กระบวนการปั่นเลเซอร์ใยสารแบบแบบเดียวของเหล็กอัลลูมิเนียม 6063

ภาพย่อ:งานวิจัยนี้มีเป้าหมายเพื่อศึกษาสิ่งที่ดีที่สุดการเชื่อมเลเซอร์แผนการดำเนินการสำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียม 6063 เพื่อปรับปรุงแรงดึงของจุดเชื่อม โดยพิจารณาว่าแรงดึงของโลหะผสมอะลูมิเนียม 6063 ที่เชื่อมด้วยเลเซอร์ pulsed มีค่าน้อยและไม่สามารถตอบสนองความต้องการจริงได้ งานนี้ไลเซอร์ไฟเบอร์แบบเดียวถูกใช้ในการเชื่อมโลหะผสมอะลูมิเนียม 6063 และจุดเกลียวถูกสร้างขึ้นโดยเส้นละเอียดมากเพื่อทดแทนการปล่อยพลังงานเดี่ยวการปั่นจุดด้วยเลเซอร์. การทดลองทางตรงข้ามถูกดําเนินการให้กับพลังงานเลเซอร์ ความเร็วการผสมและการหลุดความสนใจเพื่อได้รับปริมาตรที่ดีที่สุด. ผ่านการวิเคราะห์ด้านลักษณะและโครงสร้างเล็กของผสม, เหตุผลของการเพิ่มความเข้มข้นจุดผสมถูกอธิบาย เมื่อพลังงาน

คำสำคัญ:6063 อะลูมิเนียม; เลเซอร์ใยแก้วนำแสงโหมดเดี่ยว;การเชื่อมเลเซอร์; ความเครียด

วัสดุสับสนธิอลูมิเนียมมีข้อดีของน้ําหนักเบา ความแข็งแรงสูง การแปรรูปและการออกรูปร่างง่าย และความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดี. พวกเขาได้รับการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เช่น อากาศยาน, เครื่องจักรและรถยน
สับสนองอลูมิเนียมมีความสะท้อนแสงสูงต่อเลเซอร์ ซึ่งต้องการพลังงานเลเซอร์ที่สูงกว่าเพื่อบรรลุการผสม. นอกจากนี้, ธาตุจุดละลายต่ํา เช่น mg และ zn ในสับสนองอลูมิเนียมมีความชุ่มชันที่จะเผาไหม้, ส่งผล
สินค้าใช้เลเซอร์ใยไฟเบอร์แบบเดียว 1000 w เพื่อเชื่อมสายสไพร่, สร้างจุดเชื่อม. โดยการปรับปรุงปริมาตรกระบวนการ, ความแข็งแรงในการดึงสูงสุดของจุดเชื่อมได้รับ. มันยังเปรียบเทียบกับความแข็งแรงในการดึงของจุดเชื่อ

1 การทดลองปั่น

1.1 วัสดุ

วัสดุคือสับสนของอลูมิเนียม, ด้วยเกรดของ 6061, และความหนาของ 0.5 มิลลิเมตร. ประกอบทางเคมีของวัสดุแสดงอยู่ในตาราง 1. ตัดวัสดุเป็นแผ่น 200 มิลลิเมตร x 100 มิลลิเมตร, ทําความสะ

แท็บ 1 สารประกอบทางเคมีของ 6061 สับสนธิอลูมิเนียม (ส่วนปริมาณ) %

1.2อุปกรณ์

อุปกรณ์ทดลองใช้เลเซอร์ไฟเบอร์แบบเดียว ผลิตโดย ipg สําหรับการปั่น, ขนาดเส้นใยกว้าง 0.14 μm และกําลังเฉลี่ย 1000 w. พื้นที่ทดลองประกอบด้วยเลเซอร์, คอมพิวเตอร์, ระบบเส้นทางออปติก และระบบควบคุม, ดังที่แสดงในรูป 1a. เลเซอร์ถูกสะท้อนโดยกลาวานโเมตรสแกนและแหล่งที่มา, ด้วยพลังงานสูงสุดถึง 8000w หลังจากที่รังเลเซอร์ถูกเน้นโดยระบบเส้นทางทางแสงสว่าง ขนาดจุดประมาณ 0.4 ~ 1.0 มม.เครื่องทดสอบความยืดหยุ่นอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตโดย Jin Huaxing Experimental Equipment Co., ltd (รุ่น: WDH-10) ใช้ในการทดสอบความยืดหยุ่นของสายผสมผสาน. รูปทรงของผสานถูกทดสอบด้วยกล้องจุลทรรศ

รูปที่ 1 พื้นที่ทดลอง

2 การทดลองและผลการเชื่อมแบบเลเซอร์

2.1 การเปรียบเทียบการออกแบบและการออกแบบของภาพกราฟิก

Pulsedการปั่นจุดด้วยเลเซอร์ใช้เลเซอร์ Nd: YAG ขนาด 500 W สำหรับการเชื่อม โดยมีการเชื่อมความต้องการระยะของ 0.6 ~ 0.8 มม.การปั่นจุดด้วยเลเซอร์เพียงแค่ตอบสนองความต้องการ. เลเซอร์ปล่อยกระแทกที่กระทําบนวัสดุ, การสร้างจุดสอด สลากแผนภาพของจุดสอดแสดงในรูป 2aเนื่องจากจุดจุดของเลเซอร์ไฟเบอร์แบบเดียวเป็นเพียง 0.28 มม.รางสร้างจุดผสมด้วยการเดินเป็นวงกลม โดยเส้นผสมกลมมีเส้นผ่า 0.8 มม.และสไพร่มี 4 รอบ มีการผสมผสานเลเซอร์ระดับหนึ่งระหว่างแต่ละหมุน, การสร้างจุดการปั่นเลเซอร์ที่มีเส้นผ่าตัด 0.8 มม.จุดสอดแสดงในรูป 2b. การปรากฏของสอดจุดเลเซอร์แรงกระแทกคือแสดงในรูป 2c และลักษณะของจุดผสมที่เกิดจากกระบอกสไพร่คือแสดงในรูป 2d ขนาดของจุดเชื่อมสองเกือบเหมือนกันและไม่มีความแตกต่างที่สําคัญสามารถสังเกตได้ด้วยภาพ

รูป 2 และลักษณะของจุดผสม

2.2 การทดลองทางตรงของปารามิเตอร์กระบวนการ

ปริมาตรการประมวลผลหลักสําหรับการผลิตการปั่นจุดด้วยเลเซอร์รวมถึงเลเซอร์สูงสุดพลังงาน, ความกว้างของแรงกระแทก, และปริมาณ defocus. การทดสอบกระบวนการสอดเลเซอร์เบื้องต้นเมื่อพลังงานเลเซอร์สูงสุดคือ 2400 w,พลังงานสูงสุดมีขนาดเล็กมาก ทําให้จุดปั่นเล็กกว่ากําลังดึง 3 nเมื่อพลังเลเซอร์สูงสุดคือ3600 w, มีการกระจายบนพื้นผิวของสอยและแรงดึงของจุดผสมด้วยก็ต่ํา, ที่ 4 n เมื่อความกว้างของแรงกระแทก3 ms, กว้างของจุดปั่นเล็กกว่า, และแรงดึงน้อยกว่า, ที่ 3 nเมื่อความกว้างของกระแทกเป็น 9 ms, กว้างของจุดปั่น 0.9 mm ซึ่งกว่าช่วงการปั่น 0.6 ~ 0.8 มม.เมื่อการหลุดความสนใจที่ 0 เนื่องจากขนาดใหญ่ความหนาแน่นของพลังงาน มีการกระจายบนสายผสมผสาน และลักษณะไม่ตอบสนองกับมาตรฐาน แต่เมื่อการหลุดความสนใจอยู่ที่ 6 มิลลิเมตรความหนาแน่นของพลังงาน, พลังการดึงที่จุดผสมผสานต่ํากว่า, ที่ 4 n.ปัจจัยเหล่านี้คือเช่นที่แสดงในตารางที่ 2

แท็บ 2 ปัจจัยและระดับของการปั่นจุดเลเซอร์

ปริมาตรการหลักของกระบวนการผสมผสานสไพร่เลเซอร์ไฟเบอร์แบบเดียวคือความแรงเลเซอร์เฉลี่ย ความเร็วการผสมและปริมาณการหลุดความสนใจเมื่อเลเซอร์เฉลี่ยกําลังคือ 500 w, กําลังการดึงที่จุดผสมผสานต่ํากว่า, ที่ 4 nเมื่อค่าเฉลี่ยพลังเลเซอร์ 900w, บางส่วนของวัสดุ splatters, และแรงดึงที่จุดผสมคือต่ํากว่าด้วย, ที่ 3 n; เมื่อความเร็วการปั่น 90 mm/s, การสะสมความร้อนสูง ทําให้วัสดุถูกเผา และแรงดึงที่จุดผสมผสานต่ํากว่าn;เมื่อความเร็วการปั่น 170 mm/s ความร้อนสะสมน้อยลงความกว้างและความลึกของการปั่นเล็กกว่า และแรงดึงที่จุดผสมผสานต่ํากว่า4 n;เมื่อปริมาณการหลุดความสนใจเป็น 0 ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้นการเย็บที่ไม่สามารถตอบสนองความต้องการในลักษณะขนาดของ 6 มิลลิเมตร, เนื่องจากการลดลงอย่างคมชัดของความหนาแน่นของพลังงาน,จุดปั่นต่ํากว่า, ที่ 4 n. สามค่าเชิงเทียบและสามระดับแสดงในตาราง 3

ธารก.3 ปัจจัยและระดับของการปั่นสไพร่เลเซอร์ไฟเบอร์แบบเดียว

การทดลองแบบตั้งฉากสามระดับของ pulsedการปั่นจุดด้วยเลเซอร์ประกอบด้วยชุดเก้าชุด,เมื่อกําลังสูงสุดคือ 3000 w ความกว้างของแรงกระแทกคือ 8 ms และปริมาณการหลุดความสนใจคือ 1 มิลลิเมตร, แรงดึงของจุดผสมผสานจะถึงจุดสูงสุดของมันที่ 17 n,นี่แหละถือว่าเป็นปารามิเตอร์กระบวนการที่ดีที่สุดสําหรับตัวประกอบเลเซอร์จุดสูงสุดกําลัง (a) มีการทดลองสามครั้งระดับ 1 (a=2500 w)บวกแรงดึงของจุดผสมจาก 3การทดลองเพื่อหาผลรวมทางสถิติ k1=35เมื่อเลือกระดับ 2ความแข็งแรงในการดึงของจุดผสมคือ k2 = 46เมื่อระดับเลือก 3ยอดรวมคือรวมสถิติ k3=33ยิ่งค่าสถิติ k ใหญ่ ยิ่งค่าแรงดึงในระดับนั้น，ค่าสูงสุดคือ k2，นี่แสดงว่าเมื่อปัจจัย aในระดับ 2 (a = 3000 w) ความแข็งแรงในการดึงของจุดการผสมคือที่ใหญ่ที่สุดเช่นเดียวกับค่าสถิติ k ของความแข็งแรงในการดึงของจุดผสมของอื่น ๆปัจจัย(ความกว้างของแรงกระแทก, ความไม่ชัดเจน) สามารถได้รับได้, ดังที่แสดงในตาราง 4.โดย rราคา r น้อยลง น้อยลง น้ําผลที่มีต่อความแข็งแรงในการดึงของจุดเชื่อม；ในทางกลับกัน, ราคา r มากกว่า, ผลของปัจจัยนั้นยิ่งใหญ่จากตารางที่ 4 มันสามารถเห็นได้ว่าปัจจัยที่ส่งผลต่อความแข็งแรงในการดึงของจุดผสม คือ ตามลําดับความสําคัญ:ความกว้างของแรงกระแทก และไม่เน้น

ตาราง 4 ผลการทดลองแบบตรงข้ามของการปั่นจุดด้วยเลเซอร์

การทดลองแบบสามปัจจัย, สามระดับแบบตรงข้ามเส้นเส้นสไพร่เลเซอร์ไฟเบอร์แบบเดียวการปั่นประกอบด้วยทั้งหมด 9 กลุ่ม เมื่อกําลังเฉลี่ย 3000 wความเร็ว 160 mm/s และปริมาณการหลุดความสนใจ 1 mm ความแข็งแรงในการดึงของสอยจุดที่สูงสุดคือ 47 n ซึ่งเป็นปารามิเตอร์กระบวนการที่ดีที่สุด

เมื่อปัจจัยกําลังเฉลี่ยของเลเซอร์ g ถูกตั้งอยู่ที่ระดับ 1 (a=600 w) โดยรวมจะสร้างกลุ่มทดลอง 3 กลุ่ม ความแข็งแรงในการดึงของ 3 กลุ่มจุดการผสมเหล่านี้ถูกบวกกันเพื่อให้มีสถิติ f1=98; เช่นเดียวกันสถิติสําหรับค่าความแข็งแรงในการดึงของ5.ในหมู่พวกเขา y คือค่าช่วง. จากค่าช่วงนี้, มันสามารถเห็นได้ว่าปัจจัยที่ส่งผลต่อขนาดของสับสับคือ, จากพื้นฐานไปยังรอง, การหลุดความสนใจ, พลังงานเฉลี่ย, และความเร็วการผสม

2.3 การวิเคราะห์ลักษณะและโครงสร้างเล็กของสับ

ภาพ 3a แสดงว่าความกว้างของสอยผสมผสานระหว่างชั้นบนและชั้นล่างสองส่วนคือประมาณ 1/3 ของความกว้างพื้นผิวของจุดผสาน,นี้เป็นเพราะพลังงานของเลเซอร์ที่กระแทกเป็นหลัก ๆ แบ่งกระจายอยู่ในศูนย์กลางของจุดแสง 0.8 ม

ตาราง 5 ผลการทดลองแบบตรงข้ามของการปั่นแบบสไพร่แบบแบบแบบเดียว

รูป.3 ต้นแสวงของจุดปั๊ม

รูป 4a แสดงโครงสร้างโลหะของวัสดุต้นของ 6061 สายสกัดอลูมิเนียม ขนาดเมล็ดไม่เรียบร้อย รูปทรงไม่เรียบร้อย และเมล็ดมีขนาดใหญ่ค่อนข้างมาก ซึ่งเป็นโครงสร้าง '-al แบบปกติ.รูป 4b แสดงโครงสร้างจุลของศูนย์เย็บสับในกรอบปริมาตรการที่เหมาะสมในการสับจุดเลเซอร์. มันมีโครงสร้างดันดริติกจากสับสับอลูมิเนียม. ขนาดเมล็ดมีการปรับปรุงที่สําคัญเมื่อเท

รูป.4 โครงสร้างเล็กของจุดปั๊ม

3 สรุป

สังกะสีอลูมิเนียม 6063 ได้ถูกผสมผสานเป็นรอบแยกกันโดยใช้วิธีผสานจุดเลเซอร์แบบกระแทกและวิธีผสานจุดเลเซอร์แบบกระแทกแบบเส้นใยสีแบบเดียว และมีการทดลองปรับปรุงความเป็นทางตรง. ความแข็งแรงในการดึงสูง

การแสดงผลจากผลการเต้นการปั่นจุดด้วยเลเซอร์และสายสไพร่ไฟเบอร์เลเซอร์แบบเดียวในการผสมผสานภายใต้ปารามิเตอร์กระบวนการที่ดีที่สุดเกือบเหมือนกัน, โดยไม่มีความแตกต่างที่สําคัญ; ยังไม่มีความแตกต่างที่น่าสังเกตในโครงสร้างโลหะและขนาดเมล็ดความกว้างของเย็บผสม