Qeydakirina Lazerê - Bandora Parametreyên Osîlasyonê li ser Moda Zengila Verastbar (ARM) Qeydakirina Lazerê ya Alavên Aluminiumê

Qeydakirina Lazerê - Bandora Parametreyên Osîlasyonê li ser Moda Zengila Verastbar (ARM) Qeydakirina Lazerê ya Alavên Aluminiumê

1. Kurte

Ev lêkolîn bandorên amplîtuda û frekansa osîlasyonê li ser kalîteya rûberê, makro û mîkroavahîyan, û porozîteya moda zengila verastkirî (ARM) vedikole.lazerê osîlasyonê ya qelandîPlaqeyên hevbendiya alumînyûmê yên A5083. Encam nîşan didin ku bi zêdebûna amplîtuda û frekansa lerzînê re, qalîteya rûyê qalibê çêtir dibe. Her ku amplîtuda zêde dibe, xaçerêya qalibê ji şiklê "qedehek" vediguhere şiklê "nîvheyv". Analîza mîkrostrukturî nîşan dide ku mezinahiya dendikê qalibê bi zêdebûna amplîtuda û frekansa lerzînê re ji ber pêşbaziya di navbera bandora tevdanê û kêmkirina rêjeya sarbûnê de kêm nabe. Porozîteya qalibê bi zêdebûna parametreyên lerzînê re kêm dibe, dema ku amplîtuda 2 mm be digihîje porozîteya dawîn a 0,22%. Tomografiya tîrêjên X ya sê-alî bandora lerzînê li ser belavbûna poran piştrast dike: porên mezin meyla kombûnê li pişt hewza helandî dikin, lê porên piçûk sîmetrîyek çêtir nîşan didin. Ev lêkolîn têgihiştinên hêja peyda dike ji bo baştirkirina parametreyên lerzînê da ku qalibkirina lazerê ya bi kalîte bilind di sepanên hevbendiya alumînyûmê ya A5083 de bi dest bixe.

2 Paşxaneya Pîşesaziyê

Alavên aluminumê xwedî avantajên sivikbûn, hêza taybet a bilind, û berxwedana baş a li hember korozyonê ne, û bi berfirehî di pîşesaziyên otomatîv, trênên bilez, fezayî û yên din de têne bikar anîn. Weldinga lazer xwedî avantajên karîgeriya bilind, herêma germê ya piçûk, û deformasyona weldinga piçûk e. Ji ber vê yekê,qayimkirina lazerê rêbazek qayimkirinê ya aborî ye ku ji bo plakayên stûr minasib e, ku dikare hejmara derbasbûnên qalibkirinê pir kêm bike. Porozîtî kêmasiyeke girîng e di qalibkirina lazerî ya alavên aluminiumê de, ku bi giranî bandorê li taybetmendiyên mekanîkî yên girêdanên qalibkirî dike. Ji ber vê yekê, lêkolînên berfireh hatine kirin da ku çêbûna porozîteyê kêm bikin û ji holê rakin, di nav de çêtirkirina gaza parastinê, sepandina teknolojiya tîrêjên dualî, karanîna pergalên hêza lazerê yên modulkirî, û pejirandina rêbazên tîrêjên osîlasyonê. Teknolojiya qalibkirina osîlasyona lazer bi şiyana xwe ya ku avantajên qalibkirina lazerê bi taybetmendiyên xwe re dike yek derdikeve pêş. Bikaranîna qalibkirina osîlasyona lazerê ne tenê dikare porozîteyê kêm bike lê di heman demê de mîkroava qalibkirinê jî baştir bike û kalîteya qalibkirinê zêde bike. Hejmareke mezin ji lêkolînan bi giranî li ser aliyên cihêreng ên qalibkirina osîlasyona lazerê, di nav de kêmkirina porozîteyê, çêtirkirina belavkirina enerjiyê, paqijkirina avahiya genim, û taybetmendiya herikîna helandinê di hewza helandinê de, sekinîne. Belavkirina enerjiya lazerê di belavkirina germahiyê û kûrahiya penetrasyonê ya qalibkirina lazerê de roleke girîng dilîze. Di amplîtuda osîlasyonê ya diyarkirî de, bi zêdebûna frekansa şopandinê, pêvajoya qalibkirinê ji qalibkirina penetrasyona kûr ber bi qalibkirina nearam, û di dawiyê de ber bi qalibkirina rêveçûna germê ve diçe. Encam nîşan didin ku zêdekirina firehî û frekansa şopandinê dikare porozîteyê kêm bike, lê di heman demê de kûrahiya penetrasyonê ya qalibê jî bi girîngî kêm bike, bi vî rengî taybetmendiyên mekanîkî yên qalibê kêm dike. Di salên dawî de, lazerek moda zengila verastkirî (ARM) hatiye pêşxistin, ku enerjiya lazerê dabeş dike nav navokek bi dendika enerjiya bilind û zengilek bi dendika enerjiya nizm, bi armanca ku qulika mifteyê stabîl bike û kalîteya qalibê baştir bike. Lêkolîneran qalibkirina osîlasyonê ya lazerê ARM bikar anîne da ku alloyên aluminumê yên bihêz-bilind ên 6xxx di bin rêjeyên hêza navok/zengil û firehiyên osîlasyonê yên cûda de qalib bikin. Encamên ceribandinê nîşan didin ku faktora sereke ya ku bandorê li geometriya qalibê dike firehiya osîlasyonê ye, ne rêjeya hêza navok-zengil. Lêbelê, belavkirina poran û mekanîzmaya astengkirina wê di bin serdestiya osîlasyonê û lazerê ARM de nehatiye lêkolîn kirin. Di vê gotarê de, teknolojiyek nû ya qalibkirina osîlasyonê ya lazerê ARM tê pejirandin da ku porozîteya qalibê kêm bike, kûrahiya penetrasyonê ya bilindtir û kalîteya qalibê ya çêtir bi dest bixe. Lêkolînek berfireh li ser belavkirina enerjiya lazerê, tevgera dînamîk a hewza helandî, û mîkroavahî di bin frekans û amplîtûdên osîlasyonê yên cûda de tê kirin.

3. Armanc û Prosedûrên Ceribandinê

Teknolojiya qayimkirina lazerê ya osîlasyonî ya dorhêlî ji bo qayimkirina alavên alumînyûmê hate bikar anîn. Materyalê bingehîn (BM) alavên alumînyûmê yên 5083-O bi pîvanên 300mm × 100mm × 5mm (dirêjahî × firehî × stûrî) bû, û pêkhateya wê ya kîmyewî di tabloyê de tê nîşandan. Berî qayimkirinê, nimûne hatin cilkirin da ku fîlma oksîdê ya rûyê were rakirin, dûv re di hemamek ultrasonîk de 15 hûrdeman bi asetonê hatin paqijkirin da ku rûnê rûyê were rakirin.sîstema weldingê ya lazerêbi giranî ji robotek Kuka, lazerek dîskê TruDisk 8001, û skanerek galvanometre ya 3D PFO pêk tê. Lazera dîskê TruDisk 8001 wekî çavkaniya lazerê ya moda zengilê ya verastkirî hate bikar anîn, bi rêjeya fîbera navik/zengilê ya 100/400 μm û hêza derketinê ya herî zêde 8 kW (dirêjahiya pêlê 1030 nm, parametreya kalîteya tîrêjê 4.0 mm·rad). Tîrêjê lazerê ji beşek navik û beşek zengilê pêk tê, ku lazer di beşa navik a navendî de qulikek mifteyê çêdike (60% ji enerjiya lazerê), û lazer di beşa zengilê de belavkirinek germahiyê ya baş (40% ji enerjiya lazerê) misoger dike, wekî ku di Wêne (b) de tê xuyang kirin. Dirêjahiya fokusê ya kolîmator û lenza fokusê bi rêzê ve 138 mm û 450 mm ne. Di dema pêvajoya kaynakirinê de, kamerayek bilez a Phantom V1840 û çavkaniyek ronahiya frekanseke bilind a Cavilux ji bo şopandina pêvajoya kaynakirinê di wextê rast de, bi leza kişandina 5000 fps û dema ekspozyonê ya 1 μs, hatin bikar anîn. Di vê lêkolînê de, rêgeha lerizîna tîrêjê ya dorhêl, rêgeha tevgera lazerê, û leza yekser wekî ku di wêneyê de tê xuyang kirin têne pênase kirin.

4 Encam û Nîqaş

4.1 Taybetmendiyên Morfolojiya Qalibê Morfolojiyên rûyê qalibê di bin modên cuda yên osîlasyona lazerê de di wêneyê de têne nîşandan. Encam nîşan didin ku rûyê qalibê qalibê yê qalibkirina xêza rasterast a kevneşopî xav e (xavbûn 78.01 μm), bi domdariya nebaş a pêlên qalibê û belavbûna qalibê ya ne bes. Pêkhatina qalibê ya ne bes, şilbûna giran û qutbûna kêm jî hatin dîtin. Bi zêdebûna amplîtuda û frekansa osîlasyonê re, rûyê qalibê pîçikên masiyan ên tîr û yekreng nîşan dide. Xurbûna rûyê qalibên bi amplîtuda osîlasyonê ya 0.5 mm, 1 mm û 2 mm bi rêzê ve 80.71 μm, 49.63 μm û 31.12 μm e. Ji ber şilbûnê ti bêrêkûpêkî an derketin tune ne. Encam nîşan didin ku frekanseke osîlasyonê ya bilindtir dibe sedema herikîna hewza helandî ya birêkûpêktir, bandora tevlihevkirinê ya tîrêjê lazerê ya bihêztir, û rûyek qalibê ya îdealtir. Di bingeh de, şeklê qaliba lazerê bi tevgera tîrêjê lazerê ve girêdayî ye. Di dema kaynakirinê de, guhertinên di firehiya lerzînê û frekansê de leza kaynakirinê diguherînin, bi vî awayî bandorê li dendika enerjiya xêzikî û têketina germahiya giştî ya lazerê dikin. Morfolojiya xaçerêyî ya kaynakirinê bi şiklê "qedehek" e, ji du beşan pêk tê: beşa jêrîn "stûn" e, û beşa jorîn "kase" ye. Kûrahiya penetrasyonê û "stûn" bi rêzê ve wekî H1 û H2 têne pênasekirin, û firehiya kaynakirinê ("qedehek") û "stûn" bi rêzê ve wekî W1 û W2 têne pênasekirin. Her du firehiyên kaynakirinê W1 û W2 bi hevdemî bi zêdebûna firehiya lerzînê re zêde dibin, û morfolojiya kaynakirinê hêdî hêdî ji şiklê "qedehek" vediguhere şiklê "nîvheyv". Dendika enerjiya lazerê ya herî zêde li ser hevberdana trajektorê xuya dike. Dema ku Wêneyên (b, d) û (c, e) têne berhev kirin, tê dîtin ku zêdebûna frekansa şopandinê dê qada hevberdana trajektorê li ser rêya şopandinê zêde bike, belavkirina enerjiya lazerê yekrengtir bike. Lêbelê, kêmkirina dendika enerjiya herî zêde dê bibe sedema kêmbûna kûrahiya kaynakirinê.

4.2 Reftara Gola Helandî Ji bo zelalkirina bandora rêya skenkirinê li ser reftara gola helandî, pergalek kamerayê ya bilez ji bo çavdêriya pêvajoya pêşveçûna gola helandî û qula mifteyê hate bikar anîn. Wêne (a) pêvajoya pêşveçûna gola helandî di bin rêyek xêzek rast de nîşan dide. Wêne (bf) diyagramên pêşveçûna gola helandî di bin parametreyên osîlasyonê yên cûda de ne. Bi zêdebûna frekans û mezinahiya osîlasyonê re, beşa paşîn a gola helandî ji ber berfirehbûna firehiya gola helandî bêtir girover dibe. Her ku dirêjahiya gola helandî zêde dibe, lerzîna rûyê ku ji ber teqîna qula mifteyê çêdibe di dema belavbûna paşve de kêm dibe. Ji ber vê yekê, metala şile ya helandî li dawiya paşîn a gola helandî bi nermî û bi rêkûpêk hişk dibe, û pîçikên masiyên welding ên yekreng û tîr çêdike. Wêne guherîna qada vekirina qula mifteyê di dema kaynakirina lazer de nîşan dide, ku ji wêneyên wênekêşiya bilez a gola helandî tê wergirtin. Wekî ku di Wêne (a) de tê xuyang kirin, di dema kaynakirina xêzek rast de, mezinahiya vekirina qula mifteyê lerzînên eşkere nîşan dide. Çend mînakên girtina qula mifteyê (0 mm²) hatin dîtin, bi qada vekirina qula mifteyê ya navînî 0.47 mm². Zêdebûna amplîtuda lerzînê dikare lerzînê kêm bike û aramiyê baştir bike. Ev ji ber ku di kaynakirina lerzînê de, rêjeyek mezintir a enerjiyê li her du aliyan tê belavkirin. Ji ber vê yekê, derketina li ser qulika mifteyê fireh dibe, û amplîtuda lerzînê zêde dibe, bi vî rengî qada vekirinê zêde dike. Zêdebûna amplîtudê qada tevdanê ya tîrêjê lazerê fireh dike, dibe sedema berfirehbûna radiusa tevgera periyodîk a qulika mifteyê. Ji ber vîskozîteya metalê heliyayî û zexta hîdrodînamîk a li nêzî dîwarê qulika mifteyê, tevgera herikîna edyê di hewza heliyayî ya kaynakirinê de li nêzî vebûna qulika mifteyê çêdibe. Berfirehbûna qada vebûna qulika mifteyê aramiya wê zêde dike, ji çêbûna bilbilan dûr dikeve, û bi vî rengî bi girîngî porozîteyê asteng dike.

4.3 Mîkroavahî Wêne morfolojiya EBSD ya xaçerêya qalibê di bin frekans û amplîtûdên lerzînê yên cuda de nîşan dide. Nêzîkî xeta hevgirtinê ya qalibkirina lazerê, dendikên dendrîtên stûnî ber bi navenda qalibkirinê ve mezin dibin. Wekî ku di Wêne (a) de tê xuyang kirin, di navbera herêmên "kase" û "stûn" de, cûdahiyên eşkere di belavbûna dendikên stûnî de têne dîtin. Dendikên stûnî bi şiklê U li ser dîwarê "kase" têne belav kirin, lê di herêma "stûn" de, dendikên stûnî bi şiklê U li ser xeta hevgirtinê têne belav kirin. Di dema hişkbûna qalibkirinê de, dendikên qismî hişkbûyî yên di herêma hevgirtinê de wekî cihên navokî ji bo eniya hişkbûnê tevdigerin û bi tercîhî li ser sînorê hewza helandî li ser rêça gradyana germahiya herî zêde perpendîkular mezin dibin. Ev diyarde ji ber ku dendika hêza bilind a lazerê dibe sedema germbûna zêde di hundurê hewza qalibkirinê de. Gradyena germî ya bilindtir G û rêjeya mezinbûna nerm R G/R ji eşikê ji bo veguherîna mîkroavahî mezintir dike, ku di encamê de dendikên stûnî çêdibin. Rêjeya germahiyê G li navenda qalibkirinê kêm dibe, dibe sedema ku rêjeya G/R hêdî hêdî dakeve bin asta veguherîna mîkroavahîyê, û ber bi dendikên wekhev ve diçe. Dendikên wekhev di beşên navendî yên hem "tasê" û hem jî "stûnê" de cih digirin. Ji ber ku "stûna" qalibkirinê teng û nêzîkî materyalê bingehîn e, ew di dema sarkirinê de berî herêma "tasê" bi tevahî hişk dibe. Beşa "stûnê" ya hişkbûyî wekî cîhek navokî li binê "tasê" tevdigere, mezinbûna ber bi jor ve ya dendikên stûnî pêş dixe. Wêne pêvajoyên qalibkirinê yên xêza rasterast û osîlasyonê nîşan dide. Tê nîşandan ku guheztina domdar a pozîsyona tîrêjê lazerê di qalibkirina osîlasyonê ya lazerê de dê dirêjahiya hewza helandî ya navîn zêde bike, metala ku berê hişk bûye ji nû ve bihelîne, di encamê de rêjeya mezinbûna dendikê r kêm dibe. Ev dikare bibe sedema kêmbûna G/R di herêma dendika wekhev a jêrîn de.

4.4 Belavkirina Porozîteyê Tomografiya sê-alî ya tîrêjên X ji bo pêkanîna vekolînek berfireh a qalibê hat bikar anîn, û belavbûna sê-alî ya kunan di qalibê de, wekî ku di wêneyê de tê xuyang kirin, hat bidestxistin. Porozîtî wekî qebareya giştî ya kunan dabeşkirî li ser qebareya giştî ya qalibê tê hesibandin. Bi berhevdana morfolojiya kunan û belavbûna qalibên osîlasyonê yên lazer ên xêzikî yên rasterast û qalibên osîlasyonê yên lazer ên dorhêl, tê dîtin ku qalibên osîlasyonê yên lazer ên xêzikî yên rasterast kunên bi qebareya mezin zêdetir dihewînin, bi porozîteya 2.49%, ku ji ya dorhêlî pir zêdetir e.qalibên lazer ên osîlasyonîBi berawirdkirina Wêneyên (b, c) û (d, e), tê dîtin ku zêdekirina frekansa lerzînê dibe alîkar ku pêşî li çêbûna poran bigire. Berawirdkirina Wêneyên (b, d) û (c, e), tê dîtin ku zêdebûna amplîtuda lerzînê jî roleke girîng di astengkirina çêbûna poran de dilîze. Dema ku amplîtuda lerzînê bêtir bigihîje 2 mm (Wêne (f)), porozîtî bêtir kêm dibe û digihîje 0,22%, û tenê porên bi qebareya piçûk û piçûk dimînin. Wêne belavkirina qada poran li dûrên cûda ji xeta navendî ya qalibê nîşan dide, ku porozîteyê li gorî mezinahiya qada poran temsîl dike. Ji bo qalibkirina xêza rasterast, qada poran bi awayekî simetrîk li ser xeta navendî ya qalibê tê belavkirin, û bi zêdebûna dûrbûnê ji xeta navendî ya qalibê hêdî hêdî kêm dibe. Encam nîşan didin ku porên ku ji ber qulên mifteyê çêdibin bi piranî li pişt hewza helandî li xeta navendî ya qalibê kom dibin. Ji bo qalibkirina lerzîna lazerê, simetrîya belavkirina poran qelstir dibe. Wêne qada poran li dûrên cuda ji rûyê qalibkirinê nîşan dide, ku xeta sor sînorê di navbera herêmên "kase" û "stûn" de temsîl dike. Di rewşa porên mezin ên serdest de (Wêne (ac)), qada poran a li jor sînor ji %85 zêdetir pêk tîne. Ev ji ber ku veguherîna kontûrê li sînorê dirêj ê itudinal îhtîmal e ku bilbilên di hewza qalibkirinê de bigire, û bilbilên asê mane ku di bin bandora şilbûnê de ber bi jor ve koç bikin. Di rewşa porên piçûk ên serdest de (Wêne (df)), por di qada di nav 0,5 mm li jêr xeta sînor de kom dibin. Dema sarbûna kurt û cihguherîna piçûk a ber bi jor ve dibe ku sedemên vê diyardeyê bin.

5 Encam

(1) Modên cuda yên osîlasyona lazerê bandorên eşkere li ser rûyê qalibkirinê dikin. Mezinahî û frekansa bilindtir dikare kalîteya rûyê baştir bike, di heman demê de parametreyên osîlasyonê yên pir mezin dikarin xavîtiyê zêde bikin û bibin sedema kêmasiyên konkav.

(2) Şêweya qalibê bi giranî ji hêla parametreyên osîlasyona lazerê ve tê destnîşankirin, ku bandorê li leza qalibkirinê, belavkirina enerjiyê û têketina germahiya giştî dikin. Bi zêdebûna amplîtuda osîlasyonê re, morfolojiya qalibê ji "qedeh" diguhere "nîvşev", û rêjeya aliyan kêm dibe.

(3) Bi zêdebûna firehî û frekansa lerzînê re, gola helandî firehtir dibe û beşa paşîn girover dibe. Bandora lerzînê dirêjahiya gola helandî zêde dike, ku ev yek ji bo derketina bilbilan û hişkbûna yekreng sûdmend e. Di dema kaynakirina xêza rasterast de, qada vekirina qulika mifteyê diguhere; bi awayekî nisbî, ev lerzîn dikare were kêmkirin, û aramiya kaynakirinê baştir bike.

(4) Zêdekirina firehî û frekansa lerzînê hem gradyana germî û hem jî rêjeya mezinbûnê kêm dike, ku ev yek ji bo çêbûna mezinahîyên mezin ên dendikan sûdmend e. Lêbelê, bandora tevlihevkirina lazerê ji bo safîkirina mezinahîya dendikan û baştirkirina hêza teksturê guncaw e. Di bin parametreyên lazerê yên cûda de, hişkbûna qalibkirinê nisbeten sabît dimîne, hinekî ji ya materyalê bingehîn kêmtir e, ku dibe ku ji ber windabûna buharbûna magnezyûmê be.

(5) Tomografiya sê-alî ya tîrêjên X nîşan dide ku kaynakirina xêza rasterast xwedî porozîteyek bilindtir (%2.49) û qebareya poran mezintir ji kaynakirina osîlasyonê ye. Zêdekirina parametreyên osîlasyonê dikare porozîteyê bi girîngî kêm bike, heta dema ku amplîtuda 2 mm be digihîje% 0.22. Belavbûna qada poran bi osîlasyonê re diguhere: porên mezin li pişt hewza helandî kom dibin, û porên piçûk xwedî sîmetrîyek çêtir in. Porên mezin bi piranî li jor sînorê di navbera herêmên "tas" û "stûn" de belav dibin, lê porên piçûk li binê sînor kom dibin.