Так ширетүү – бул жогорку ылдамдыктагы жана үнөмдүү бириктирүү ыкмасы. Ал ичке пластиналуу компоненттерди аба өткөрбөй турган муундар менен туташтырууга ылайыктуу. Так ширетүүнүн көптөгөн түрлөрү бар, мисалы, каршылык көрсөтүүчү так ширетүү, жаа менен так ширетүү, жабышчаак так ширетүү,композиттик так ширетүү, жана лазердик так ширетүү. Учурда каршылык так ширетүү өндүрүштө кеңири колдонулат. Автоунаа өнөр жайын мисал катары алсак, унаанын кузовунун панелинин компоненттерин чогултууда 3000ден 4000ге чейин ширетүү тактары керектелет, бул үчүн 250дөн 300гө чейин роботтор, ошондой эле колдоочу башкаруу системалары жана башка көмөкчү жабдуулар талап кылынат. Бирок, каршылык так ширетүүнүн ийкемдүүлүгү начар. Экономикалык тез өнүгүү менен унаа компоненттеринин геометриялык формаларын жана түзүлүштөрүн жаңыртуу цикли өтө кыскарды. Жаңы продукцияларды жана моделдерди жаңыртуу натыйжалуу жана ийкемдүү жаңы типтеги так ширетүү технологиясын талап кылат. Ошондуктан, лазердик так ширетүү технологиясы акырындык менен көңүлдүн борборуна айланды жана автомобиль өнөр жай өндүрүшүндө кеңири колдонулат деп күтүлүүдө. Аэрокосмос тармагында лазердик так ширетүү да альтернативдүү технология катары сыналууда. Көп убакыттан бери аэрокосмостук продукциялардын тизе муундары көбүнчө рыветканы колдонуп келген, бул көптөгөн өндүрүш процесстерин жана оор жумуш жүгүн камтыйт. Алюминий эритмелери, титан эритмелери жана композиттик материалдар сыяктуу жаңы материалдардын колдонулушунун көбөйүшү менен салттуу бириктирүү ыкмаларын алмаштыруу үчүн жаңы ширетүү технологияларын колдонуу негизги тенденцияга айланды. Бул өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатып гана тим болбостон, конструкциялык салмакты азайтып, аэрокосмостук продукциялар үчүн чоң мааниге ээ болгон жаңы конструкциялык долбоорлоо талаптарына жооп берет. Лазердик так ширетүүнүн жогорку тактыгы жана жогорку ийкемдүүлүгү ага практикалык өндүрүштө, айрыкча авиация тармагында олуттуу артыкчылыктарды берет, мында ал каршылык көрсөтүүчү так ширетүү жана кадап коюу сыяктуу салттуу процесстерди алмаштыра алат.
I. Лазердик так ширетүүнүн аныктамасы жана мүнөздөмөлөрү
Аныктама
Лазердик так ширетүү деп бир лазердик импульсту (t > 1мс) же бир эле позициядагы бир катар лазердик импульстарды колдонуп, жумуш бөлүктөрүн эритүү жана бириктирүү процессин айтабыз.
Лазердик так ширетүү башка лазердик ширетүү процесстерине окшош; бир гана айырмасы, так ширетүү учурунда лазер нуру менен жумуш бөлүгүнүн ортосунда салыштырмалуу жылышуу болбойт. Лазердик так ширетүү эки түргө бөлүнөт: жылуулук өткөрүмдүүлүк менен ширетүү жана ачкыч тешик менен ширетүү. Жылуулук өткөрүмдүүлүк менен так ширетүүдө лазер металлды буулантпастан гана эрите алат. Бул ыкма калыңдыгы 0,5 ммден аз металлдарды ширетүү үчүн көбүрөөк ылайыктуу, мисалы, электрондук компоненттерди Nd:YAG лазердик так ширетүү. Ачкыч тешик менен лазердик так ширетүүдө лазер ачкыч тешик аркылуу материалдын ичине түз кирип, лазер энергиясын пайдалануу ылдамдыгын жогорулатып, чоңураак кирүү тереңдигине жетише алат. Салттуу каршылык так ширетүү жумуш бөлүктөрүн эритип, электр тогу тарабынан пайда болгон каршылык жылуулугун колдонуп ширетүү тактарын пайда кылат, ал эми лазердик так ширетүүнүн жылуулук булагы лазердик нурлануудан келип чыгат, натыйжада ширетүү тактарынын формалары бир топ айырмаланат.
Лазердик так ширетүүнүн жөнгө салынуучу параметрлерине, адатта, лазердин кубаттуулугу, так ширетүү убактысы жана дефокустоо көлөмү кирет. Импульстук режимди колдонгон так ширетүү үчүн параметрлерге импульстук толкун формасы, жыштык жана жумуш цикли да кирет. Булардын арасында лазердин кубаттуулугу негизинен ширетүүчү жердин кирүү тереңдигине таасир этет, ал эми так ширетүү убактысы ширетүүчү жердин каптал өлчөмүнө чоңураак таасир этет. Жалпысынан алганда, лазердин таасир этүү убактысы канчалык узак болсо, ширетүүчү жердин үстүнкү жана астыңкы беттеринин өлчөмү жана эрүү бетинин өлчөмү ошончолук чоң болот. Дефокустоо көлөмүнүн өзгөрүшү негизинен жумуш бөлүгүнүн бетине таасир этүүчү тактын диаметрине жана энергия тыгыздыгына таасир этет, ошентип, ширетүүчү жердин жалпы формасына олуттуу таасир этет.
Мүнөздөмөлөрү
- Жылуулук булагы катары лазерди колдонуу менен, так ширетүү жогорку ылдамдыкты, жогорку тактыкты, аз жылуулук киргизүүнү жана минималдуу деформацияны камсыз кылат.
- Так ширетүү позицияларындагы эркиндик даражасы бир топ жакшырды, бул бардык позицияларда так ширетүүнү камсыз кылат жана оңой ишке ашыратбир тараптуу так ширетүү, ошону менен продуктунун дизайнынын эркиндигин бир кыйла жогорулатат.
- Лазердик так ширетүүнүн тишелүү муундардын өлчөмүнө талаптары төмөн. Тишелүү муундардын саны жана ширетүү жерлеринин ортосундагы аралык сыяктуу параметрлерге минималдуу чектөөлөр бар жана токтун шунттоо таасирин эске алуунун кажети жок.
- Калыңдыгы бирдей эмес пластиналарды, ар кандай материалдарды жана атайын материалдарды (алюминий эритмелери, гальванизацияланган барактар) ширетүү үчүн лазердик тактык ширетүү салттуу тактык ширетүү ыкмаларына караганда жакшыраак натыйжа берет.
- Ал көп сандагы кошумча жабдууларды талап кылбайт, продукциянын өзгөрүүлөрүнө тез ыңгайлаша алат жана рыноктун талаптарын канааттандыра алат.
II. Лазердик так ширетүүнүн кемчиликтерин талдоо
Жаракалар, тешикчелер жана салбыроо - лазердик так ширетүүдө эң көп кездешкен кемчиликтер, алар төмөндө бир-бирден талданат.
1. Жаракалар
Жаракалар беттик жаракалар жана узунунан кеткен жаракалар болуп бөлүнөт. Лазердик так ширетүү учурунда ысытуу жана муздатуу ылдамдыгы абдан тез болуп, ысытылган аймак менен айланадагы металлдын ортосунда чоң температура градиенти пайда болот, бул оңой эле жаракалардын пайда болушуна алып келет. Жаракалардын пайда болушу материал менен тыгыз байланыштуу; мисалы, алюминий эритмелери дат баспаган болотко караганда лазердик так ширетүү учурунда жарака кетүүгө алда канча көп ыктайт. Жаракалардын пайда болушун басуунун натыйжалуу ыкмасы - металлдын катуулануу процессинин муздатуу ылдамдыгын көзөмөлдөө жана ички чыңалууну азайтуу үчүн импульстук толкун формасын оптималдаштыруу.
2. Тешикчелер
Лазердик так ширетүүдөгү тешиктүү кемчиликтерди (тешикчелерди) майда тешикчелер жана чоң тешикчелер деп бөлүүгө болот. Кичинекей тешикчелер негизинен металлдын катууланышы учурунда суюк металлдагы суутектин эригичтигинин төмөндөшүнөн, ошондой эле ачкыч тешиктеги металлдын тез бууланышынан жана эриген көлмөнүн бузулушунан келип чыгат. Чоң тешикчелер негизинен лазердик так ширетүү учурунда муздатуу ылдамдыгынын өтө тездигинен улам келип чыгат, бул ачкыч тешиктин айланасындагы металлдын кайра толтурулушуна жетиштүү убакыт калтырбайт. Негизинен, узун импульстуу так ширетүүдө кичинекей тешикчелер пайда болууга жакын, ал эми кыска импульстуу так ширетүүдө чоң тешикчелер пайда болушу мүмкүн.
Лазердик так ширетүү учурунда тешикчелер эң көп пайда болушу мүмкүн болгон эки жер бар: бири ширетүүчү жердин ортосундагы эрүү зонасынын жанында, экинчиси ширетүүчү жердин тамырында. Рентген нурлары менен тартылган эрүү сүрөттөрү эрүү зонасынын жанындагы тешикчелер негизинен ачкыч тешиги жабылганда моюндун ийилишинен келип чыгарын көрсөтүп турат; ширетүүчү тамырдагы тешикчелер үчүн алар негизинен ачкыч тешиги пайда болгондон кийин лазердин тез жоголушунан улам ачкыч тешиги кулап түшүүсүнөн пайда болот.
3. Салбыроо
Лазердик так ширетүүдө салбыроо - бул ачык көрүнүш. Ширетүүчү тактын бетиндеги борбордук салбыроо жана анын айланасындагы металлдын топтолушу металлдын буулануусу суюк металлды ширетүүчү тактын бетине түртүп жиберген артка чегинүү күчүнөн келип чыгат. Муздатуу процессинде бетте топтолгон металл тез катып калат жана толугу менен толтурулбайт. Мындан тышкары, металлдын тез буулануусунан жана чачырашынан келип чыккан материалдын жоголушу борбордук салбыроого өбөлгө түзгөн дагы бир фактор болуп саналат. Импульстук убакыт ширетүүчү тактын бетинин салбырашына жана тешикчелердин пайда болушуна олуттуу таасир этет. Импульстук толкун формасын жана убакытты оптималдаштыруу менен канааттандырарлык ширетүүчү тактарды алууга болот.
4. Ширетүүчү тактарга дефокустун көлөмүнүн таасири
Фокустан чыгаруу көлөмүнүн өзгөрүшү тактын диаметрин жана энергия тыгыздыгын түздөн-түз өзгөртөт. Фокустан чыгаруу көлөмү терс жана оң багытта көбөйгөндө, бул тактын диаметри жогорулайт жана энергия тыгыздыгы азаят дегенди билдирет. Лазердик так ширетүү учурунда тактын диаметри менен сыноо бөлүгүнө лазердин түшүшү менен пайда болгон баштапкы ачкыч тешигинин өлчөмүнүн ортосунда белгилүү бир тиешелүү байланыш бар, ал эми энергия тыгыздыгы эриген көлмөнүн кеңейүү ылдамдыгын аныктайт. Фокустан чыгаруу көлөмүнүн абсолюттук мааниси кичинекей болгондо, лазердик тактын диаметри кичинекей, лазердик кубаттуулуктун тыгыздыгы жогору жана ширетүүчү тактын эриген көлмөсүнүн кеңейүү ылдамдыгы тез болот, бирок баштапкы ачкыч тешигинин диаметри кичинекей болот. Тескерисинче, фокустан чыгаруу көлөмү чоң болгондо, баштапкы ачкыч тешигинин диаметри чоң болот, бирок эриген көлмөнүн кеңейүү ылдамдыгы жайлайт жана натыйжада пайда болгон ширетүүчү тактын өлчөмү чоң болбошу мүмкүн. Ошондуктан, фокустан чыгаруу көлөмүнүн өзгөрүшү учурунда, тактын диаметринин жана ширетүүчү тактын беттик кубаттуулук тыгыздыгынын комплекстүү таасири ширетүүчү тактын өлчөмүн аныктайт.
III. Лазердик так ширетүү технологиясын колдонуу
Лазердик так ширетүү жогорку ылдамдыкка, чоң кирүү тереңдигине, минималдуу деформацияга ээ жана бөлмө температурасында же жөнөкөй ширетүү жабдуулары менен атайын шарттарда аткарылышы мүмкүн. Мындан тышкары, жогорку жыштыктагы импульстук лазерлердин (секундасына 40 импульстан жогору жыштыктагы) пайда болушу массалык автоматташтырылган өндүрүштө микро жана майда компоненттерди чогултууда жана ширетүүдө лазердик так ширетүүнү кеңири колдонууга мүмкүндүк берди. Кичинекей жылуулукка таасир этүүчү зонаны талап кылган кичинекей электрондук компоненттерди ширетүүдө — мисалы, айнек менен металлдын ортосундагы байланыш, ысыкка сезгич жарым өткөргүч схемалардагы муундардын байланышы жана зымдардагы ар кандай металлдардын ортосундагы байланыш — лазердик так ширетүү салттуу так ширетүү процесстерине (мисалы, каршылык так ширетүү) караганда пайдалуураак, булгануусуз ширетүү тактары жана жогорку ширетүү сапаты менен. 6-60-сүрөттө автомобиль фараларын өндүрүүдө лазердик так ширетүүнү колдонуунун мисалы көрсөтүлгөн: 500 Вт катуу абалдагы импульстук лазер абдан жогорку импульс жыштыгы менен төрт окшош ширетүү тактарын пайда кылат.
Микроструктураларда жогорку импульстук энергияны колдонуу менен жогорку тактыктагы так ширетүү иштерин жүргүзүүдө импульстук Nd:YAG лазерлери техникалык жана экономикалык артыкчылыктарга ээ. Көпчүлүк өнөр жайлык так ширетүү колдонмолорунда, негизинен, орточо кубаттуулугу 50 Вт жана импульстук кубаттуулугу > 2 кВт болгон импульстук катуу абалдагы лазерлер колдонулат. Лазер оптикалык булалар же айкалышкан фокустоочу линзалар аркылуу түздөн-түз жумуш бөлүккө таасир эте алат.
Лазердик так ширетүү кеңири таралган материалдарга колдонулат. Мисалы, Li батареяларын так ширетүү үчүн Nd колдонулат:YAG лазердик так ширетүү технологиясыар кандай металлдарды туташтыруу TIG ширетүүгө жана каршылык көрсөтүүчү так ширетүүгө караганда натыйжалуураак. Атап айтканда, оптикалык булалар өндүрүш учурунда лазерлерди өткөрүү үчүн колдонулгандыктан, ар кандай жумушчу столдордун ортосунда тез жана ийкемдүү жылуу ыңгайлуу.
Кыскасы, лазердик так ширетүү төмөнкү мүнөздөмөлөргө ээ:
- Лазердин кубаттуулугунун жогорулашы менен ширетүүчү тактын беттик диаметри өйдө-ылдый өзгөрүп турат, ал эми эритүүчү беттин жана астыңкы беттин диаметри жай өсөт. Ширетүүчү тактын туурасынан кесилишинин формасынын өзгөрүшү байкалбайт. Узактыгы көбөйгөн сайын ширетүүчү тактынын өлчөмү тездик менен көбөйөт жана эритүүчү беттин диаметринин өзгөрүш ылдамдыгы жогорку жана астыңкы беттердин диаметрлеринен чоңураак болот. Фокустан чыгаруу көлөмүнүн өзгөрүшү ширетүүчү тактынын өлчөмүнө олуттуу таасирин тийгизет. Ал тактын диаметрин жана лазердин кубаттуулугун түздөн-түз өзгөртөт жана бул эки фактордун комплекстүү таасири ширетүүчү тактынын өлчөмүн аныктайт.
- Толук кирүү учурунда, лазердик так ширетүүнүн бетинде ачык эле салбыроо байкалат. Лазердин кубаттуулугунун жана узактыгынын жогорулашы менен ширетүүнүн так бетиндеги салбыроо тереңдиги жогорулайт. Узактыгы же боштуктун өлчөмү чоң болгондо, төмөнкү бетинде да оюктар пайда болушу мүмкүн.
- Ажырашкан сайын, ширетүүчү жердин жалпы деформациясы, борбордук салбырашы жана оюк байкалат. Эритүү бети кичирейип, бекемдиги тез төмөндөйт. Учурда резисторлорду, батареяларды жана электроника тармагын ширетүүдө эки жерди бир убакта ширетүү процесси кеңири колдонулат, ал көбүнчө эки лазердик жарык булагы бар дизайнды кабыл алат.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 27-октябры
