Jan 02, 2024 Jäta sõnum

Punasinised komposiitlaserid keevitamisel

Elektrisõidukites kasutatavate akude tootmisprotsessi käigus tuleb vaskmaterjale keevitada suurel kiirusel ja ilma pritsmeteta. Tavaliselt kasutatakse infrapunalasereid, mille lainepikkus on ligi 1000 nm, kuid see tekitab vaskmaterjalide keevitamisel kaks peamist väljakutset: madal energianeeldumine ja protsessi ebastabiilsus. Infrapunalaseri valguse neeldumine vaskmaterjalide poolt suureneb temperatuuri tõustes. Kui suure võimsusega IR-laser kiiritab vaskpinda, suureneb pärast väikeste aukude tekkimist järsku vaskpinna energia neeldumiskiirus; augud on ebastabiilsed ja pritsmed tekivad kergesti. Samal ajal, kuna infrapunalaseri võimsus on suur, kahjustab see laserit. Sinise laseri neeldumine vaskmaterjali poolt on umbes 60%, mis on palju tõhusam kui IR-laseri oma. Mõnes kirjanduses on kirjeldatud sinise dioodlaserite otstarbekust vase töötlemiseks. Sinised laserid võivad keevitada vaskfooliumi või -lehti kõrge efektiivsuse ja kvaliteediga. Kuid siniste laserite hind on palju kõrgem kui NIR laserite oma ja maksimaalne väljundvõimsus on piiratud 2000 W-ga. Kombineerides madala infrapunakiirguse laserenergia neeldumise, ebastabiilse protsessi ja sinise laseri väikese väljundvõimsuse puudusi, saame pakkuda sinine-IR komposiitlaserkeevitusprotsess. Selles keevitusprotsessis saame esmalt sulatada alusmaterjali pinna suure neelduvusega sinise laseriga ja siis infrapunalaseriga suurendada sulabasseini sgavust.Yang et al. uuris katsete ja numbriliste simulatsioonide põhjal 3 mm paksuse vaskplaadi peaaegu sinise infrapunaga komposiitlaseriga keevitamist; esmalt kuumutati vaskplaati väikese võimsusega sinise laseriga ja seejärel kiiritati suure võimsusega infrapunalaseriga plaadi kõrge temperatuuriga pinda, moodustades sügava väikese augu.Fujio et al. töötas välja sini-infrapuna laserkomposiitkeevitussüsteemi ja leidis, et hübriidlaseri keevitamise efektiivsus oli 1,45 korda kõrgem kui infrapunalaseril.Kaneko et al. kasutas sulabasseini ja väikeste aukude suurendamiseks ning sisemise termilise konvektsiooni stabiliseerimiseks koaksiaalset komposiit-sini-infrapuna laserit. Komposiitsini-infrapuna laserkeevitusel ei mõjuta laserenergia neeldumine mitte ainult keevitusprotsessi stabiilsust, vaid ka seadme kasutusiga. Kui vase pinna temperatuur on pärast sinise laseriga kokkupuudet madal, on vase pinnalt peegelduv infrapunakiirguse laserenergia kõrge, mis võib laserpead kahjustada.

 

Fujio, S et al. töötas välja komposiitlaserisüsteemi, kasutades eelsoojendusallikana sinist pooljuhtlaserit ja keevitusallikana ühemoodilist kiudlaserit. Keevituskatsed viidi läbi 2,5 × 3.0 × 50 mm vasktraatidega, kasutades seda komposiitlasersüsteemi. Joon. 1 näitab puhta vase sulamis- ja tahkumiskineetikat, mis on jäädvustatud kiire kaameraga 0,1, 0,2 ja 0,3 s punkti (a) all komposiitlaser ja (b) ühemoodiline kiudlaser. 1 kW väljundvõimsusega ühemoodilise kiudlaseri puhul algab vase sulamine umbes 0,3 s. Ühemoodilise kiudlaseri sulamiskineetika on näidatud joonisel 2.1.2. Seevastu 1 kW väljundvõimsusega ühemoodilise fiiberlaseriga ja 200 W väljundvõimsusega sinise dioodlaseriga hübriidlaseri puhul algab vase sulamine 0,2 sekundist. Seetõttu, nagu on näidatud joonisel fig 2, muutub vase sulamismaht hübriidlaseris suuremaks kui ühemoodilises kiudlaseris.

Sinise dioodlaseriga eelsoojenduse tõttu tõuseb vase temperatuur umbes 800 kraadini. Vase temperatuur tõuseb umbes 1,5 kraadini F (0,5 kraadi F). Temperatuuri tõus toob kaasa vase optilise neeldumise lokaalse suurenemise kiudlaseris. Samal ajal saavutab komposiitlaser suurema vase sulamismahu kui ühemoodiline kiudlaser. Seetõttu järeldatakse, et sinise dioodlaseri eelsoojendamine suurendab vase valguse neeldumist ühemoodilise kiudlaseriga ja parandab keevitamise efektiivsust.

Wu et al. töötas välja uue sinise valguse-infrapuna lasersoojuse allika mudeli vaskmaterjalide jaoks paksusega 0,5 mm, kasutades koaksiaalset sinise valguse-infrapuna laserkeevitusprotsessi ning simuleeris numbriliselt sulabasseini dünaamilist käitumist ja laserenergia neeldumine, kombineerides seda virtuaalse võrgusilma täiustamise meetodiga. Võrreldes sinise laserkeevitusega kõigub koaksiaalkomposiit-sinise-IR laserkeevituse maksimaalne sulamistemperatuur ja kiirus rohkem ning laseri koguenergiatõhusus on madalam, kuid häid keevisõmblusi on siiski võimalik saada. Võrreldes infrapuna laserkeevitusega parandas ja stabiliseeris sinine laser koaksiaalkomposiit sinise-IR laserkeevitusel infrapunalaseri energiatõhusust.

Uue simulatsiooniga {{{{10}}}} W sinise laseri võimsusega, 1400 W IR laseri võimsusega ja keevituskiirusega 1,2 m/min taaskäivitati koaksiaalkomposiit sinine-IR laserkeevituskorpus t=0.1 s juures. Uus simulatsioon on näidatud joonisel 3(a). Nagu on näidatud joonisel fig 3(a), moodustub ainult väike sulakogum. Maksimaalne sulamistemperatuur on 1798 K ja maksimaalne sulamiskiirus 0,11 m/s. Nagu on näidatud joonisel 3(b), on neeldunud IR-laseri võimsus ja efektiivsus vastavalt 190,4 W ja 13,60% pärast t=0,232 s. Keevitatud materjali infrapunalaseri võimsus ja efektiivsus on samuti näidatud joonisel 3(c). Võrreldes IR laserkeevitusega suurenes koaksiaalkomposiit sinine-IR laserkeevitus IR laseri energiatõhusus 16,99% ja laseri koguenergiatõhusus 165,22%. Nagu on näidatud joonisel fig. 3(c), olid IR laseri efektiivsuse standardhälbed koaksiaalse sinise valguse-IR laserkeevituse ja IR laserkeevituse korral vastavalt 0,014% ja 0,215%. Võib järeldada, et sinine laser parandab ja stabiliseerib infrapunalaseri energiatõhusust sini-IR komposiitlaseriga keevitamisel.

 

Pidades silmas sinise valguse kulusid ja maksimaalset võimsuse piirangut ning infrapunalaseri madala energia neeldumise ja protsessi ebastabiilsuse puudusi, pakuti välja kombineeritud sini-punase laserkeevitusprotsess. Materjali eelkuumutamisel sinise valguse kõrge neeldumiskiirusega, saavutades seeläbi punase valguse neeldumiskiiruse tõusu, ja samal ajal tänu sinise valguse väikesele võimsustihedusele võrreldes kiudlaseriga on võimalik realiseerida stabiilse soojusjuhtivusega keevitamise ja sügavsulava keevitamise kombinatsioon, et saavutada väga korrosioonivastaste sulamite (alumiinium, vask) tõhus keevitamine.

Küsi pakkumist

whatsapp

Telefoni

E-posti

Küsitlus