que también es una evaporación y escape de Magnesium durante la soldadura {.}}}}}}}} Pequeño, el proceso de soldadura es similar a la soldadura de un solo haz y no es fácil de ser estable; Si el espaciado es demasiado grande, afectará la penetración de soldadura, como se muestra en la figura a continuación . Además, la relación de energía de las dos vigas también tiene un efecto significativo en la calidad de soldadura . Cuando las dos vigas se soldan en serie con un espacio de espacio de 0.9 mm, es beneficioso a un aumento apropiado de la energía de los dos haz de la energía. que 1: 1, que ayuda a mejorar la calidad de la soldadura y aumentar el área de fusión. Incluso a una velocidad de soldadura más alta, se puede obtener una soldadura suave y hermosa.
3.3 Soldadura de doble haz de placas de espesor desiguales
En la producción industrial, a menudo es necesario soldar dos o más placas de metal de diferentes espesores y formas juntas para formar una placa empalmada . especialmente en la fabricación de automóviles, la aplicación de placas empalmadas se está volviendo cada vez más extensa .
Al soldar placas de diferentes especificaciones, recubrimientos de superficie o propiedades juntas, se puede mejorar la resistencia, se puede reducir el consumo de energía y se puede reducir el peso . En la soldadura de placas empalmadas, la soldadura láser de placas de diferentes espesores generalmente se usa . el problema principal que el problema de trabajo se debe tener una medición previa con el altura de los altos. El ensamblaje . Para placas de espesor desigual, la soldadura de doble haz puede adaptarse a las diferencias en los huecos de placas, juntas de tope, espesores y materiales relativos, y puede soldar placas con grandes tolerancias de borde y brecha, mejorando así la velocidad de soldadura y la calidad de soldadura .}
Los principales parámetros del proceso de la soldadura de doble haz de las placas de espesor desigual se pueden dividir en parámetros de soldadura y parámetros de placa, como se muestra en la figura .} Los parámetros de soldadura incluyen la potencia de los dos haces láser, velocidad de soldadura, posición focal, ángulo de la cabeza de soldadura, ángulo de rotación de vigas de los beamos de retención en la articulación del tope, y la velocidad de soldadura {2.} Incluya el tamaño del material, el rendimiento, el recorte de borde y el espacio de la placa . La potencia de las dos vigas láser se puede ajustar por separado de acuerdo con diferentes propósitos de soldadura .
Por lo general, cuando el enfoque está en la superficie de la placa delgada, el proceso de soldadura es estable y eficiente . El ángulo del cabezal de soldadura generalmente se selecciona a aproximadamente 6 grados . Si el grosor de las dos placas es grande, se puede usar un ángulo de cabeza de soldadura positivo, es decir, el láser se tiliza hacia la placa delgada como la placa negativa {{3 {. El ángulo de la cabeza de soldadura se puede usar . La desviación de soldadura se define como la distancia entre el enfoque del láser y el borde de la placa gruesa . ajustando la desviación de soldadura, la concavidad de soldadura se puede reducir para obtener una buena sección transversal de soldadura .
When welding plates with large gaps, the effective beam heating diameter can be increased by rotating the dual beam angle to achieve good gap filling capabilities. The width of the top of the weld is determined by the effective beam diameter of the two laser beams, that is, by the beam rotation angle. The larger the rotation angle, the wider the dual beam heating range and the wider the top width of the weld. The two laser beams play different roles in the welding process, one beam is mainly used to penetrate the joint, and the other beam is mainly used to melt the thick plate material to fill the gap. As shown in the figure below, under the positive beam rotation angle (the front beam acts on the thick plate and the rear beam acts on the soldadura), el haz delantero golpea la placa gruesa, calienta el material fundido y las vigas láser posteriores producen penetración . El primer haz láser en la parte delantera solo puede derretir parcialmente la placa gruesa, sino que controla en gran medida al proceso de soldadura porque no solo derrite el latido de la bola gruesa para que sea más fácil de rellenar el espacio de la articulación. para penetrar la junta, aumentando así la velocidad de soldadura . en soldadura de doble haz con un ángulo de rotación negativo (el haz delantero actúa en la soldadura y el haz trasero actúa en la placa gruesa), las dos vigas láser actúan de manera opuesta . penetra el frontal penetran la articulación, y el haz trasero el plato grueso y el plato grueso y el plato grueso y el plato grueso y los rellenos {{9 vegetos.
At this time, the front beam laser needs to penetrate the cold plate, and the welding speed is lower than that of the positive beam rotation angle. At the same time, due to the preheating effect of the front beam laser, the rear beam laser will melt more thick plate materials at the same power. At this time, the power of the second laser beam should be appropriately Reducido . en comparación, el ángulo de rotación del haz positivo puede aumentar adecuadamente la velocidad de soldadura, mientras que el ángulo de rotación del haz negativo puede lograr un mejor efecto de llenado de brecha . La siguiente figura muestra el efecto de diferentes ángulos de rotación del haz en la sección transversal de la soldadura .
3.4 soldadura con láser de doble haz de placas gruesas
With the improvement of laser power level and beam quality, thick plate laser welding has become a reality. However, due to the high cost of high-power lasers and the general need for metal filling in thick plate welding, it is subject to certain limitations in actual production. The use of dual-beam laser welding technology not only improves the laser power, but also increases the effective heating diameter of the Haz, mejora la capacidad de fusión del alambre de relleno, estabiliza el ojo de la cerradura del láser, mejora la estabilidad de la soldadura y, por lo tanto, mejora la calidad de la soldadura .
