1. Inleiding
In de moderne industriële productie wordt laserslassentechnologie, met zijn voordelen van hoge precisie en hoge energiedichtheid, veel gebruikt voor het verbinden van verschillende materialen. Bij het omgaan met hoog - reflectiviteitsmaterialen (zoals koper, aluminium en hun legeringen) wordt het laserslassenproces echter ingewikkeld vanwege de hoge - reflectiviteitskenmerken van de materialen, die veel gevolgen hebben voor het laseffect. In - diepte -exploratie van het interactiemechanisme tussen hoog - reflectiviteitsmaterialen en laserlasmachines is cruciaal voor het optimaliseren van het lasproces en het verbeteren van de laskwaliteit.
2. Kenmerken van hoog - reflectiviteitsmaterialen en hun impact op de absorptie van laserenergie
(2.1) Reflecterende kenmerken van hoog - reflectiviteitsmaterialen
Hoog - reflectiviteitsmaterialen (koper en aluminium nemen als voorbeelden) hebben een extreem hoge reflectiviteit voor laser. In het infraroodgolflengtebereik (zoals 1064 nm) die vaak wordt gebruikt bij laserslassen, kan de reflectiviteit van aluminium 80% - 90% bereiken, en de reflectiviteit van koper is nog hoger. Deze hoge - reflectiviteitskarakteristiek maakt het moeilijk voor laserergie om effectief door de materialen te worden opgenomen. Een grote hoeveelheid laserergie wordt weerspiegeld, die niet alleen energieverspilling veroorzaakt, maar ook de optische componenten (zoals het focussen van lenzen, beschermende lenzen, enz.) Schaadt van de laserlasapparatuur, die de levensduur van de apparatuur beïnvloedt.
(2.2) Impact van energieabsorptie op het lasproces
Vanwege de moeilijkheid bij de initiële energie -absorptie is een hoger laservermogen vereist om het lasproces te starten bij het lassen van hoog - reflectiviteitsmaterialen. Een overdreven hoog vermogen zal echter nieuwe problemen opleveren, zoals de onmiddellijke verdamping van materialen om een plasmakolk te vormen. De plasmakwolde zal de laser verder weerspiegelen en verspreiden, wat resulteert in schommelingen in de effectieve laserergie die het materiaaloppervlak bereikt, en problemen zoals onstabiele laspenetratie en slechte lasvorming (zoals ondermijn, bult, porositeit en andere defecten). Tegelijkertijd maakt de instabiliteit van energieabsorptie het ook moeilijk om de warmte -input tijdens het lasproces te regelen, wat de mechanische eigenschappen van het gelaste gewricht beïnvloedt.
3. Belangrijke problemen en manifestaties bij laserslassen van hoog - reflectiviteitsmaterialen
(3.1) Defecten van lasvorming
Porositeitsprobleem: Tijdens het lassen van hoog - reflectiviteitsmaterialen, vanwege de instabiliteit van energieabsorptie, zijn de smelt- en stollingsprocessen van de materialen ongelijk, waardoor het gemakkelijk moeilijk is voor gassen (zoals vocht en lucht geadsorbeerd op het materiaaloppervlak, of gassen gegenereerd door metaaldamporisatie tijdens het lasproces) om te ontsnappen in de tijd, die porositeiten in de las vormt. Porositeiten zullen de compactheid en sterkte van de las verminderen, wat de productkwaliteit beïnvloedt.
Inconsistente lasbreedte en ondersneden: De fluctuatie van laserergie leidt tot de instabiliteit van het materiaalsmeltgebied en het is moeilijk om de lasbreedte uniform te regelen. Wanneer de lokale energie te hoog is, zal deze overmatig smelten van de lasrand veroorzaken, waardoor een ondersnijdingsdefect wordt gevormd, wat de lassterkte verzwakt en de vermoeidheidsprestaties van het gewricht vermindert.
(3.2) Slechte lasstabiliteit
De reflecterende kenmerken van hoog -reflectiviteitsmaterialen maken de energiefeedback in het laserslasprocescomplex, wat gemakkelijk de instabiliteit van het lasproces veroorzaakt. Het gereflecteerde licht kan bijvoorbeeld de laser -oscillatiemodus verstoren, waardoor schommelingen in het laseruitgangsvermogen worden veroorzaakt; Of vanwege de dynamische verandering van de plasmakwolde, is de interactie tussen de laser en het materiaal onstabiel, wat resulteert in problemen zoals lasonderbreking en discontinue lassen, die de productie -efficiëntie en productconsistentie ernstig beïnvloeden.
4. Strategieën voor het omgaan met laserslassenproblemen van hoog - reflectiviteitsmaterialen
(4.1) Optimalisatie van laserapparatuur en processen
Golflengte en modusaanpassing: Gebruik lasergolflengten die geschikter zijn voor de absorptie van hoge reflectiviteitsmaterialen, zoals groen licht (532 nm) of blauw licht (450 nm). Vergeleken met infraroodlicht, is de absorptiesnelheid van deze korte -golflengtelasers door hoge reflectiviteitsmaterialen aanzienlijk verbeterd. Optimaliseer tegelijkertijd de lasermodus, zoals het gebruik van gepulseerde lasers met een hoog piekvermogen, en gebruik het "ablatie" -effect van het materiaal onder de pulsactie om de hoge -reflectiviteitslaag op het materiaaloppervlak te vernietigen en de absorptie van daaropvolgende laserergie te verhogen.
Optimalisatie van vermogens- en pulsparameters: Redelijk instellen van parameters zoals laservermogen, pulsbreedte en frequentie. Gebruik bijvoorbeeld voor het lassen van aluminiumlegering een geschikte pulsfrequentie om een bepaalde koeltijd voor het materiaal tijdens het pulsinterval mogelijk te maken om overmatige accumulatie van de plasmakwolde te voorkomen; Pas de pulsbreedte aan om de warmteingang te regelen en het genereren van lasdefecten te verminderen.
(4.2) Materiële voorbehandeling en hulpmaatregelen
Voorbehandeling van het oppervlak: Voer processen uit zoals slijpen en zandstralen op het oppervlak van hoog - reflectiviteitsmaterialen om de oppervlakteoxidelaag en olievlekken te verwijderen, de oppervlaktreflectiviteit te verminderen en verhoogt tegelijkertijd de oppervlakteruwheid, die bevorderlijk is voor de absorptie van laserergie. Een chemische coatingmethode kan ook worden gebruikt om een absorptielaag op het materiaaloppervlak aan te brengen. Tijdens het lassen absorbeert de absorptielaag eerst de laserergie en zet deze om in warmte -energie om het materiaal te smelten, en vervolgens kan de coating worden verdampt of deelnemen aan de metallurgische reactie tijdens het lasproces.
Toepassing van hulpgassen: Selecteer geschikte hulpgassen (zoals argon, helium). Enerzijds kan het het lasgebied beschermen tegen oxidatie; Aan de andere kant kan het de plasma -wolk effectief onderdrukken. Helium heeft bijvoorbeeld een hoge ionisatie -energie, die het genereren van plasma kan verminderen en de laserergie het materiaaloppervlak stabieler kan laten bereiken; Pas de stroomsnelheid en de hoek van het hulpgas redelijk aan, en het kan ook de spinter en het plasma tijdens het lassen wegblazen om de lasomgeving te verbeteren.
(4.3) Real - Time Monitoring en gesloten - lusbesturing
Gebruik apparatuur zoals hoge snelheidscamera's en fotodetectoren om informatie te controleren zoals de vorm van de plasmakolw, lasporming en laser -energiereflectie in reële tijd tijdens het lasproces. Pas door het gevestigde besturingsmodel parameters zoals laservermogen en scansnelheid in reële tijd aan volgens de bewakingsgegevens om de gesloten - lusbesturing van het lasproces te realiseren en de stabiliteit van de laskwaliteit te waarborgen. Wanneer bijvoorbeeld wordt gecontroleerd dat de plasmakolwen te dik is om de lasertransmissie te beïnvloeden, het laservermogen automatisch te verminderen of het debiet van het hulpgas aan te passen om de stabiliteit van het lasproces te herstellen.
5. Case Analysis - Laser Welding van dunne platen van aluminiumlegering
Het nemen van het lassen van dunne platen van aluminiumlegering (dikte 1 mm) in een elektronisch apparaat als voorbeeld, in eerste instantie werd infrarood laserslassen gebruikt. Vanwege de hoge reflectiviteit van het materiaal verscheen een groot aantal porositeiten en ongelijke breedte -problemen in de las. Later werd groen licht laserslassen aangenomen, gecombineerd met voorbehandeling en argonhulp van het oppervlak en de laserpulsparameters waren geoptimaliseerd (pulsbreedte 200μs, frequentie 50Hz). Na verbetering was de lasvorming goed, werd de porositeitspercentage verlaagd van de oorspronkelijke 15%tot minder dan 3%, de lassterkte voldeed aan de productvereisten, de lasstabiliteit was sterk verbeterd en de productie -efficiëntie werd met ongeveer 20%verhoogd.
6. Conclusie
De hoge - reflectiviteitseigenschappen van hoog - reflectiviteitsmaterialen brengen veel uitdagingen op het laseffect van laserlasmachines, waaronder problemen zoals problemen in energie -absorptie, lasvormingsdefecten en slechte lasstabiliteit. Door de optimalisatie van laserapparatuur en -processen (zoals golflengte -aanpassing, parameteroptimalisatie), kan het toepassing van materiaal voorbehandeling en hulpmetingen (oppervlaktebehandeling, hulpgas) en real -time monitoring en gesloten - gesloten - gesloten - gesloten strategieën voor de lus, het lasslaseffect van hoog -reflectiematerialen effectief worden verbeterd.
Met de continue ontwikkeling van lasertechnologie, materiaalwetenschap en controletechnologie, zal het toekomstige laserlassen voor hoog -reflectiviteitsmateriaal efficiënter en stabieler zijn, waardoor betrouwbaardere technische ondersteuning wordt geboden voor de brede toepassing van hoog -reflectiviteitsmaterialen in industriële productie en het bevorderen van de hoogwaardige ontwikkeling van velden zoals ruimtevaart, elektronische informatie en nieuwe energie.
-- rayther Laser Jack Sun --