Волоконно-лазерная сварочная машина используется для сварки сложных к сваркам

Волоконно-лазерная сварочная машина может адаптироваться к различным типам металлической сварки, и в определенной степени заполняется процессы сварки, которые трудно добиться с традиционными сварочными процессами, такими как аргоновая дуговая сварка и газовая сварка. Например: оцинкованная листовая сварка, алюминиевая сварка, медная сварка, различные типы металлических сращивания и т. Д.

Оцинкованная стальная листовая сварка

Различные типы оцинкованных стальных листов широко используются в автомобильной промышленности и других приложениях с антикоррозийными требованиями, такими как сельскохозяйственное оборудование и здания. Но в прошлом, потому что температура кипения цинка намного ниже, чем у стали, сварка оцинкованной стали нулевой щель оцинкованной стали представляла проблемы для лазерной сварки. В результате применяется при применении лазерной энергии, первый цинк будет испаряться, а генерируемое давление воздуха достаточно для сдутого расплавленной стали, что приводит к неровным сварным швам и формированию спаттеров, которые требуют последующей очистки. Поскольку лазерная мощность, необходимая для расплава и обслуживания сварного отверстия, сделает расплавленный пул турбулентным и нестабильным, трудно контролировать это динамическое поведение с одним фокусом.

Эта проблема может быть смягкована путем вметра материала для создания зазора или добавления прокладки между металлическими пластинами, так что есть достаточно места (около 0,1 ~ 0,5 мм) для испаренного цинкового потока вокруг замочной скважины. Не верхний разряд. Одной из главных трудностей этого метода является то, что при столкновении деталей со сложными трехмерными формами (такими как автомобильные двери), трудно поддерживать равномерный небольшой зазор между тонкими пластинами. Гораздо легче зажимать части плотно друг к другу вместе с крепежным устройством.

Алюминиевая сварка

В настоящее время электромобили все больше и более популярны с потребителями. Оболочки лития, используемые в этих транспортных средствах, используемые в этих транспортных средствах, должны быть приварены, поэтому существует растущий спрос на алюминиевую сварку. В частности, производитель аккумулятора должен приваривать верхнюю часть корпуса для поддержания воздушной силы во время жизни компонента. Поскольку вода сильно реагирует с литиевым, генерирующим газом и давлением, что может вызвать повреждение оборудования, это уплотнение может предотвратить проникновение влаги, поэтому она очень важна. Кроме того, частицы металлов (и влага) будут генерировать ток внутреннего утечка и короткое замыкание аккумулятора. Следовательно, очень важно избегать брызги во время процесса сварки. Наконец, сварной свар должен иметь достаточную механическую прочность, чтобы выдерживать грубую обработку, даже воздействие столкновения.

Поскольку аккумуляторная батарея очень тонкая (<1 мм), уплотнение алюминиевой батарейной оболочки традиционно выполняется с помощью лазерной проводимости сварки. Однако трудно добиться достаточной глубины плавления с использованием проводящей сварки для получения достаточно прочного сварного шва, и сделать пористость достаточно низкой, чтобы предотвратить вторжение влаги. Однако, если для достижения более глубокого проникновения (дыра расплава) используется более высокая лазерная сила.

Технология FL-ARM

Некоторые методы, используемые в прошлом для устранения проблемы брызги, когда волоконная лазерная обработка определенных материалов включает в себя: лазерную сварку в технологической камере, давление которого намного ниже, чем атмосферное давление (в диапазоне миллибуна) или резко снижают скорость подачи. Однако эти методы в конечном итоге снижают возможности обработки или вызывают практические трудности в устранении присущих преимуществ волоконных лазеров. До недавнего времени не было очень точной технологии, которая может очень точную способ поставлять энергию лазера волокна для управления динамикой расплавленного пула, поддерживает возможности обработки процесса производства, в настоящее время доступны, и быть простым и простым в реализации.

Рисунок 1: Упрощенная диаграмма волокна волокна и пять основных мод питания, которые могут появляться в фокусированном лазерном месте.

В когерентной лаборатории приложений в Тампере, Финляндия, углубленная работа в разработке проверила новое решение, которое может достичь высокоскоростной обработки высокоскоростной металлической обработки, изменяя интенсивность лазерного фокусного пятна на распределении заготовки, что значительно отклоняется от Традиционное унимодальное гауссовское распределение. Это исследование показывает, что пучок, состоящий из центрального гауссовского распределенного фокуса, окруженного другим концентрическим лазерным кольцом, часто может быть эффективным методом.

Лазерное кольцо FL-ARM-ARM и волокна и трансмиссионного волокна, разработанное финской фанской фанкой (ранее Corelase), делают это необычное волокна лазерной фокусирующей точки конфигурации. Оптическое волокно принимает традиционное круговое ядро ​​и покрывается другим слоем корпуса оптического волокна с кольцевым сечением.

FL-ARM может быть интегрирован в четыре независимых волоконных лазерных модулях, обеспечивая максимальную общую выходную мощность от 2,5 до 10 кВт. Независимо от конкретной конфигурации, во всех случаях общее распределение луча (то есть мощность центральных и кольцевых деталей) можно регулировать независимо по мере необходимости. Кроме того, центральные и кольцевые лучи используют независимые системы управления замкнутым контуром, которые также обеспечивают превосходную устойчивость в пределах общего диапазона регулировки мощности (от 1 до 100% от номинальной максимальной выходной мощности). Основная и кольцевая луча может быть даже независимо модулирована, с частотой повторения до 5 кГц.

В этом макете (рисунок 1) практически существует бесконечное количество комбинаций в соотношении мощности между внутренним лучом и внешним лучом. Тем не менее, все эти комбинации могут быть примерно разделены на несколько основных конфигураций. Эти основные режимы могут быть отрегулированы для обеспечения широкого спектра характеристик обработки для удовлетворения потребностей различных применений оптимально.

Результат приложения

Скорректированный луч может выводить мощность в центре и положении кольца вместо формирования традиционного одиночного лазерного пятна. Сварка в основном завершается кольцевым освещением, а процесс сварки разделен на два шага. Во-первых, передний край наружного кольца предварительно нагревает заготовку, а дополнительная энергия, необходимая для сварки, обеспечивается задним краем кольцевого пятна. Разделив предоставленную энергию лазера на две части и рассеящими его на более крупную область, может быть генерируется более широкий расплавленный пул, тем самым снижая температурный градиент в материале. Все эти функции помогают уменьшить брызги (рис. 2).

Рисунок 2: Поперечное сечение показывает сварку на оцинкованный стальной листе толщиной 1,25 мм. Используется волокна лазера, отсутствует разрыв между пластинами, а скорость подачи составляет 3,3 м / мин. Сварная шва, образованная традиционным лазерным фокусировкой, имеет разрывы (A), и использование технологии FL-ARM может образовывать отличную непористую однородный сварок (B).

В то же время центральное очаговое место может поддерживать глубокое отверстие для проникновения (при более низкой температуре, чем по краю), чтобы облегчить толкание расплавленного материала в сторону. Таким образом, испаренный цинк может быть легко разряжен через центр, даже если детали зажимаются вместе с нулевым зазором, не будет брызги.

Кроме того, поскольку кольцевой пучок вращательно симметричен, нет необходимости следовать направлению сварочного шва, чтобы отрегулировать направление луча. На дугообразных или других заготовках в форме в форме направление сварочного шова часто меняется значительно. Следовательно, этот метод может значительно упростить процесс процесса.

В этом приложении лазер FL-ARM успешно используется для глубокой проникновения сварки для достижения высокопрочной сварки без деформации материала. Точно так же может быть настроен мощность луча центра и кольцевая часть.

Рисунок 3: поперечное сечение поверхностного сварного шва из двух 1,6 мм толщиной 5000 серийных алюминиевых деталей, показывает глубокое проникновение без пористости или брызги.

Способ эффективен, поскольку передний край кольцевой луча повышает температуру алюминия достаточно высокого для увеличения его поглощения на лазерной длине волны. Впоследствии глубокое отверстие проникновения генерируется в центре луча, а отверстие проникновения очень стабильна из-за предварительного нагрева. Тренажный край кольцевого луча обеспечивает достаточную поддержку расплавленному пулу и позволяет газу сбежать. Из-за устойчивой ямы расплава материал не легко затвердевать быстро, что способствует всему процессу более последовательным, и окно процесса также больше. Конечный результат (рис. 3) состоит в том, чтобы добиться равномерного проникновения материала и более высокого качества пористости и сварных швов без брызг.

В настоящее время, хотя волоконные лазеры широко использовались в различных отраслях промышленных полей обработки, однако ни один из них не может быть лучшим выбором для всех случаев использования. Вот почему лазерные производители, такие как когерентно-рофин, разработали большое количество различных волоконных лазеров. Затем на этом основании Компания сочетает в себе эти продукты благодаря богатству знакомых процессов для расширения их утилиты и предоставлять лучшие результаты, такие как уменьшение брызг, улучшение возможностей обработки и снижение затрат на производство пользователей.