Jan 02, 2024 Jäta sõnum

Punane-sinine komposiitlaser keevitamisel

Elektrisõidukites kasutatavate akude valmistamisel tuleb vaskmaterjale keevitada suurel kiirusel ja ilma pritsmeteta. Tavaliselt kasutatakse 1000 nm lähedase lainepikkusega infrapunalasereid, 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 neeldumisvõimega sinise laseriga ja seejärel suurendada infrapunalaseriga sulabasseini sügavust. 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 jt. kasutas sulabasseini ja väikeste aukude suurendamiseks ning sisemise termilise konvektsiooni stabiliseerimiseks koaksiaalset komposiit-sini-infrapuna laserit. Komposiit-sini-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. uuris ja arendas komposiitlasersüsteemi, kasutades eelsoojendusvalgusallikana sinise valgusega pooljuhtlaserit ja keevitusvalgusallikana ühemoodilist kiudlaserit. Keevituskatsed viidi läbi 2,5 × 3.0 × 50 mm vasktraatidega, kasutades seda liitlasersüsteemi. Joon. 1 näitab puhta vase sulamis- ja tahkumiskineetikat, mis on jäädvustatud kiire kaameraga {{10}},1, 0,2 ja 0,3 s (a) komposiitlaseri ja (b) ühemoodilise kiudlaseri all. 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 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 saab komposiitlaser suurema vase sulamismahu kui ühemoodiline kiudlaser. Seetõttu järeldatakse, et sinise dioodlaseri eelkuumutamisel suureneb vase valguse neeldumine ühemoodilisele kiudlaserile ja keevitamise efektiivsus suureneb.

Wu et al. kasutas koaksiaalset liitsinise valguse-infrapuna laserkeevitusprotsessi vaskmaterjalide jaoks paksusega 0,5 mm, rajas uue sinise valguse-infrapuna lasersoojusallika mudeli 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 koaksiaalse komposiit sinise-IR laserkeevituse korral infrapunalaseri energiatõhusust.

info-750-463

Koaksiaalkomposiidist taaskäivitati uus simulatsioon {{{{10}}}} W sinise laseri võimsusega, 1400 W IR laseri võimsusega ja 1,2 m/min keevituskiirusega sinine-IR laserkeevituskorpus t=0.1 s. 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 koaksiaalses sinise valguse-IR laserkeevituse ja IR laserkeevituse korral vastavalt 0,014% ja 0,215%. Võib järeldada, et sinine laser parandab ja stabiliseerib infrapunalaseri energiatõhusust liitsinise-IR laserkeevituse puhul.

 

Arvestades sinise valguse maksumust, maksimaalse võimsuse piiranguid ja infrapuna laseri energia neeldumiskiiruse puudujääke ning protsessi ebastabiilsust, pakutakse välja sinise valguse-punase valguse komposiitlaserkeevitusprotsess. Sinise valguse kõrge neeldumiskiirus materjali eelsoojendamiseks, punase valguse neeldumiskiiruse tõusu saavutamiseks ja samal ajal, kuna sinise valguse võimsustihedus on kiudlaseriga võrreldes väike, saab seda realiseerida ühendada stabiilne soojusjuhtivusega keevitus ja sügavsulav keevitamine, et saavutada kõrgete antisulamite (alumiinium, vask) kõrge efektiivsusega keevitamine.

Küsi pakkumist

whatsapp

Telefoni

E-posti

Küsitlus