【技術電子報】應用於板金之雷射填縫焊接加工中, 形成鈕扣孔造型的熔池運動研究

Won-ik Cho, Peer Woizeschke , Analysis of molten pool behavior with buttonhole formation in laser keyhole welding of sheet metal, (2019) https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119528.


Wire Based Laser Metal Deposition (LMD)
Wire Based Laser Metal Deposition (LMD)
  • 基於雷射熔覆技術的焊接加工技術

  • 零件是通過使用雷射光束熔化金屬絲而製成,屬於近淨形技術 (near-net-shape)

  • 通過加工功率,焊絲速度與進給方向的最佳化,可以實現製程穩定性


研究單位:Bremen Institute for Applied Beam Technology


研究動機:為了完成高強度鋼生產對接結構時, 能夠有高品質的焊縫。


問題描述:在加工過程中,會以震盪式雷射進行焊接。在震盪式雷射光束後方會形成類似鈕扣造型的孔洞,似乎對熔池的穩定度會造成影響。而類似的孔洞發生的過程,會影響焊縫的表面品質。



研究目標:希望了解該鈕扣型孔洞發生的原因。


研究重點:利用 FLOW-3D 模擬來了解造成鈕扣孔洞的條件,確認與下列兩個參數有關

  • 振盪頻率

  • 鋼板間隙


鈕扣孔在加工過程中會自動產生,而且會持續生成。





結論:

  • 穩定的鈕扣孔類似於懸鍊面造型,並且會自行產生

  • 穩定的鈕扣孔會減少熔池的運動

  • 空氣間隙尺寸-在板厚範圍內有較大間隙的情況下、是鈕扣孔形成的關鍵參數

  • 振盪頻率越高,會形成越穩定的鈕扣孔