Jan 02, 2024 Остави поруку

Црвено-плави композитни ласер у заваривању

У производњи батерија које се користе у електричним возилима, бакарни материјали морају бити заварени великом брзином и без прскања. Обично се користе инфрацрвени ласери са таласним дужинама близу 1000 нм, међутим, ово представља два главна изазова за заваривање бакарних материјала: ниска апсорпција енергије и нестабилност процеса. Апсорпција инфрацрвене ласерске светлости бакарним материјалима се повећава са температуром. Када ИР ласер велике снаге озрачи површину бакра, брзина апсорпције енергије површине бакра нагло се повећава након формирања малих рупа; рупе су нестабилне и прскање се лако формира. У исто време, пошто ће снага инфрацрвеног ласера ​​бити велика, то ће оштетити ласер. Апсорпција плавог ласера ​​од бакарног материјала је око 60%, што је много ефикасније од ИР ласера. Изводљивост ласера ​​плаве диоде за обраду бакра је објављена у некој литератури. Плави ласери могу заварити бакарне фолије или лимове са високом ефикасношћу и квалитетом. Међутим, цена плавих ласера ​​је много већа од цене НИР ласера ​​и максимална излазна снага је ограничена на 2000 В. Комбинујући недостатке ниске апсорпције енергије ИР ласера, нестабилног процеса и ниске излазне снаге плавог ласера, можемо предложити плаво-ИР композитни процес ласерског заваривања. У овом процесу заваривања, прво можемо растопити површину основног материјала плавим ласером са високом апсорпцијом, а затим повећати дубину растопљеног базена помоћу инфрацрвеног ласера. Ианг ет ал. истраживао скоро плаво-инфрацрвено композитно ласерско заваривање бакарне плоче дебљине 3 мм на основу експеримената и нумеричких симулација; прво, бакарна плоча је загрејана плавим ласером мале снаге, а затим је инфрацрвени ласер велике снаге озрачио високотемпературну површину плоче да би се формирала дубока мала рупа. Фујио ет ал. развио плаво-инфрацрвени ласерски композитни систем за заваривање и открио да је ефикасност заваривања хибридног ласера ​​1,45 пута већа од инфрацрвеног ласера. Канеко и др. користио је коаксијални композитни плаво-инфрацрвени ласер за повећање растопљеног базена и малих рупа и стабилизацију унутрашње топлотне конвекције. Код композитног плаво-инфрацрвеног ласерског заваривања, апсорпција ласерске енергије утиче не само на стабилност процеса заваривања већ и на радни век опреме. Ако је температура бакарне површине ниска након излагања плавом ласеру, енергија ИР ласера ​​која се рефлектује од површине бакра је висока, што може оштетити ласерску главу.

 

Фујио, С ет ал. истражио и развио композитни ласерски систем који користи полупроводнички ласер плаве светлости као извор светлости за предгревање и једномодни ласер са влакнима као извор светлости за заваривање. Испитивања заваривања су обављена на бакарним жицама 2,5 × 3.0 × 50 мм коришћењем овог композитног ласерског система. Слика 1 приказује кинетику топљења и очвршћавања чистог бакра снимљеног камером велике брзине на {{10}}.1, 0.2 и 0.3 с под (а) композитни ласер и (б) мономодни ласер са влакнима. За једномодни фибер ласер са излазном снагом од 1 кВ, топљење бакра почиње од око 0,3 с. Кинетика топљења мономодног ласера ​​са влакнима приказана је на слици 2.1.2. С друге стране, за хибридни ласер са једномодним фибер ласером са излазном снагом од 1 кВ и плавим диодним ласером са излазном снагом од 200 В, топљење бакра почиње од 0,2 секунде. Због тога, као што је приказано на слици 2, запремина топљења бакра постаје већа у хибридном ласеру него у сингле-мод фибер ласеру.

 

Због предгревања са плавим диодним ласером, температура бакра расте на око 800 степени. Температура бакра се повећава на око 1,5 степени Ф (0,5 степени Ф). Повећање температуре доводи до локалног повећања оптичке апсорпције бакра у фибер ласер. У исто време, композитни ласер добија већу запремину топљења бакра него ласер са једним модом са влакнима. Стога се закључује да се предгревањем плавог диодног ласера ​​повећава апсорпција светлости бакра на једномодни фибер ласер и повећава ефикасност заваривања.

Ву ет ал. користио коаксијални композитни процес ласерског заваривања плаве светлости у инфрацрвеном зрачењу за бакарне материјале дебљине 0.5 мм, успоставио нови модел извора топлоте ласерског инфрацрвеног плавог светла и нумерички симулирао динамичко понашање растопљеног базена и апсорпција ласерске енергије комбиновањем са методом виртуелне мреже. У поређењу са плавим ласерским заваривањем, максимална температура топљења и брзина коаксијалног композитног плаво-ИР ласерског заваривања више варирају, а укупна енергетска ефикасност ласера ​​је нижа, али се и даље могу добити добри завари. У поређењу са инфрацрвеним ласерским заваривањем, код коаксијалног композитног плаво-ИР ласерског заваривања, плави ласер је побољшао и стабилизовао енергетску ефикасност инфрацрвеног ласера.

info-750-463

Нова симулација са {{{{10}}} В снаге плавог ласера, 1400 В снаге ИР ласера ​​и брзином заваривања 1,2 м/мин поново је покренута са коаксијалног композита плави ИР кућиште за ласерско заваривање на т=0.1 с. Нова симулација је приказана на слици 3(а). Као што је приказано на слици 3(а), формира се само мала растопљена базена. Максимална температура топљења је 1798 К, ​​а максимална брзина топљења је 0,11 м/с. Као што је приказано на слици 3(б), апсорбована снага ИР ласера ​​и ефикасност су 190,4 В и 13,60%, респективно, после т=0.232 с. Снага ИР ласера ​​и ефикасност завареног материјала су такође приказани на слици 3(ц). У поређењу са ИР ласерским заваривањем, енергетска ефикасност ИР ласера ​​код коаксијалног композитног плаво-ИР ласерског заваривања повећана је за 16,99%, а укупна енергетска ефикасност ласера ​​је повећана за 165,22%. Као што је приказано на слици 3(ц), стандардне девијације ефикасности ИР ласера ​​у коаксијалном композитном плавом светло-ИР ласерском заваривању и ИР ласерском заваривању биле су 0,014% и 0,215%, респективно. Може се закључити да плави ласер побољшава и стабилизује енергетску ефикасност инфрацрвеног ласера ​​у композитном плаво-ИР ласерском заваривању.

 

С обзиром на цену плаве светлости као и на ограничење максималне снаге и недостатке инфрацрвене ласерске енергије, брзина апсорпције енергије је ниска и процес је нестабилан, предлаже се процес ласерског заваривања композитног плавог светла и црвене светлости. Висока стопа апсорпције плаве светлости за претходно загревање материјала, како би се постигла пораст стопе апсорпције црвене светлости, а истовремено, због густине снаге плаве светлости у поређењу са ласером са влакнима, може се реализовати да комбинује стабилно заваривање проводљивости топлоте и заваривање дубоког топљења, да би се постигло високо ефикасно заваривање високих антилегура (алуминијум, бакар).

Pošalji upit

whatsapp

Telefon

E-pošta

Istraga