A hegesztés két vagy több fém hő alkalmazásával történő összekapcsolásának folyamata. A hegesztés jellemzően az anyag olvadáspontjára történő hevítését jelenti, hogy az alapanyag megolvadjon, kitöltse a réseket az illesztések között, és erős kötést hozzon létre. A lézerhegesztés egy olyan kötési módszer, amely lézert használ hőforrásként.
Vegyük például a négyzet alakú házas akkumulátort: az akkumulátor magját lézerrel több alkatrészen keresztül kötik össze. A teljes lézerhegesztési folyamat során az anyagcsatlakozás szilárdsága, a termelési hatékonyság és a hibaszázalék három olyan kérdés, amelyek a leginkább aggasztják az ipart. Az anyagcsatlakozás szilárdságát a metallográfiai behatolási mélység és szélesség tükrözheti (szorosan összefügg a lézerfényforrással); a termelési hatékonyság főként a lézerfényforrás feldolgozási képességéhez kapcsolódik; a hibaszázalék főként a lézerfényforrás kiválasztásához kapcsolódik; ezért ez a cikk a piacon elterjedt lézerfényforrásokat tárgyalja. Több lézerfényforrás egyszerű összehasonlítását végezzük el, remélve, hogy segítséget nyújtunk a folyamatfejlesztőknek.
Mertlézeres hegesztéslényegében egy fényből hővé alakító folyamat, amelyben számos kulcsfontosságú paraméter vesz részt: a nyaláb minősége (BBP, M2, divergencia szög), energiasűrűség, magátmérő, energiaeloszlás formája, adaptív hegesztőfej, feldolgozás. A folyamatablakokat és a feldolgozható anyagokat elsősorban a lézerfényforrások ezen irányokból történő elemzésére és összehasonlítására használják.
Egymódusú-többmódusú lézer összehasonlítás
Egymódusú-többmódusú definíció:
Az „egymódusú” kifejezés a lézerenergia egyetlen eloszlási mintázatát jelenti egy kétdimenziós síkon, míg a „többmódusú” kifejezés a térbeli energiaeloszlási mintázatot jelenti, amelyet több eloszlási minta szuperpozíciója alkot. Általában a nyalábminőségi M2 tényező mérete alapján megítélhető, hogy a szálas lézer kimenete egymódusú vagy többmódusú-e: az 1,3-nál kisebb M2 érték tisztán egymódusú lézert, az 1,3 és 2,0 közötti M2 érték kvázi egymódusú lézert (kevés módusú), az M2 pedig 2,0-nál nagyobb értéket jelent. Többmódusú lézerekre vonatkozik.
Mertlézeres hegesztéslényegében egy fényből hővé alakító folyamat, amelyben számos kulcsfontosságú paraméter vesz részt: a nyaláb minősége (BBP, M2, divergencia szög), energiasűrűség, magátmérő, energiaeloszlás formája, adaptív hegesztőfej, feldolgozás. A folyamatablakokat és a feldolgozható anyagokat elsősorban a lézerfényforrások ezen irányokból történő elemzésére és összehasonlítására használják.
Egymódusú-többmódusú lézer összehasonlítás
Egymódusú-többmódusú definíció:
Az „egymódusú” kifejezés a lézerenergia egyetlen eloszlási mintázatát jelenti egy kétdimenziós síkon, míg a „többmódusú” kifejezés a térbeli energiaeloszlási mintázatot jelenti, amelyet több eloszlási minta szuperpozíciója alkot. Általában a nyalábminőségi M2 tényező mérete alapján megítélhető, hogy a szálas lézer kimenete egymódusú vagy többmódusú-e: az 1,3-nál kisebb M2 érték tisztán egymódusú lézert, az 1,3 és 2,0 közötti M2 érték kvázi egymódusú lézert (kevés módusú), az M2 pedig 2,0-nál nagyobb értéket jelent. Többmódusú lézerekre vonatkozik.
Amint az az ábrán látható: a b ábra egyetlen alapvető módus energiaeloszlását mutatja, és a kör középpontján áthaladó bármely irányban az energiaeloszlás Gauss-görbe formájában van ábrázolva. Az a ábra a többmódusú energiaeloszlást mutatja, amely több egyedi lézermódus szuperpozíciójából álló térbeli energiaeloszlás. A többmódusú szuperpozíció eredménye egy lapos tetejű görbe.
Gyakori egymódusú lézerek: IPG YLR-2000-SM, ahol az SM a Single Mode (egymódusú) rövidítése. A számítások 150-250 kollimált fókuszt használnak a fókuszpont méretének kiszámításához, az energiasűrűség 2000 W, és az összehasonlításhoz a fókuszenergia-sűrűséget használják.
Az egymódusú és a többmódusú összehasonlításalézeres hegesztéshatások
Egymódusú lézer: kis magátmérő, nagy energiasűrűség, erős behatolási képesség, kis hőhatásövezet, hasonló egy éles késhez, különösen alkalmas vékony lemezek hegesztésére és nagysebességű hegesztésre, galvanométerekkel együtt használható apró alkatrészek és erősen fényvisszaverő alkatrészek (rendkívül fényvisszaverő alkatrészek) fülei, összekötő darabok stb. megmunkálására, ahogy a fenti ábra is mutatja, az egymódusú lézer kisebb kulcslyukkal és korlátozott mennyiségű belső nagynyomású fémgőzzel rendelkezik, így általában nincsenek hibái, például belső pórusok. Alacsony sebességnél védőlevegő befújása nélkül érdes a megjelenés. Nagy sebességnél védelmet biztosít. A gázfeldolgozás minősége jó, a hatásfok magas, a hegesztések simák és laposak, a hozam pedig magas. Alkalmas köteghegesztésre és penetrációs hegesztésre.
Többmódusú lézer: Nagy magátmérő, valamivel alacsonyabb energiasűrűség, mint az egymódusú lézeré, tompa kés, nagyobb kulcslyuk, vastagabb fémszerkezet, kisebb mélység-szélesség arány, és azonos teljesítmény mellett a behatolási mélység 30%-kal alacsonyabb, mint az egymódusú lézeré, így alkalmas tompavarratok és nagy összeszerelési résekkel rendelkező vastag lemezek megmunkálására.
Kompozit gyűrűs lézerkontraszt
Hibrid hegesztés: A 915 nm hullámhosszú félvezető lézersugár és az 1070 nm hullámhosszú száloptikás lézersugár ugyanabban a hegesztőfejben van kombinálva. A két lézersugár koaxiálisan van elosztva, és a két lézersugár fókuszsíkja rugalmasan állítható, így a termék mindkét félvezetővel rendelkezik.lézeres hegesztésképességek hegesztés után. A hatás fényes és a szálak mélységével rendelkeziklézeres hegesztés.
A félvezetők gyakran használnak egy nagy, 400 μm-nél nagyobb fényfoltot, amely főként az anyag előmelegítéséért, az anyag felületének megolvasztásáért és az anyag szálas lézer abszorpciós sebességének növeléséért felelős (a lézer abszorpciós sebessége a hőmérséklet emelkedésével növekszik).
Gyűrűlézer: Két száloptikai lézermodul lézerfényt bocsát ki, amelyet egy kompozit optikai szálon (hengeres optikai szálon belüli gyűrűs optikai szál) keresztül juttatnak az anyag felületére.
Két lézersugár gyűrű alakú ponttal: a külső gyűrű felelős a kulcslyuknyílás tágításáért és az anyag megolvasztásáért, a belső gyűrűlézer pedig a behatolási mélységért, lehetővé téve az ultraalacsony fröccsenésmentes hegesztést. A belső és külső gyűrűlézer teljesítménymag-átmérői szabadon illeszthetők, és a magátmérő is szabadon illeszthető. A folyamatablak rugalmasabb, mint egyetlen lézersugáré.
Kompozit-körhegesztési hatások összehasonlítása
Mivel a hibrid hegesztés a félvezető hővezető hegesztés és a száloptikai mélypenetrációs hegesztés kombinációja, a külső gyűrű penetrációja sekélyebb, a metallográfiai szerkezet élesebb és karcsúbb; ugyanakkor a megjelenés hővezető, az olvadékmedencében kis ingadozások és nagy tartományok vannak, és az olvadékmedence stabilabb, simább megjelenést kölcsönözve.
Mivel a gyűrűlézer a mély behatolású hegesztés és a mély behatolású hegesztés kombinációja, a külső gyűrű is képes behatolási mélységet létrehozni, ami hatékonyan tágítja a kulcslyuk nyílását. Ugyanaz a teljesítmény nagyobb behatolási mélységet és vastagabb metallográfiát eredményez, de ugyanakkor az olvadékfürdő stabilitása valamivel kisebb, mint az optikai szálas félvezetők ingadozása, és az érdesség viszonylag nagy.
Közzététel ideje: 2023. október 20.
