Микро жана майда бөлүктөр үчүн ширетүү ыкмалары Лазердик ширетүү - бул жылуулук булагы катары жогорку энергиялуу тыгыздыктагы лазер нурун колдонгон натыйжалуу жана так ширетүү ыкмасы. Бул лазердик материалдарды иштетүү технологиясынын маанилүү колдонмолорунун бири. 1970-жылдары ал негизинен жука дубалдуу материалдарды ширетүү жана төмөнкү ылдамдыктагы ширетүү үчүн колдонулган жана ширетүү процесси жылуулук өткөрүү түрүнө кирген. Тактап айтканда, лазердик нурлануу жумуш бөлүкчөсүнүн бетин ысытат, ал эми беттеги жылуулук жылуулук өткөрүү аркылуу ичкери карай тарайт. Лазердик импульстардын туурасы, энергиясы, эң жогорку кубаттуулугу жана кайталоо жыштыгы сыяктуу параметрлерди башкаруу менен, жумуш бөлүкчөлөрү белгилүү бир эритилген көлмөнү түзүү үчүн эритилет. Өзгөчө артыкчылыктарынан улам, ал ийгиликтүү колдонулганмикро жана майда бөлүктөрүн так ширетүү.Кытайдын лазердик ширетүү технологиясы дүйнөдөгү алдыңкы деңгээлдердин катарына кирет. Ал лазерди колдонуп, 12 чарчы метр аянттагы татаал титан эритмесинин компоненттерин түзүү технологиясына жана мүмкүнчүлүгүнө ээ жана бир нече ата мекендик авиациялык изилдөө долбоорлорунун прототипинде жана продукциясын өндүрүүдө колдонулган. 2013-жылдын октябрь айында кытайлык ширетүү боюнча адис ширетүү жаатындагы эң жогорку академиялык сыйлык болгон Брук сыйлыгын жеңип алган, бул Кытайдын дүйнөлүк деңгээлдеги лазердик ширетүү деңгээлин тастыктаган.
## Өнүгүү тарыхы Дүйнөдөгү биринчи лазер нуру 1960-жылы жаркылдаган лампа менен дүүлүктүрүүчү рубин кристаллдары аркылуу алынган. Кристаллдын жылуулук кубаттуулугу менен чектелгендиктен, ал төмөнкү жыштыктагы өтө кыска импульстуу нурларды гана чыгара алган. Заматта импульстун чокусунун энергиясы 10^6 ваттка чейин жетиши мүмкүн болсо да, ал дагы эле аз энергиялуу чыгарууга таандык болгон. Козготкуч элементи катары неодим (Nd) колдонулган неодим менен легирленген иттрий алюминий гранаты (Nd:YAG) кристалл таякчасы 1-8 кВт кубаттуулуктагы үзгүлтүксүз бир толкундуу лазер нурун пайда кыла алат. Толкун узундугу 1,06 мкм болгон YAG лазери ийкемдүү оптикалык була аркылуу лазерди иштетүүчү баш менен туташтырылышы мүмкүн, ал ийкемдүү жабдуулардын жайгашуусун жана калыңдыгы 0,5-6 мм болгон ширетүүчү жумушчу бөлүктөрдү ширетүүгө ылайыктуулугун камсыз кылат. CO₂ лазери дүүлүктүргүч катары көмүр кычкыл газын (10,6 мкм толкун узундугу менен) колдонуп, 25 кВт чейин чыгуучу энергияга жете алат жана 2 мм калыңдыктагы пластиналарды бир жолку толук тешип ширетүүнү ишке ашыра алат. Ал өнөр жай тармагында металл иштетүүдө кеңири колдонулуп келет. 1980-жылдардын ортосунда лазердик ширетүү жаңы технология катары Европада, АКШда жана Японияда кеңири көңүл бурган. 1985-жылы ThyssenKrupp Steel AG (Германия) жана Volkswagen AG (Германия) Audi 100 кузовуна дүйнөдөгү биринчи лазер менен ширетилген бланкты ийгиликтүү кабыл алуу үчүн кызматташкан. 1990-жылдары Европадагы, Түндүк Америкадагы жана Япониядагы ири автомобиль өндүрүүчүлөрү автомобиль кузовдорун өндүрүүдө лазер менен ширетилген бланк технологиясын кеңири колдоно башташкан. Лабораториялардын жана автомобиль өндүрүүчүлөрдүн практикалык тажрыйбасы лазер менен ширетилген бланктарды автомобиль кузовдорун өндүрүүдө ийгиликтүү колдонууга болорун далилдеди. Лазердик ширетүү лазер энергиясын колдонуп, ар кандай материалдар, калыңдыктар жана каптоолор менен бир нече болотторду, дат баспас болотторду, алюминий эритмелерин ж.б. автоматтык түрдө бириктирип жана ширетет, бул интеграцияланган пластинага, профилге же сэндвич панелге айлантат. Бул компоненттердин ар кандай материалдык иштөө талаптарына жооп берет жана жабдууларды эң жеңил салмакта, оптималдуу түзүлүштө жана эң жакшы иштөөдө жеңил кылат. Европа жана Америка Кошмо Штаттары сыяктуу өнүккөн өлкөлөрдө,лазер менен тигүүчү ширетүүтранспорттук жабдууларды өндүрүү тармагында гана эмес, курулуш, көпүрөлөр, тиричилик техникаларынын плиталарын ширетүү жана прокат линияларында болот плиталарын ширетүү (үзгүлтүксүз прокаттоодо плиталардын туташуусу) сыяктуу тармактарда кеңири колдонулат. Дүйнөгө белгилүү лазердик ширетүү ишканаларынын катарына Soudonic (Швейцария), ArcelorMittal Group (Франция), ThyssenKrupp TWB (Германия), Servo-Robot (Канада) жана Precitec (Германия) кирет. Кытайда лазер менен ширетилген бланк технологиясын колдонуу жаңы эле башталды. 2002-жылдын 25-октябрында Кытайдын лазер менен ширетилген бланктарды чыгаруу боюнча биринчи кесиптик коммерциялык өндүрүш линиясы расмий түрдө ишке киргизилген. Аны Wuhan ThyssenKrupp TWB (Германия) компаниясынан ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding компаниясы киргизген. Кийинчерээк Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd. жана башка ишканалар удаасы менен өндүрүшкө киргизилген. 2003-жылы чет өлкөлөр кош нурлуу CO₂ лазердик толтургуч зым ширетүүнү жанаYAG лазердик толтургуч зым ширетүүA318 алюминий эритмесинен жасалган төмөнкү дубал панелинин түзүлүшү үчүн. Бул технология салттуу кадалган түзүлүштү алмаштырып, учактын фюзеляжынын салмагын 20% га азайтып, чыгымдарды 20% үнөмдөөгө мүмкүндүк берди. Гун Шуйли лазердик ширетүү технологиясы Кытайдын салттуу авиациялык өндүрүш тармагын трансформациялоодо жана жаңыртууда маанилүү ролду ойнойт деп эсептеген. Ал дароо эле бир катар тиешелүү алдын ала изилдөө долбоорлоруна арыз берип, изилдөө тобун уюштуруп, Кытайдагы изилдөө долбоорлоруна "кош нурлуу лазердик ширетүү" технологиясын киргизүүнү жетектеген. Ал башынан эле бул технологияны учактарды өндүрүүгө колдонууну пландаштырган. Кытайлык эксперттик топ алдын ала технологияны учактарды долбоорлоо институтуна билдирип, кош нурлуу лазердик ширетүүнүн артыкчылыктарын жана мүмкүнчүлүктөрүн жайылткан. Бир нече текшерүүлөрдөн жана баалоодон кийин, долбоорлоо институту бул технологияны белгилүү бир учак үчүн кабыргалуу дубал панелдерин өндүрүүгө колдонууну чечип, учактарды өндүрүүгө "кош нурлуу лазердик ширетүү" технологиясын колдонуунун баштапкы максатына жеткен. Ал жеңил эритмелер үчүн лазердик ширетүү толтургуч зымды так башкаруу сыяктуу негизги технологияларды бузуп өттү, интеграцияланган жана инновациялык кош нурлуу лазердик толтургуч зымдын гибриддик ширетүү түзмөгүн иштеп чыкты, Кытайдагы биринчи жогорку кубаттуулуктагы кош нурлуу лазердик толтургуч зымды ширетүү платформасын түздү, чоң жука дубалдуу конструкциялардагы Т-муундарды кош нурлуу жана эки тараптуу синхрондуу ширетүүнү ишке ашырды жана аны биринчи жолу авиациялык кабыргалуу дубал панелдеринин негизги структуралык бөлүктөрүн ширетүү өндүрүшүндө ийгиликтүү колдонуп, Кытайдын жаңы учактарын иштеп чыгууда маанилүү ролду ойноду. 2003-жылы HG Laser тарабынан берилген биринчи ата мекендик ири масштабдуу онлайн тилкелүү ширетүү жабдууларынын толук комплекти оффлайн кабыл алуудан өттү. Бул жабдуулар лазердик кесүүнү, ширетүүнү жана жылуулук менен иштетүүнү бириктирет, бул HG Laserди мындай жабдууларды чыгарууга жөндөмдүү дүйнөдөгү төртүнчү ишканалардын бирине айлантат. 2004-жылы HG Laser Farley Laserlab компаниясынын "Жогорку кубаттуулуктагы лазердик кесүү, ширетүү жана айкалышкан кесүү-ширетүү иштетүү технологиясы жана жабдуулары" долбоору Улуттук илим жана технологиянын прогресс сыйлыгынын экинчи сыйлыгын жеңип алган, бул аны Кытайдагы бул технологиянын жана жабдуулардын изилдөө жана иштеп чыгуу мүмкүнчүлүгүнө ээ болгон жалгыз лазердик ишканага айландырган. Өнөр жай лазердик өнөр жайынын тез өнүгүшү менен рынок лазердик иштетүү технологиясына жогорку талаптарды койду. Лазердик технология акырындык менен бир колдонуудан ар тараптуу колдонмолорго өттү. Лазердик иштетүү жагынан ал мындан ары бир кесүү же ширетүү менен чектелбейт. Кесүүнү жана ширетүүнү айкалыштырган интеграцияланган лазердик иштетүү жабдууларына рыноктук суроо-талап өсүп жатат, ошондуктан интеграцияланган лазердик кесүү жана ширетүү жабдуулары пайда болду. HG Laser Farley Laserlab компаниясы учурда дүйнөдөгү эң чоң форматтагы интеграцияланган лазердик кесүү жана ширетүү жабдуулары болгон 9×3 метрлик өтө чоң форматтагы Walc9030 интеграцияланган кесүү жана ширетүү машинасын иштеп чыккан. Walc9030 - бул интеграцияланган чоң форматтагы кесүү жана ширетүү жабдууларылазердик кесүү жана лазердик ширетүү функцияларыАл кесипкөй кесүүчү башы жана ширетүүчү башы менен жабдылган, ал эми эки иштетүүчү башы бир нурду бөлүшөт. Сандык башкаруу технологиясы алардын бири-бирине тоскоол болбошун камсыз кылат. Жабдуулар бир эле учурда кесүүнү жана ширетүүнү талап кылган эки процессти аягына чыгара алат. Ал алгач кесүүнү, андан кийин ширетүүнү же алгач ширетүүнү, андан кийин кесүүнүн ортосунда эркин которула алат, кошумча жабдуулардын кереги жок бир жабдуу менен лазердик кесүү жана ширетүү функцияларын ишке ашырат. Бул колдонмо өндүрүүчүлөрү үчүн жабдуунун чыгымдарын үнөмдөйт, иштетүүнүн натыйжалуулугун жана иштетүү диапазонун жакшыртат. Андан тышкары, кесүүнү жана ширетүүнү интеграциялоонун аркасында иштетүүнүн тактыгы толук кепилденет жана жабдуунун иштеши натыйжалуу жана туруктуу. Мындан тышкары, ал өтө чоң пластиналарды жекече ширетүү учурунда пластиналардын жылуулук деформациясынын кыйынчылыктарын жана өтө узун учуучу оптикалык жолдорду туруктуу ишке ашырууну жеңди. Ал бир эле учурда узундугу 6 метр жана туурасы 1,5 метр болгон эки жалпак пластинаны ширете алат, ал эми ширетилген бет кошумча кайра иштетүүсүз жылмакай жана жалпак болот. Ошол эле учурда, ал туурасы 3 метр, узундугу 6 метрден ашык жана калыңдыгы 20 ммден аз болгон пластиналарды бир калыптоо процессинде экинчилик жайгаштыруусуз кесе алат. Кытай Илимдер академиясынын Шэньян Автоматика институту IHI корпорациясы (Жапония) менен эл аралык кызматташтыкты жүргүзгөн. "Киргизүү, сиңирүү, сиңирүү жана кайра инновациялоо" улуттук илимий-техникалык өнүгүү стратегиясын карманып, ал бир нече негизги технологияларды жеңип чыккан.лазер менен тигүүчү ширетүү, 2006-жылдын сентябрь айында Кытайдын биринчи толук лазердик ширетүү өндүрүш линияларын иштеп чыгып, тегиздик жана мейкиндик ийри сызыктарын лазердик ширетүүнү ишке ашыруучу роботтук лазердик ширетүү системасын ийгиликтүү иштеп чыккан. 2013-жылдын октябрь айында кытайлык ширетүү боюнча адис ширетүү жаатындагы эң жогорку академиялык сыйлык болгон Брук сыйлыгын жеңип алган. Ширетүү институту (TWI, Улуу Британия) жыл сайын 120дан ашык өлкөдөгү 4000ден ашык мүчө бирдиктерден талапкерлерди сунуштайт жана көрсөтөт жана акырында бул сыйлыкты бир адиске ширетүү же бириктирүү илимине жана технологиясына жана аны өнөр жайлык колдонууга кошкон зор салымы үчүн ыйгарат. Бул сыйлык Гун Шуйли менен анын командасынын таануусу гана эмес, ошондой эле AVICтин материалдарды бириктирүү технологиясынын өнүгүшүн илгерилетүүдөгү ролун ырастоо болуп саналат.
## Структуралык параметрлер
### Жумушчу жабдуу Ал оптикалык осциллятордон жана осциллятордун көңдөйүнүн эки учундагы күзгүлөрдүн ортосуна коюлган чөйрөдөн турат. Чөйрө жогорку энергиялуу абалга чейин дүүлүккөндө, ал фаза ичиндеги жарык толкундарын пайда кыла баштайт, алар эки учундагы күзгүлөрдүн ортосунда алдыга жана артка чагылып, фотоэлектрдик конкатенация эффектин түзөт. Бул жарык толкундарын күчөтөт жана жетиштүү энергия алынганда, лазер нурланат. Лазерди ошондой эле электр энергиясы, химиялык энергия, жылуулук энергиясы, жарык энергиясы же ядролук энергия сыяктуу баштапкы энергия булактарын белгилүү бир оптикалык жыштыктардагы электромагниттик нурлануу нурларына (ультрафиолет нуру, көрүнгөн жарык же инфракызыл жарык) айландыруучу түзүлүш катары аныктоого болот. Бул айландыруу белгилүү бир катуу, суюк же газ түрүндөгү чөйрөлөрдө оңой эле жүргүзүлүшү мүмкүн. Бул чөйрөлөр атомдор же молекулалар түрүндө дүүлүккөндө, алар дээрлик бирдей фазадагы жана дээрлик бир толкун узундугундагы жарык нурун - лазерди пайда кылышат. Фаза ичиндеги касиетине жана бир толкун узундугуна байланыштуу, дивергенция бурчу өтө кичинекей жана аны ширетүү, кесүү жана жылуулук менен иштетүү сыяктуу функцияларды камсыз кылуу үчүн жогорку концентрацияланганга чейин узак аралыкка өткөрүп берүүгө болот. ### Лазерлердин классификациясы Ширетүүдө негизинен эки түрдөгү лазерлер колдонулат, атап айтканда, CO₂ лазерлери жана Nd:YAG лазерлери. CO₂ лазерлери да, Nd:YAG лазерлери да көзгө көрүнбөгөн инфракызыл жарык болуп саналат. Nd:YAG лазери тарабынан пайда болгон нур негизинен 1,06 мкм толкун узундугундагы жакын инфракызыл жарык болуп саналат. Жылуулук өткөргүчтөр ушул толкун узундугундагы жарыкты сиңирүү ылдамдыгы салыштырмалуу жогору жана көпчүлүк металлдар үчүн чагылдыруу 20%-30% түзөт. Жакын инфракызыл нурду стандарттуу оптикалык линзаларды колдонуп, 0,25 мм диаметрге фокустоого болот. CO₂ лазеринин нуру 10,6 мкм толкун узундугундагы алыс инфракызыл жарык болуп саналат. Көпчүлүк металлдардын бул типтеги жарык үчүн чагылдыруу 80%-90% түзөт, андыктан нурду 0,75-1,0 мм диаметрге фокустоо үчүн атайын оптикалык линзалар талап кылынат. Nd:YAG лазерлеринин кубаттуулугу жалпысынан 4000-6000 Вт чейин жетиши мүмкүн, ал эми максималдуу кубаттуулук азыр 10000 Вт чейин жетти. Ал эми CO₂ лазерлеринин кубаттуулугу 20000 Вт же андан да жогору болушу мүмкүн. Жогорку кубаттуулуктагы CO₂ лазерлери жогорку чагылдыруу көйгөйүн ачкыч тешик эффектиси аркылуу чечет. Жарык тактары менен нурландырылган материалдын бети эригенде, ачкыч тешик пайда болот. Буу менен толтурулган бул ачкыч тешик кара денеге окшош, ал түшкөн жарыктын дээрлик бардык энергиясын сиңирип алат. Ачкыч тешиктин ичиндеги тең салмактуулук температурасы болжол менен 25000°Cге жетет жана чагылдыруу бир нече микросекунддун ичинде тездик менен төмөндөйт. CO₂ лазерлерин иштеп чыгуунун багыты дагы эле жабдууларды иштеп чыгууга жана изилдөөгө багытталганы менен, бул эми максималдуу чыгаруу кубаттуулугун жогорулатуу жөнүндө эмес, нурдун сапатын жана анын фокустоо көрсөткүчүн кантип жакшыртуу жөнүндө. Мындан тышкары, аргон 10 кВттан жогору кубаттуулуктагы CO₂ лазердик ширетүү үчүн коргоочу газ катары колдонулганда, ал көп учурда күчтүү плазманы пайда кылат, бул кирүү тереңдигин азайтат. Ошондуктан, плазманы пайда кылбаган гелий көп учурда жогорку кубаттуулуктагы CO₂ лазердик ширетүү үчүн коргоочу газ катары колдонулат. Диоддук лазердик айкалыштарды жогорку кубаттуулуктагы Nd:YAG кристаллдарын козгоо үчүн колдонуу маанилүү изилдөө жана иштеп чыгуу темасы болуп саналат, бул лазердик нурлардын сапатын бир топ жакшыртат жана лазердик иштетүүнүн натыйжалуулугун жогорулатат. Жакынкы инфракызыл аймакта лазерлерди козгоо жана чыгаруу үчүн түз диоддук массивдерди колдонуу орточо 1 кВт кубаттуулукка жана дээрлик 50% фотоэлектрдик конверсиянын натыйжалуулугуна жетишти. Диоддордун ошондой эле узак кызмат мөөнөтү бар (10 000 саат), бул лазердик жабдууларды тейлөө чыгымдарын азайтууга жардам берет. Диод менен сордурулган катуу абалдагы лазердик (DPSSL) жабдууларды иштеп чыгуу да өнүгүп жатат.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 27-августу
