1. Pengenalan
Dalam pembuatan perindustrian moden, teknologi kimpalan laser, dengan kelebihan ketumpatan tinggi dan ketumpatan tenaga yang tinggi, digunakan secara meluas untuk menyertai pelbagai bahan . bagaimanapun, apabila berurusan dengan bahan -bahan reflektif yang tinggi (seperti tembaga dan aloi mereka). Kesan . dalam - penerokaan mendalam mekanisme interaksi antara bahan reflektif yang tinggi dan mesin kimpalan laser adalah penting untuk mengoptimumkan proses kimpalan dan meningkatkan kualiti kimpalan .
2. Ciri -ciri bahan reflektif tinggi dan kesannya terhadap penyerapan tenaga laser
(2.1) Ciri -ciri reflektif bahan reflektif tinggi
Bahan -bahan reflektif yang tinggi (mengambil tembaga dan aluminium sebagai contoh) mempunyai pemantulan yang sangat tinggi untuk laser . dalam julat panjang gelombang inframerah (seperti 1064nm} Sukar untuk tenaga laser untuk diserap dengan berkesan oleh bahan -bahan . sejumlah besar tenaga laser dicerminkan, yang bukan sahaja menyebabkan sisa tenaga tetapi juga boleh merosakkan komponen optik (seperti kanta pelindung, dan sebagainya.
(2.2) Kesan penyerapan tenaga pada proses kimpalan
Oleh kerana kesukaran dalam penyerapan tenaga awal, kuasa laser yang lebih tinggi diperlukan untuk memulakan proses kimpalan apabila kimpalan yang tinggi - bahan reflektif . bagaimanapun, kuasa yang tinggi akan membawa masalah baru, seperti pengewapan bahan -bahan yang lebih baik untuk membentuk bahan -bahan yang lebih baik untuk membentuk. permukaan, dan masalah seperti penembusan kimpalan yang tidak stabil dan pembentukan kimpalan yang lemah (seperti undercut, bonggol, keliangan dan kecacatan lain) . pada masa yang sama, ketidakstabilan penyerapan tenaga juga menjadikannya sukar untuk mengawal input haba semasa proses kimpalan, yang mempengaruhi sifat -sifat mekanikal
3. Masalah utama dan manifestasi dalam kimpalan laser yang tinggi - bahan reflektiviti
(3.1) kecacatan pembentukan kimpalan
Masalah keliangan: Semasa kimpalan bahan reflektiviti yang tinggi, disebabkan ketidakstabilan penyerapan tenaga, proses pencairan dan pemejalan bahan -bahan tidak sekata, yang mudah menjadikannya sukar untuk gas (seperti kelembapan dan udara yang terserap pada permukaan bahan, atau gas yang dikuatkuasakan) daripada kimpalan, yang mempengaruhi kualiti produk .
Lebar kimpalan yang tidak konsisten dan kurang: Turun naik tenaga laser membawa kepada ketidakstabilan kawasan lebur bahan, dan sukar untuk mengawal lebar kimpalan seragam . apabila tenaga tempatan terlalu tinggi, ia akan menyebabkan lebur yang berlebihan dari kelebihan kimpalan, membentuk kecacatan yang lemah, yang melemahkan kekuatan}
(3.2) Kestabilan kimpalan yang lemah
Ciri -ciri reflektif bahan reflektif yang tinggi menjadikan maklum balas tenaga dalam kompleks proses kimpalan laser, yang mudah menyebabkan ketidakstabilan proses kimpalan . sebagai contoh, cahaya yang dicerminkan boleh mengganggu mod ayunan laser, menyebabkan turun naik dalam kuasa output laser; atau disebabkan perubahan dinamik awan plasma, interaksi antara laser dan bahan tidak stabil, mengakibatkan masalah seperti gangguan kimpalan dan kimpalan yang tidak berterusan, yang serius mempengaruhi kecekapan pengeluaran dan konsistensi produk .
4. Strategi untuk menangani masalah kimpalan laser yang tinggi - bahan reflektif
(4.1) Pengoptimuman peralatan dan proses laser
Panjang gelombang dan pelarasan mod: Gunakan panjang gelombang laser yang lebih sesuai untuk penyerapan bahan -bahan reflektif yang tinggi, seperti cahaya hijau (532nm) atau cahaya biru (450nm) . berbanding dengan cahaya inframerah, kadar penyerapan laser panjang dengan { Laser berdenyut dengan kuasa puncak yang tinggi, dan gunakan kesan "ablation" bahan di bawah tindakan nadi untuk memusnahkan lapisan reflektiviti yang tinggi pada permukaan bahan dan meningkatkan penyerapan tenaga laser berikutnya .
Pengoptimuman Parameter Kuasa dan Pulse: Parameter yang munasabah seperti kuasa laser, lebar nadi, dan kekerapan . sebagai contoh, untuk kimpalan aloi aluminium, gunakan kekerapan nadi yang sesuai untuk membolehkan masa penyejukan tertentu untuk bahan semasa selang denyut untuk mengelakkan pengumpulan berlebihan awan plasma; Laraskan lebar nadi untuk mengawal input haba dan kurangkan penjanaan kecacatan kimpalan .
(4.2) pretreatment bahan dan langkah tambahan
Pretreatment permukaan: Melaksanakan proses seperti pengisaran dan sandblasting pada permukaan bahan reflektif yang tinggi untuk menghilangkan lapisan oksida permukaan dan noda minyak, mengurangkan pemantulan permukaan, dan pada masa yang sama meningkatkan kekasaran permukaan, yang kondusif pada penyerapan tenaga laser . Menyerap tenaga laser dan menukarkannya menjadi tenaga haba untuk mencairkan bahan, dan kemudian salutan dapat dikurangkan atau mengambil bahagian dalam reaksi metalurgi semasa proses kimpalan .
Penggunaan gas tambahan: Pilih gas tambahan yang sesuai (seperti argon, helium) . di satu pihak, ia dapat melindungi kawasan kimpalan dari pengoksidaan; Sebaliknya, ia dapat menindas awan plasma . sebagai contoh, helium mempunyai tenaga pengionan yang tinggi, yang dapat mengurangkan penjanaan plasma dan menjadikan tenaga laser mencapai permukaan bahan lebih stabil; secara munasabah menyesuaikan kadar aliran dan sudut gas tambahan, dan ia juga boleh meniup spatter dan plasma yang dihasilkan semasa kimpalan untuk memperbaiki persekitaran kimpalan .
(4.3) Pemantauan masa nyata dan ditutup - Kawalan gelung
Gunakan peralatan seperti kamera kelajuan tinggi dan photodetectors untuk memantau maklumat seperti bentuk awan plasma, pembentukan kimpalan, dan refleksi tenaga laser dalam masa sebenar semasa proses kimpalan . melalui model kawalan yang ditetapkan, menyesuaikan parameter seperti Kualiti . Sebagai contoh, apabila dipantau bahawa awan plasma terlalu tebal untuk menjejaskan penghantaran laser, secara automatik mengurangkan kuasa laser atau menyesuaikan kadar aliran gas tambahan untuk memulihkan kestabilan proses kimpalan .
5. Analisis kes - Kimpalan laser aluminium aloi nipis
Mengambil kimpalan plat nipis aloi aluminium (ketebalan 1mm) dalam peranti elektronik sebagai contoh, pada mulanya, kimpalan laser inframerah digunakan . kerana pemantulan yang tinggi bahan -bahan, sejumlah besar porositas dan masalah lebar yang tidak sekata yang ditimbulkan di dalam weld {}} Pretreatment dan bantuan argon, dan parameter nadi laser dioptimumkan (lebar nadi 200μs, frekuensi 50Hz) . selepas penambahbaikan, pembentukan kimpalan adalah baik, kadar keliangan dikurangkan dari 15%ke bawah 3%.
6. Kesimpulan
Ciri -ciri pemantulan yang tinggi - bahan reflektif yang tinggi membawa banyak cabaran kepada kesan kimpalan mesin kimpalan laser, termasuk masalah seperti kesukaran penyerapan tenaga, kecacatan pembentukan kimpalan, dan kestabilan kimpalan yang lemah {{2} Rawatan, gas tambahan), dan pemantauan masa sebenar dan strategi kawalan gelung tertutup, kesan kimpalan laser bahan reflektiviti yang tinggi dapat diperbaiki dengan berkesan .
Dengan perkembangan teknologi laser, sains bahan, dan teknologi kawalan yang berterusan, kimpalan laser masa depan untuk bahan reflektiviti yang tinggi akan menjadi lebih cekap dan stabil, memberikan sokongan teknikal yang lebih dipercayai untuk penggunaan bahan -bahan reflektif yang tinggi dalam pembuatan industri, dan mempromosikan pembangunan kualiti tinggi
-- Rayther Laser Jack Sun --