6063 알루미늄 합금의 단일 모드 섬유 레이저 용접 공정

추상:이 연구는 6063 알루미늄 합금의 용접 점 강도를 향상시키기 위한 최적의레이저 용접공정 방안을 연구하는 것을 목표로 한다. 6063 알루미늄 합금을펄스 레이저로 점용접했을 때 그 강도가 낮아 실제 요구사항을 충족하지 못하기 때문에 이를 개선하고자 한다. 이 연구에서는단 모드 섬유 레이저단일 펄스 대신 극히 미세한 선으로 나선형 점을 형성하여 6063 알루미늄 합금을 용접하는데 사용되었다.레이저 스팟 용접레이저 전력이 70W, 용접 속도가 100mm/s, 그리고 분포가 0일 때, 점의 긴장은 최대 65n에 도달했고, 공정 매개 변수는 최고였습니다. 싱글 모드 레이저 용접 점의 긴장은 펄스 레이저 용접 점의 3배였습니다. 단일 모드 섬유 나선 레이저로

키워드:6063 알루미늄 합금; 단일 모드 섬유 레이저;레이저 용접긴장

알루미늄 합금 재료는 가벼운 무게, 높은 강도, 가공 및 모양이 용이하며, 좋은 부식 저항의 장점을 가지고 있습니다. 그들은 항공우주, 하드웨어 및 자동차와 같은 산업에서 널리 사용되었습니다. 과학과 기술의 발전으로 알루미늄 합금 용접의 용접 품질과 생산 효율성에 더 높은 요구 사항
알루미늄 합금은 레이저에 대한 높은 반사성을 가지고 있으며, 용접을 달성하기 위해 더 높은 레이저 에너지를 필요로합니다. 또한 알루미늄 합금의 낮은 녹는 지점인 mg 및 zn 등의 요소는 연소되기 쉽기 때문에 용접 관절의 강도가 감소하여 실용적인 사용에 영향을 미칩니다. 6063 알
이 제품은 1000W 단 모드 섬유 레이저를 사용하여 나선선을 용접하여 용접 지점을 형성합니다. 프로세스 매개 변수를 최적화함으로써 용접 지점의 최대 팽창 강도를 달성합니다. 또한 펄스 레이저 점 용접에서 용접 지점의 팽창 강도와 비교하여 실용적인 엔지니어링 응용에

1 용접 실험

1.1 재료

재료는 알루미늄 합금이며, 6061 등급이며, 두께는 0.5 mm입니다. 재료의 화학적 성분은 표 1에 표시됩니다. 물질을 200 mm x 100 mm 판으로 잘라서 알코올과 물로 청소하고 따로 배치합니다. 용접 방법은 랩 용접이며 용접해야하는 작업 조각은 가정용 고정 장치를

표1알루미늄 합금 6061의 화학적 성분 (물질 분량) %

1.2장비

실험 장비는 ipg에서 생산한 단일 모드 섬유 레이저를 사용 합니다.용접, 섬유 지름 0.14 μm, 평균 전력 1000 w. 실험 플랫폼은 주로 레이저, 컴퓨터, 광 경로 시스템 및 제어 시스템으로 구성되어 있습니다. 그림 1a에 표시 된 바와 같이 레이저는 스캔 갤바노미터에 의해 반사되고 f 렌즈를 통해 작업 평면에 초점을 맞추고 있습니다. 갤바노미터는 x소스, 최대 8000w의 최고 전력으로 레이저 빔이 광 경로 시스템으로 집중 된 후 점 크기는 대략 0.4 ~ 1.0 mm입니다.진진 후아징 실험 장비 주식회사 (모델: WDH-10) 에서 생산한 전자 팽창 테스트기는 용접 매듭의 팽창 테스트를 위해 사용됩니다. 용접 외관은 금속 현미경으로 테스트되며, 브랜드는 베이징 북부 별이며 모델 번호는 xjb200입니다.

피그.1 실험 플랫폼

2 레이저 용접 과정 실험 및 결과

2.1 용접 그래픽 디자인과 외관 비교

펄스레이저 스팟 용접500W Nd: YAG 레이저를 용접에 사용하며, 용접0.6~0.8mm의 범위 요구 사항레이저 스팟 용접레이저가 물질에 작용하는 펄스를 방출하여용접점. 용접점의 스케마적 도면은 그림 2a에 표시됩니다.단 모드 섬유 레이저의 집중 지점이 0.28mm에 불과하기 때문에 레이저는빔은 나선형으로 가면서 용접점을 형성합니다. 나선형의 지름은 0.8mm입니다.그리고 나선형은 4회 회전입니다. 각 회전형의 레이저가 서로 겹치는 정도가 있습니다.라저 용접 점 0.8mm의 지름을 형성.점은 그림 2b에 표시됩니다. 펄스 레이저 점 용접의 모습은도 2c에 나타난 바와 같이 나선형으로 형성된 용접점의 모양은도 2d에 표시됩니다. 두 용접 점의 크기는 거의 동일하며,눈에 띄는 차이가 나타납니다.

도 2 및 용접점의 모양

2.2 공정 매개 변수들의 정사각형 실험

펄스화 된 물류의 주요 처리 매개 변수레이저 스팟 용접은 피크 레이저전력, 펄스 너비, 그리고 불중력 양. 초기 레이저 용접 과정 테스트는최대 레이저 전력이 2400 w일 때,최고 전력은 상대적으로 작고, 더 작은 용접 지점이 발생3n의 당기력피크 레이저 전력이3600 w, 용접 표면에 스프링이 있습니다의 팽창력은 4n에서 낮은데,3ms, 용접점의 지름이 작고, 팽창력은 3n에서 작습니다.펄스 폭이 9ms일 때,용접점은 0.9mm이며,범위가 0.6 ~ 0.8mm를 초과합니다.0에서, 큰전력 밀도, 용접 매듭에 스프래팅이 있고, 외관은 없습니다하지만, 초점이 6mm에 떨어지면,힘 밀도, 팽창 힘용접점은 4n에서 낮습니다.이 요인은 표 2에서 설명된 바와 같습니다.

탭.2 펄스 레이저 점 용접의 요인 및 수준

단일 모드 섬유 레이저 나선 용접의 주요 프로세스 매개 변수는평균 레이저 전력, 용접 속도, 불포화량평균 레이저가전력은 500w이고, 용접점에서의 팽창력은 4n에서 낮습니다.평균이레이저 전력은 900W, 일부 재료 스프래터, 그리고용접점은또한 낮아, 3 n에서, 용접 속도가 90 mm/s 때 열 축적은 너무 높습니다.높은, 소재가 화상을 유발하고, 용접점에서의 팽창력은 낮습니다, 5N;용접 속도가 170 mm/s이면 열 축적이 낮아지고,용접 폭과 깊이가 작고, 팽창 힘용접점에서는 낮은,4n,불조각 양이 0일 때, 전력 밀도는 더 높고,접 매듭, 외관 요구 사항을 충족 할 수 없습니다.이 크기는 6mm입니다. 전력 밀도의 급격한 감소로 인해용접점은 4n에서 3n에서 낮습니다.세 가지 요인 및 세 가지 레벨은 표 3에 표시됩니다.

타블.3 단 모드 섬유 레이저 나선 용접의 요인 및 수준

펄스의 삼수준 직교 실험은레이저 스팟 용접9개 세트를 포함한다,최고 전력이 3000w이고, 펄스 폭이 8ms이고, 집중을 끄는 양은1 mm, 용접점의 팽창력은 17 n에서 최고에 도달합니다.,이쪽은최적의 프로세스 매개 변수로 간주됩니다.피크 레이저 요인a) 는 3개의 실험이레벨 1 (a=2500 w),이 3에서 용접점의 팽창력을 더통계적 합을 얻기 위한 실험, k1=35,레벨 2가 선택되면용접점의 팽성 강도는 통계적 합력 k2=46입니다.레벨이 되면3가 선택됩니다.합은통계적 총 k3=33통계 값 k가 클수록그 수준에서 팽창력，가장 높은 값은 k2입니다.，이것은 요인 a가레벨 2 (a = 3000 w) 에서 용접점의 팽창 강도는 가장 높습니다.마찬가지로, 다른 용접점의 력 강도의 통계적 값 k요인(파동 너비, 불모각) 를 얻을 수 있습니다.r로r 값이 작을수록 그 요인이 팽창 강도에 미치는 영향이 작습니다.용접점；반대로 r값이 클수록 그 요인의 영향이 커집니다.점의 력에서, 테이블 4에서, 그것은그 요인들에 의해용접점의 팽성 강도에 영향을 미치는 것은 중요성 순서로: 최고 강도,펄스 너비, 그리고 집중을 어

타블.4 펄스 레이저 점 용접의 정사각 실험 결과

3인조 3단계 직교 실험, 단 모드 섬유 레이저 나선선용접은 총 9 그룹을 포함합니다. 평균 전력이 3000W일 때 용접은속도는 160 mm/s이고, 집중이 1 mm이고, 용접의 팽창 강도는이 지점은 최대의 값인 47 n에 도달합니다. 이는 최적의 공정 매개 변수입니다.

레이저 평균 전력 인수 g가 1 수준 (a=600 w) 에 설정되면 총 3 개의 실험 그룹이 형성됩니다.이 3 그룹의 용접점의 팽창 강도는 통계 f1=98을 얻기 위해 함께 더됩니다.5.그들 중 y는 범위 값입니다. 범위 값에서, 용접 관절의 크기에 영향을 미치는 요소는, 원자에서 중등, 불모, 평균 전력, 용접 속도입니다.

2.3 용접 외관 및 미세 구조 분석

3a 그림은 펄스 레이저 스팟 용접에 최적의 프로세스 매개 변수 아래 스팟 용접의 가로 절편을 보여줍니다. 펄스 레이저 스팟 용접의 최적의 프로세스 매개 변수 아래, 용접 매개 표면의 폭은 크지만 융합 깊이가 증가함에 따라 용접 매개의 폭

표 5 단면 나선 용접의 정사각 실험 결과

피그.3 용접점의 가로 절단

그림 4a는 6061 알루미늄 합금 원자재의 금속 구조를 나타냅니다. 곡물의 크기는 불규칙하고 모양은 불규칙하며 곡물은 비교적 크며 전형적인 'al 구조입니다..그림 4b는 레이저 펄스 스팟 용접의 최적의 프로세스 매개 변수 아래 용접 매개 중심의 미세 구조를 보여줍니다. 그것은 알루미늄 합금 덩어리 구조를 갖추고 있습니다. 곡물 크기는 6061 알루미늄 합금의 모 재료에 비해 상당한 정화되었습니다. 이것은 레이

도4 용접점의 미세 구조

3 결론

6063 알루미늄 합금은 펄스 레이저 스팟 용접 및 단일 모드 섬유 레이저 나선 용접 방법을 사용하여 랩 용접이 분리되었으며 정사각형 최적화 실험이 수행되었습니다. 펄스 레이저 스팟 용접에 의해 달성 된 용접 스팟의 최대 당기 강도는 17 n에 달합니다.최

펄스 결과의 모습레이저 스팟 용접단일 모드 섬유 레이저 나선 용접은 최적의 공정 매개 변수에서 거의 동일하며, 중요한 차이가 없습니다. 또한 금속 구조와 곡물 크기에 눈에 띄는 오차가 없습니다. 단일 모드 섬유 레이저 나선 용접에서 재료의 상위 및 하위 층 사이의 용접 매개 너비는 펄스 레이저 스