Под формированием луча мы часто подразумеваем использование формирующих луч линз, линз, микролинз или волокон различной формы для достижения эффекта гомогенизации светового пятна. Здесь мы представляем новый метод: технологию сварки BrightLine от TRUMP с использованием волокна 2-in-1 (рис. 1), которое состоит из внутренней сердцевины волокна и внешнего кольца волокна. Два луча накладываются друг на друга, воздействуя на область обработки.
Рис. 1 Оптоволоконная технология TRUNP 2-in-1
В процессе глубокого проникновения металл в крошечном месте плавится и испаряется под действием тепла лазера, создавая пар высокого давления на дне крошечного отверстия. Пар выбрасывается снизу, что приводит к потере материала, также называемому разбрызгиванием. Весь процесс похож на кипячение воды в домашних условиях, при котором постоянно образуются пузырьки. При использовании формирующего луча 2-in-1 внешнее кольцевое волокно обеспечивает большую площадь «буфера» вокруг микроотверстия, позволяя выходить парам под высоким давлением. Внешняя кольцевая балка помогает создать более стабильный процесс сварки с более глубоким проплавлением.
В то же время внешняя кольцевая балка изменяет направление потока жидкого расплавленного металла в ванне (рис. 2). Ускоренный поток расплавленного металла к поверхности отклоняется в сторону под действием импульса кольцевого луча. Таким образом, экспериментально доказано, что при комбинированном эффекте двух вышеупомянутых изменений метод формирования внутреннего и внешнего волокна может уменьшить разбрызгивание на 90 процентов.
Рис. 2 Изменение ванны расплава под действием внутренних и внешних пучков
Траектория колебаний луча показана на рисунке ниже. Для некоторых процессов сварки встык и внахлест, когда между деталями есть зазоры и нет присадочного материала, а обычная лазерная сварка следует по прямой линии вдоль зазора, эффективная сварка невозможна. Поэтому вводятся колебания луча (колебание или колебание), когда прямые линии и движения вверх и вниз накладываются друг на друга для создания спирали (рис. 3), увеличивая площадь расплавленной ванны, где жидкий металл заполняет зазор для сварки. Использование осцилляции луча имеет дополнительное преимущество, заключающееся в компенсации погрешностей размеров детали, уменьшении пористости, повышении эстетичности сварного шва и стабильности процесса сварки.
Рис. 3. Прямолинейное движение и траектория с наложенными колебаниями вверх-вниз.
Использование комбинации формирования луча и колебаний луча может значительно улучшить стабильность процесса сварки глубоким плавлением, свариваемость алюминиевых сплавов и высокопрочных сталей, а также эффективно избежать микротрещин. Однако для некоторых материалов случайные микротрещины все еще существуют. На рисунках 4-6 ниже показаны характеристики сварки алюминиевого сплава серии 6XXX при трех условиях: формирование луча, колебания луча, а также формирование и колебание луча.
Рис. 4 Влияние микроскопического формирования пучка сварочного участка
Рис. 5. Микроскопический эффект сварки качающейся балкой в поперечном сечении.
Рис. 6 Влияние микроскопической формы луча и поперечного сечения сварки качающейся балкой
