Säteen muotoilulla tarkoitamme usein säteen muotoilulinssien, linssien, mikrolinssien tai erimuotoisten kuitujen käyttöä homogenisoivan vaikutuksen saavuttamiseksi valopisteessä. Tässä esittelemme uuden menetelmän: TRUMPin BrightLine-hitsausteknologian, jossa käytetään 2-in-1 kuitua (kuva 1), joka koostuu sisemmästä kuituytimestä ja ulommalta kuiturenkaalta. Kaksi sädettä on asetettu päällekkäin vaikuttamaan käsittelyalueeseen.
Kuva 1 TRUNPin 2-in-1 kuitutekniikka
Deep Penetration -prosessissa metalli pienessä paikassa sulaa ja höyrystyy laserlämmön vaikutuksesta, jolloin syntyy korkeapaineista höyryä pienen reiän pohjalle. Höyry poistuu pohjasta, mikä johtaa materiaalihäviöön, jota kutsutaan myös roiskeeksi. Koko prosessi on samanlainen kuin kotona kiehuva vesi, joka tuottaa jatkuvasti kuplia. Käytettäessä 2-in-1 muotoilusädettä ulompi rengaskuitu muodostaa suuremman "puskurialueen" mikroaukon ympärille, jolloin korkeapaineinen höyry pääsee poistumaan. Ulkorengaspalkki auttaa luomaan vakaamman hitsausprosessin syvemmällä sulamisella.
Samalla ulompi rengaspalkki muuttaa sulan altaan metallinesteen virtaussuuntaa (kuva 2). Sulan metallin kiihtynyt virtaus pintaa kohti taittuu sivulle rengassädepulssin vaikutuksesta. Siksi edellä mainittujen kahden muutoksen yhteisvaikutuksen alaisena on kokeellisesti todistettu, että sisä- ja ulkokuidun muotoilutekniikka voi vähentää roiskeita 90 prosenttia.
Kuva 2 Sula-altaan muutos sisäisten ja ulkoisten palkkien vaikutuksesta
Säteen värähtelyrata on esitetty alla olevassa kuvassa. Joissakin päittäis- ja limihitsausprosesseissa, joissa osien välissä on rakoja eikä täyteainetta ole ja tavanomainen laserhitsaus seuraa suoraa linjaa rakoa pitkin, ei ole mahdollista hitsata tehokkaasti. Siksi säteen värähtely (Oscillation tai Wobble) tuodaan sisään, jossa suorat linjat ja ylös- ja alasliikkeet asetetaan päällekkäin muodostaen spiraalin (kuva 3), mikä lisää sulan allasaluetta, jossa metallineste täyttää raon hitsausta varten. Säteen värähtelyn käytöllä on lisäetuna osan mittavirheiden kompensointi, huokoisuuden vähentäminen sekä hitsin esteettisyys ja hitsausprosessin stabiilisuus.
Kuva 3 Suoraviivainen liike ja ylös- ja alaspäin suuntautuva värähtelyrata
Säteen muotoilun ja säteen värähtelyn yhdistelmän käyttö voi parantaa merkittävästi syväsulatushitsausprosessin vakautta, alumiiniseosten ja lujien terästen hitsattavuutta ja estää tehokkaasti mikrohalkeilua. Joissakin materiaaleissa satunnaista mikrohalkeilua esiintyy kuitenkin edelleen. Alla olevat kuvat 4-6 esittävät 6XXX-sarjan alumiiniseoksen hitsaussuorituskykyä kolmessa tilanteessa: säteen muotoilu, säteen värähtely ja säteen muotoilu ja värähtely.
Kuva 4 Mikroskooppisen säteen muotoilun hitsausosan vaikutus
Kuva 5 mikroskooppinen vaikutus palkin keinuhitsauksen poikkileikkaus
Kuva 6 Mikroskooppisen säteen muotoilun ja palkin kääntöhitsauksen poikkileikkauksen vaikutus
