Theo Beam Shaping, chúng tôi thường có nghĩa là sử dụng thấu kính định hình chùm, thấu kính, ống kính siêu nhỏ hoặc các sợi có hình dạng khác nhau để đạt được hiệu ứng đồng nhất trên điểm sáng. Ở đây chúng tôi xin giới thiệu một phương pháp mới: Công nghệ hàn BrightLine của TRUMP, sử dụng sợi 2- trong -1 (Hình 1), bao gồm lõi sợi bên trong và vòng sợi bên ngoài. Hai chùm tia được đặt chồng lên nhau để tác động lên vùng xử lý.
Hình 1 Công nghệ sợi 2- trong -1 của TRUNP
Trong Quy trình thâm nhập sâu, kim loại ở vị trí cực nhỏ bị nhiệt laze nung chảy và hóa hơi, tạo ra hơi nước áp suất cao ở đáy của lỗ nhỏ. Hơi nước bị đẩy ra từ phía dưới dẫn đến hao hụt vật chất, còn được gọi là bắn tung tóe. Toàn bộ quá trình tương tự như đun sôi nước tại nhà liên tục tạo ra bọt khí. Khi sử dụng chùm định hình 2- trong -1, sợi vòng ngoài cung cấp một vùng "đệm" lớn hơn xung quanh lỗ siêu nhỏ, cho phép hơi áp suất cao thoát ra ngoài. Chùm tia vòng ngoài giúp tạo ra quá trình hàn ổn định hơn với độ nóng chảy sâu hơn.
Đồng thời, chùm vòng ngoài thay đổi hướng dòng chảy của chất lỏng kim loại hồ nóng chảy (Hình 2). Dòng gia tốc của kim loại nóng chảy về phía bề mặt bị lệch sang một bên dưới ảnh hưởng của xung chùm vòng. Do đó, dưới tác dụng tổng hợp của hai thay đổi trên, thực nghiệm đã chứng minh rằng kỹ thuật định hình sợi bên trong và sợi bên ngoài có thể làm giảm 90% sự bắn tung tóe.
Hình 2 Sự thay đổi của vũng chảy dưới tác dụng của dầm bên trong và bên ngoài
Quỹ đạo dao động của chùm tia được biểu diễn trong hình dưới đây. Đối với một số quy trình hàn đối đầu và hàn vòng, nơi có khoảng trống giữa các bộ phận và không có vật liệu phụ và hàn laser thông thường theo đường thẳng dọc theo khe hở, không thể hàn hiệu quả. Do đó, dao động chùm (Oscillation hoặc Wobble) được đưa vào, nơi các đường thẳng và chuyển động lên xuống được chồng lên nhau để tạo ra một đường xoắn ốc (Hình 3), làm tăng diện tích vũng nóng chảy nơi chất lỏng kim loại lấp đầy khoảng trống để hàn. Việc sử dụng dao động chùm tia có lợi ích bổ sung là bù các sai số về kích thước trong chi tiết, giảm độ xốp và tăng tính thẩm mỹ của mối hàn và độ ổn định của quá trình hàn.
Hình 3 Chuyển động theo đường thẳng và dao động lên xuống theo quỹ đạo xếp chồng lên nhau
Việc sử dụng kết hợp định hình chùm tia và dao động chùm tia có thể cải thiện đáng kể độ ổn định của quá trình hàn nhiệt hạch sâu, khả năng hàn của hợp kim nhôm và thép cường độ cao, đồng thời tránh nứt vi mô một cách hiệu quả. Tuy nhiên, đối với một số vật liệu, vẫn tồn tại vết nứt vi mô ngẫu nhiên. Hình 4-6 dưới đây cho thấy hiệu suất hàn của hợp kim nhôm sê-ri 6XXX trong ba điều kiện tạo hình chùm, dao động chùm và tạo hình và dao động chùm.
Hình 4 Hiệu quả của phần hàn định hình chùm tia cực nhỏ
Hình 5 hiệu ứng hiển vi của mặt cắt ngang hàn xoay tia
Hình 6 Hiệu quả của việc tạo hình chùm tia cực nhỏ và mặt cắt ngang của mối hàn xoay chùm
