1. Introducere
În fabricarea industrială modernă, tehnologia de sudare cu laser, cu avantajele sale de o precizie ridicată și densitate ridicată a energiei, este utilizată pe scară largă pentru îmbinarea diferitelor materiale . Cu toate acestea, atunci când se ocupă de materiale de reflectivitate ridicată (cum ar fi cupru, aluminiu și aliajele lor), procesul de sudură laser devine complicat datorită caracteristicilor ridicate de reflectivitate ale materialelor, care are multe impacturi complicate pe țădura de înaltă sensibilitate a materialelor, care are multe impacturi pe care le complică pe Weld. Efectul . IN - Explorarea de profunzime a mecanismului de interacțiune între materiale de reflectivitate ridicată și mașini de sudare cu laser este crucială pentru optimizarea procesului de sudare și îmbunătățirea calității de sudare .
2. caracteristicile materialelor de reflectivitate ridicate și impactul acestora asupra absorbției de energie laser
(2.1) Caracteristici reflectoare ale materialelor de reflectivitate ridicate
High - reflectivity materials (taking copper and aluminum as examples) have extremely high reflectivity for laser. In the infrared wavelength range (such as 1064nm) commonly used in laser welding, the reflectivity of aluminum can reach 80% - 90%, and the reflectivity of copper is even higher. This high - reflectivity characteristic makes it difficult for Energia laser va fi absorbită în mod eficient de materialele . o cantitate mare de energie laser este reflectată, care nu numai că provoacă deșeuri energetice, dar poate deteriora componentele optice (cum ar fi lentilele de focalizare, lentile de protecție, etc.
(2.2) Impactul absorbției de energie asupra procesului de sudare
Due to the difficulty in initial energy absorption, a higher laser power is required to start the welding process when welding high - reflectivity materials. However, an excessively high power will bring new problems, such as the instantaneous vaporization of materials to form a plasma cloud. The plasma cloud will further reflect and scatter the laser, resulting in fluctuations in the effective laser energy reaching the material surface, and problems such as unstable welding penetration and poor weld formation (such as undercut, hump, porosity and other defects). At the same time, the instability of energy absorption also makes it difficult to control the heat input during the welding process, affecting the mechanical properties of the welded joint.
3. Probleme și manifestări cheie în sudarea laser a materialelor de reflectivitate ridicată
(3.1) Defecte de formare a sudurii
Problema porozității: În timpul sudurării materialelor de reflectivitate ridicată, datorită instabilității absorbției de energie, procesele de topire și solidificare ale materialelor sunt inegale, ceea ce face ușor dificil pentru gaze (cum ar fi umiditatea și aerul adsorbit pe suprafața materială, sau gazele generate de vaporizarea metalică în timpul procesului de sudare) pentru a scăpa la timp, formând porosități în ceea ce privește sudare .} porrosities va reduce compactitatea și o putere de sudură) sudura, afectând calitatea produsului .
Lățimea de sudură inconsistentă și scăderea: The fluctuation of laser energy leads to the instability of the material melting area, and it is difficult to control the weld width uniformly. When the local energy is too high, it will cause excessive melting of the weld edge, forming an undercut defect, which weakens the weld strength and reduces the fatigue performance of the joint.
(3.2) Stabilitatea de sudare slabă
Caracteristicile reflectoare ale materialelor de reflectivitate ridicate fac feedback -ul energetic în complexul procesului de sudare laser, ceea ce provoacă cu ușurință instabilitatea procesului de sudare . De exemplu, lumina reflectată poate interfera cu modul de oscilație laser, provocând fluctuații în puterea de ieșire laser; Sau datorită schimbării dinamice a norului cu plasmă, interacțiunea dintre laser și material este instabilă, ceea ce duce la probleme precum întreruperea sudării și sudurile discontinue, care afectează grav eficiența producției și consistența produsului .
4. Strategii pentru a face față problemelor de sudare laser a materialelor de reflectivitate ridicate
(4.1) Optimizarea echipamentelor și proceselor laser
Lungimea de undă și reglarea modului: Utilizați lungimi de undă laser, care sunt mai potrivite pentru absorbția materialelor cu reflectivitate ridicată, cum ar fi lumina verde (532Nm) sau lumina albastră (450nm) . în comparație cu lumina infraroșu, rata de absorbție a acestor lasere scurte - lungimi de undă prin intermediul unor materiale de reflectivitate este semnificativ îmbunătățită {. în același timp, optimizează în mod laser. Cu o putere de vârf ridicată și utilizați efectul „ablație” al materialului sub acțiunea pulsului pentru a distruge stratul de reflectivitate ridicat pe suprafața materialului și creșterea absorbției energiei laser ulterioare .
Optimizarea parametrilor de putere și puls: Setați în mod rezonabil parametri, cum ar fi puterea laser, lățimea pulsului și frecvența . De exemplu, pentru sudarea aliajului de aluminiu, utilizați o frecvență de impuls adecvată pentru a permite un anumit timp de răcire pentru material în timpul intervalului de puls pentru a evita acumularea excesivă a norului plasmatic; Reglați lățimea pulsului pentru a controla intrarea de căldură și reduceți generarea de defecte de sudură .
(4.2) Pretratarea materialelor și măsuri auxiliare
Pretratarea suprafeței: Efectuați procese precum șlefuirea și sabarea pe suprafața materialelor cu reflectivitate ridicată pentru a îndepărta stratul de oxid de suprafață și petele de ulei, pentru a reduce reflectivitatea suprafeței și, în același timp Mai întâi absoarbe energia laser și o transformă în energie termică pentru a topi materialul, apoi acoperirea poate fi vaporizată sau poate participa la reacția metalurgică în timpul procesului de sudare .
Aplicarea gazelor auxiliare: Selectați gaze auxiliare adecvate (cum ar fi argon, heliu) . Pe de o parte, poate proteja zona de sudare de oxidare; Pe de altă parte, poate suprima în mod eficient norul plasmatic . De exemplu, heliul are o energie de ionizare ridicată, ceea ce poate reduce generarea de plasmă și face ca energia laser să ajungă mai stabilă mai stabilă; Ajustați în mod rezonabil debitul și unghiul gazelor auxiliare și, de asemenea, poate arunca stropi și plasma generată în timpul sudării pentru a îmbunătăți mediul de sudare .
(4.3) Real - monitorizare a timpului și închidere - Control buclă
Use equipment such as high - speed cameras and photodetectors to monitor information such as the shape of the plasma cloud, weld formation, and laser energy reflection in real - time during the welding process. Through the established control model, adjust parameters such as laser power and scanning speed in real - time according to the monitoring data to realize the closed - loop control of the welding process and ensure the stability of the welding Calitate . De exemplu, atunci când se monitorizează faptul că norul cu plasmă este prea gros pentru a afecta transmisia laserului, reduce automat puterea laserului sau ajustează debitul gazului auxiliar pentru a restabili stabilitatea procesului de sudare .
5. Analiza cazului - Sudarea laser a plăcilor subțiri din aliaj de aluminiu
Taking the welding of aluminum alloy thin plates (thickness 1mm) in an electronic device as an example, initially, infrared laser welding was used. Due to the high reflectivity of the material, a large number of porosities and uneven width problems appeared in the weld. Later, green light laser welding was adopted, combined with surface sandblasting pretreatment and argon assistance, and the laser pulse parameters were optimized (pulse width 200μs, frequency 50Hz). After improvement, the weld formation was good, the porosity rate was reduced from the original 15% to below 3%, the weld strength met the product requirements, the welding stability was greatly improved, and the production efficiency was increased by about 20%.
6. concluzie
Caracteristicile ridicate de reflectivitate ale materialelor de reflectivitate ridicate aduc multe provocări efectului de sudare a mașinilor de sudare cu laser, inclusiv probleme precum dificultățile în absorbția energetică, defectele de formare a sudurii și stabilitatea slabă de sudare . Cu toate acestea, prin optimizarea echipamentelor și proceselor laser (cum ar fi ajustarea lungimii de undă, optimizarea parametrului), aplicarea materialelor materiale și a unei măsuri de suprafață, a parametrului), aplicarea materialului material și a unei pretrată materială și a unui axiliar de lungime de lungime Gaz auxiliar) și monitorizarea reală a timpului și strategiile de control cu buclă închise, efectul de sudare cu laser al materialelor de reflectivitate ridicate poate fi îmbunătățit eficient .
With the continuous development of laser technology, material science, and control technology, the future laser welding for high - reflectivity materials will be more efficient and stable, providing more reliable technical support for the wide application of high - reflectivity materials in industrial manufacturing, and promoting the high - quality development of fields such as aerospace, electronic information, and new energy.
-- Rayther Laser Jack Sun --