열쇠 구멍 효과

1.키홀 정의

키홀 정의: 방사능 강도가 10 ^ 6w / cm ^ 2보다 크면, 레이저의 작용으로 물질의 표면이 녹고 증발하고 증발 속도가 충분히 크면, 증기로 생성되는 반사 압력은 액체 금속의 표면 긴장과 액체의 중력을 극복하기에 충분하며, 이로 인해 액체 금속의 일부를 밀어

열쇠 구멍 효과 레이저 용접 레이저 용접 과정에서 소재의 열 확장 및 내부 기체의 증발로 인해 작은 거품 또는 구멍의 형성을 의미합니다. 이러한 구멍은 용접 품질과 용접 매듭의 강도에 영향을 줄 수 있습니다. 키홀 효과는 주로 다음과 같은 이유로 발생합니다.

1) 재료의 열 확장: 레이저 빔의 높은 에너지 밀도는 용접 부위의 온도를 빠르게 높여서 재료가 열적으로 팽창하게합니다. 이것은 용접 부위의 스트레스와 변형의 발생을 초래합니다. 용접 재료의 열 확장이 균일하지 않으면 구멍이 쉽게 형성됩니다.

2) 내부 가스 증발: 용접 재료에는 작은 가스 또는 불순물이 있습니다. 레이저 빔이 용접 부위에 비춰지면 높은 온도가 이러한 가스를 빠르게 증발시켜 거품이나 구멍을 형성합니다.이 거품은 용접 풀의 형성과 용접 금속의 채우기를 방해하여 용접 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

3) 재료의 화학 반응: 높은 온도에서 용접 재료는 산소, 수증기 및 주변 환경에서 존재하는 다른 요소와 화학적으로 반응하여 산화물 또는 다른 화합물을 생성합니다.이 화합물은 용접 부위의 녹는점을 낮추고 용접 과정에서 가스 방출을 증가시키고 키홀 효과를 더 유발합니다.

레이저 빔에 의해 생성되는 금속 증기의 압력이 마이크로 포어에서 액체 금속의 표면 긴장과 중력과 균형을 이루면 마이크로 포어는 더 이상 깊어지지 않고 깊이가 안정된 마이크로 포어를 형성합니다. 이것은 "키홀 효과"라고 불리는 것입니다.

2.키홀의 형성 및 발달

용접 과정에서, 키홀 벽은 항상 높은 변동 상태에 있습니다. 키홀의 앞 벽에 있는 녹은 금속의 얇은 층은 벽 변동과 함께 아래로 흐른다. 키홀의 앞 벽에 있는 모든 돌출은 고전력 밀도 레이저에 의한 방사선으로 인해 강하게 증발합니다. 생성 된 증기는 뒤로 추출

미세포의 존재로 인해 레이저 빔 에너지는 물질에 침투하여 깊고 좁은 용접 매듭을 형성합니다. 위의 그림은 레이저 심층 침투 용접의 전형적인 가로 절단 형태를 보여줍니다. 용접의 깊기와 열쇠 구멍의 깊이는 가깝습니다 (정확하게 말하자면, 금속학적 비교는 액체 단계 층

열 열 때 열쇠 구멍의 불안정성은 주로 열쇠 구멍 앞 벽에 있는 지역 금속의 증발에 의해 발생합니다.

1) 지역 증발으로 보호 가스가 침투합니다.

2) 합금 요소의 연소

3) 알루미늄 및 알루미늄 합금의 레이저 용접 과정에서 냉각 과정에서 알루미늄에 있는 수소의 용해성은 급격히 감소합니다.

3.키홀에서 레이저 에너지 흡수 분석

작은 구멍과 플라스마가 형성되기 전에 레이저의 에너지는 주로 열 전도성으로 작업 조각 내부로 전달됩니다. 용접 과정은 전도성 용접에 속합니다 (0.5mm 용해 깊이 내에서), 레이저에 물질의 흡수율은 25-45% 사이입니다. 열쇠 구멍이 형성되면 레이저의 에너지는 주로 작업 조각 내부에 의해 직접 흡수 용접 과정은 깊은 침투 용접이 됩니다 (연속 깊이는 0.5mm 이상) , 흡수율은 60~90% 이상에 도달 할 수 있습니다. 열쇠 구멍 효과는 매우 중요한 역할을 합니다. 가공 과정에서 레이저의 흡수를 강화하는 데 레이저 용접 , 절단, 펀칭. 열쇠 구멍에 들어가는 레이저 빔은 거의 완전히 구멍 벽에서 여러 반사 통해 흡수됩니다.

일반적으로 열쇠 구멍의 레이저의 에너지 흡수 메커니즘은 역 브레이크 광선 흡수 및 프레스넬 흡수 두 과정을 포함한다고 믿어집니다.

3.1 프레스넬 흡수

프레스넬 흡수 (freesnel absorption) 는 레이저의 열쇠 구멍 벽의 흡수 메커니즘으로, 레이저가 열쇠 구멍의 여러 반사 아래 흡수 행동을 설명한다. 레이저가 열쇠 구멍에 들어갈 때, 열쇠 구멍의 내부 벽에 여러 반사가 발생하고, 각각의 반사 과정에서 레이저 에너지의 일부가 열쇠 구멍 벽

왼쪽 차트에서 볼 수 있듯이 적외선 레이저에 사용되는 철의 흡수율은 마그네슘의 2.5배, 알루미늄의 3.1배, 그리고 금, 은, 구리보다 36배 정도입니다. 고 반사성 물질의 경우 작은 구멍에 레이저 빔의 복수의 반사 작용이 깊은 녹기 레이저 용접 과정에서 에너지를 흡수하는 주요 메커니즘입니다.

낮은 흡수율은 반사성이 높은 재료의 레이저 용접 과정에서 에너지 결합 효율이 낮아지고 (71% 대 97%), 작은 구멍 밑에 에너지 흡수 농도가 높습니다. 작은 구멍의 깊이 방향으로 에너지 분포가 불균형되어 작은 구멍의 불안정을 가속화하고 부교류, 불완전 핵융합 및 나쁜 외모로 이어집니다.

3.2 역 강도 흡수

작은 구멍 흡수 메커니즘은 플라즈모닉 역 강도 방사선 흡수 광-인도 플라즈마는 작은 구멍 출구 위에 존재할 뿐만 아니라 작은 구멍을 채우기도 합니다. 레이저는 구멍 벽에서 두 개의 반사 사이에 플라즈마를 이동하고, 그 에너지의 일부가 플라즈마에 흡수되고, 플라즈마에 의해 흡수된 에너지는 공류와 방사선으로 구멍 벽으로 전달됩니다

두 가지 에너지 흡수 메커니즘의 역할과 비율 : 작은 구멍 내에서 레이저 에너지를 흡수하는 두 메커니즘은 용접 매듭 형성에 다른 영향을 미친다.

•플라즈마에 의해 흡수되는 에너지의 대부분은 작은 구멍의 상단에 방출되고, 바닥에는 덜 방출됩니다. 이것은 " 와인 글래스 " 모양의 구멍을 쉽게 얻을 수 있지만 구멍의 깊이를 확장시키는 데 도움이되지 않습니다.

• 구멍 벽의 프레스넬 흡수로 인해 방출되는 에너지는 구멍 깊이의 방향으로 비교적 균일하며, 구멍의 깊이를 높이고 궁극적으로 비교적 깊고 좁은 용접 매듭을 얻는 데 유리합니다.

용접 품질과 효율성을 향상시키는 관점에서, 작은 구멍 안의 플라스마가 용접 안정성에 더 유리하게 제어 될 수 있다면, 레이저 변조, 조절 가능한 고리 모드 및 복합 열 소스는 모두 잠재적으로 효과적인 기술적 솔루션입니다.

4.키홀 내부 압력 균형

레이저 심융합 용접 과정에서 물질은 급격히 증발하고 고온 증기의 팽창 압력은 액체 금속을 옆으로 밀어 작은 구멍을 형성합니다. 작은 구멍 내부에는 물질의 증기 압력과 절제 압력 (부파 반응 힘 또는 반사 압력으로도 알려져 있습니다.) 에 추가로 표면 긴장, 중력으로

5. 열쇠 구멍 불안정성

레이저가 재료 표면에 작용하면 많은 양의 금속이 증발하고, 후퇴압은 녹은 풀을 아래로 압축하여 키홀을 형성하고, 플라즈마를 형성하여 녹는 깊이를 증가시킵니다. 운동 과정에서 레이저가 키홀의 앞 벽에 닿을 때 레이저가 물질과 접촉하는 모든 위치에서 물질이 격렬

용접 톱니 중심의 가로 절단으로 얻은 용접 톱니 중심에 평행한 절단으로 얻은 절단 시각과 ipg-ldd에 의해 실시간으로 측정된 열쇠 구멍 깊이 변화 차트에서 이것을 확인합니다.

6.키홀 주기 변동

1. 레이저는 열쇠 구멍의 앞 벽에 작용하여 앞 벽의 격렬한 증발을 유발합니다. 후퇴 압력은 앞 벽에 압력을 가하여 액체 금속을 압축하여 아래로 이동을 가속화합니다. 액체 금속의 아래로 이동은 금속 증기를 압축하여 열쇠 구멍의 구멍에서 분출합니다. 갑자기 증가한

2. 열쇠 구멍에 도달하는 레이저 에너지의 급격한 감소는 열쇠 구멍 내부의 금속 증발의 양을 감소시킵니다. 이것은 열쇠 구멍의 압력이 감소하도록 만듭니다.

3. 금속 증기의 양이 감소함에 따라 레이저 에너지의 보호, 굴절 및 흡수가 감소하여 열쇠 구멍 내부에 도달하는 레이저 에너지가 증가하고 녹는 깊이가 증가합니다.

7.키홀은 파동 방향을 억제합니다.

1) 표면 긴장

영향: 표면 긴장은 녹은 풀의 흐름에 영향을 미칩니다.

억제:레이저 용접 과정을 안정화 하는 것은 용접 용액의 표면 긴장의 경사 분포를 과도한 변동 없이 유지 하는 것을 포함한다. 표면 긴장은 온도 분포와 관련이 있고, 이는 열 소스와 관련이 있다. 따라서 복합 열 소스와 진동 용접은 용접 과정을 안정화하기 위한 잠재적 기술 접근법이다

2) 금속 증기 후퇴 압력

영향:금속 증기의 반사 압력은 열쇠 구멍의 형성에 직접 영향을 미치고 열쇠 구멍의 깊기와 부피와 밀접하게 관련이 있습니다. 또한, 금속 증기가 용접 과정에서 위로 움직이는 유일한 물질이기 때문에 분출의 발생과 밀접하게 관련이 있습니다.

억제:금속 증기와 열쇠 구멍 부피 사이의 관계는 플라즈마 효과와 열쇠 구멍의 크기에주의를 기울여야합니다. 열기가 커질수록 열쇠 구멍이 커질수록 바닥에 있는 작은 녹은 풀의 변동이 무시할 수 있습니다. 이것은 전체 열쇠 구멍 부피와 내부 압력 변화에 더 작은 영향을 미칩니다. 따라서 조절 가능한 링 모드 레이저 (반지 모양의 점), 레이저-아크 조합, 주파수 변조 등이 모두 확장 가능 방향입니다.