Կետային եռակցումը բարձր արագությամբ և մատչելի միացման մեթոդ է: Այն հարմար է բարակ թիթեղյա բաղադրիչները միացնելու համար այնպիսի միացումներով, որոնք չեն պահանջում հերմետիկություն: Կան կետային եռակցման բազմաթիվ տեսակներ, ինչպիսիք են դիմադրության կետային եռակցումը, աղեղային կետային եռակցումը, կպչուն կետային եռակցումը,կոմպոզիտային կետային եռակցում, և լազերային կետային եռակցում: Ներկայումս արտադրության մեջ լայնորեն կիրառվում է դիմադրության կետային եռակցումը: Օրինակ՝ ավտոմոբիլային արդյունաբերությունը ցույց է տալիս, որ մեքենայի թափքի վահանակի բաղադրիչների հավաքման ժամանակ անհրաժեշտ է 3000-ից 4000 կետային եռակցում, ինչը պահանջում է 250-ից 300 ռոբոտ, ինչպես նաև օժանդակ կառավարման համակարգեր և այլ օժանդակ սարքավորումներ: Այնուամենայնիվ, դիմադրության կետային եռակցումը ցածր ճկունություն ունի: Արագ տնտեսական զարգացման հետ մեկտեղ, ավտոմոբիլային բաղադրիչների երկրաչափական ձևերի և կառուցվածքների թարմացման ցիկլը շատ կարճ է դարձել: Նոր արտադրանքի և մոդելների արդիականացումը պահանջում է կետային եռակցման նոր տեխնոլոգիա, որը արդյունավետ և ճկուն է: Հետևաբար, լազերային կետային եռակցման տեխնոլոգիան աստիճանաբար դարձել է ուշադրության կենտրոնում և, ինչպես սպասվում է, լայնորեն կիրառվելու է ավտոմոբիլային արդյունաբերության արտադրության մեջ: Ավիատիեզերական ոլորտում լազերային կետային եռակցումը նույնպես փորձարկվում է որպես այլընտրանքային տեխնոլոգիա: Երկար ժամանակ ավիատիեզերական արտադրանքի կլոր միացումները սովորաբար օգտագործել են գամավորում, որը ներառում է բազմաթիվ արտադրական գործընթացներ և ծանրաբեռնվածություն: Նոր նյութերի, ինչպիսիք են ալյումինե համաձուլվածքները, տիտանի համաձուլվածքները և կոմպոզիտային նյութերը, աճող կիրառման հետ մեկտեղ, ավանդական միացման մեթոդները փոխարինելու համար նոր եռակցման տեխնոլոգիաների կիրառումը դարձել է հիմնական միտում: Սա ոչ միայն բարելավում է արտադրության արդյունավետությունը, այլև նվազեցնում է կառուցվածքային քաշը և բավարարում կառուցվածքային նախագծման նոր պահանջները, ինչը մեծ նշանակություն ունի ավիատիեզերական արտադրանքի համար: Լազերային կետային եռակցման բարձր ճշգրտությունը և բարձր ճկունությունը դրան զգալի առավելություններ են տալիս գործնական արտադրության մեջ, հատկապես ավիացիոն արդյունաբերության մեջ, որտեղ այն կարող է փոխարինել ավանդական գործընթացներին, ինչպիսիք են դիմադրության կետային եռակցումը և գամելը:
I. Լազերային կետային եռակցման սահմանումը և բնութագրերը
Սահմանում
Լազերային կետային եռակցումը վերաբերում է աշխատանքային մասերի հալեցման և միացման գործընթացին՝ օգտագործելով մեկ լազերային իմպուլս (t > 1 մվ) կամ նույն դիրքում լազերային իմպուլսների շարք։
Լազերային կետային եռակցումը հիմնականում նման է լազերային եռակցման այլ գործընթացներին. միակ տարբերությունն այն է, որ կետային եռակցման ժամանակ լազերային ճառագայթի և աշխատանքային մասի միջև հարաբերական տեղաշարժ չկա: Լազերային կետային եռակցումը բաժանվում է երկու տեսակի՝ ջերմահաղորդական եռակցում և անցքային եռակցում: Ջերմահաղորդական կետային եռակցման դեպքում լազերը կարող է հալեցնել մետաղը՝ առանց այն գոլորշիացնելու: Այս մեթոդն ավելի հարմար է 0.5 մմ-ից պակաս հաստությամբ մետաղների եռակցման համար, ինչպիսիք են էլեկտրոնային բաղադրիչների Nd:YAG լազերային կետային եռակցումը: Անցքային լազերային կետային եռակցման դեպքում լազերը կարող է անմիջապես մտնել նյութի ներքին մասը անցքային անցքի միջով՝ մեծացնելով լազերային էներգիայի օգտագործման մակարդակը և հասնելով ավելի մեծ ներթափանցման խորության: Ավանդական դիմադրության կետային եռակցումը հալեցնում է աշխատանքային մասերը՝ եռակցման կետեր ձևավորելու համար՝ օգտագործելով էլեկտրական հոսանքի կողմից առաջացող դիմադրության ջերմությունը, մինչդեռ լազերային կետային եռակցման ջերմության աղբյուրը գալիս է լազերային ճառագայթումից, ինչը հանգեցնում է եռակցման կետերի զգալիորեն տարբեր ձևերի:
Լազերային կետային եռակցման կարգավորելի պարամետրերը սովորաբար ներառում են լազերի հզորությունը, կետային եռակցման ժամանակը և դեֆոկուսի քանակը: Իմպուլսային ռեժիմով կետային եռակցման դեպքում պարամետրերը ներառում են նաև իմպուլսային ալիքի ձևը, հաճախականությունը և աշխատանքային ցիկլը: Դրանց թվում լազերի հզորությունը հիմնականում ազդում է եռակցման կետի ներթափանցման խորության վրա, մինչդեռ կետային եռակցման ժամանակը ավելի մեծ ազդեցություն ունի եռակցման կետի կողմնային չափի վրա: Ընդհանուր առմամբ, որքան երկար է լազերի գործողության ժամանակը, այնքան մեծ են եռակցման կետի վերին և ստորին մակերեսների չափերը և միաձուլման մակերեսի չափը: Դեֆոկուսի քանակի փոփոխությունները հիմնականում ազդում են կետի տրամագծի և աշխատանքային մասի մակերեսի վրա ազդող էներգիայի խտության վրա, այդպիսով զգալի ազդեցություն ունենալով եռակցման կետի ընդհանուր ձևի վրա:
Բնութագրերը
- Լազերի միջոցով որպես ջերմության աղբյուր, կետային եռակցումը ապահովում է բարձր արագություն, բարձր ճշգրտություն, ցածր ջերմային մուտք և աշխատանքային մասի նվազագույն դեֆորմացիա։
- Կետային եռակցման դիրքերում ազատության աստիճանը զգալիորեն բարելավվում է, ինչը հնարավորություն է տալիս կատարել կետային եռակցում բոլոր դիրքերում և հեշտությամբ իրականացնել այն։միակողմանի կետային եռակցում, այդպիսով զգալիորեն ընդլայնելով արտադրանքի դիզայնի ազատությունը։
- Լազերային կետային եռակցումը ցածր պահանջներ ունի կլոր միացումների չափերի վերաբերյալ: Կան նվազագույն սահմանափակումներ այնպիսի պարամետրերի վրա, ինչպիսիք են միացումների կլոր քանակը և եռակցման կետերի միջև հեռավորությունը, և անհրաժեշտություն չկա հաշվի առնելու հոսանքի շունտավորման ազդեցությունը:
- Անհավասար հաստության թիթեղների, տարբեր նյութերի և հատուկ նյութերի (ալյումինե համաձուլվածքներ, ցինկապատ թիթեղներ) եռակցման համար լազերային կետային եռակցումն ավելի լավ է աշխատում, քան ավանդական կետային եռակցման մեթոդները։
- Այն չի պահանջում մեծ քանակությամբ օժանդակ սարքավորումներ, կարող է արագ հարմարվել արտադրանքի փոփոխություններին և բավարարել շուկայի պահանջները։
II. Լազերային կետային եռակցման թերությունների վերլուծություն
Լազերային կետային եռակցման ամենատարածված թերությունները ճաքերը, ծակոտիները և կախվածությունը են, որոնք վերլուծվում են մեկ առ մեկ ստորև։
1. Ճաքեր
Ճաքերը բաժանվում են մակերեսային և երկայնական ճաքերի: Լազերային կետային եռակցման ժամանակ տաքացման և սառեցման արագությունները շատ արագ են, ինչը հանգեցնում է տաքացվող տարածքի և շրջակա մետաղի միջև մեծ ջերմաստիճանային գրադիենտի, ինչը հեշտությամբ հանգեցնում է ճաքերի առաջացմանը: Ճաքերի առաջացումը սերտորեն կապված է նյութի հետ. օրինակ, ալյումինե համաձուլվածքները լազերային կետային եռակցման ժամանակ ճաքեր առաջացնելու շատ ավելի մեծ հակում ունեն, քան չժանգոտվող պողպատը: Ճաքերի առաջացումը կանխելու արդյունավետ մեթոդ է իմպուլսային ալիքի ձևի օպտիմալացումը՝ մետաղի պնդացման գործընթացի սառեցման արագությունը վերահսկելու և ներքին լարումը նվազեցնելու համար:
2. Ծակոտիներ
Լազերային կետային եռակցման ծակոտկեն արատները (ծակոտիները) կարելի է բաժանել փոքր և մեծ ծակոտիների: Փոքր ծակոտիները հիմնականում առաջանում են մետաղի պնդացման ընթացքում հեղուկ մետաղում ջրածնի լուծելիության նվազման, ինչպես նաև բանալու անցքում մետաղի արագ գոլորշիացման և հալված հեղուկի խաթարման պատճառով: Մեծ ծակոտիները հիմնականում պայմանավորված են լազերային կետային եռակցման ժամանակ չափազանց արագ սառեցման արագությամբ, ինչը բանալու անցքի շուրջ մետաղին բավարար ժամանակ չի թողնում հետլցնելու համար: Ընդհանուր առմամբ, երկար իմպուլսային կետային եռակցման ժամանակ փոքր ծակոտիները հակված են առաջանալու, մինչդեռ կարճ իմպուլսային կետային եռակցման ժամանակ՝ մեծ ծակոտիներ:
Լազերային կետային եռակցման ժամանակ ծակոտիների առաջացման հավանականությունը մեծ է երկու վայրում. մեկը գտնվում է եռակցման կետի կենտրոնում՝ միաձուլման գոտու մոտ, իսկ մյուսը՝ եռակցման արմատում: Ռենտգենյան ճառագայթներով ստացված հալման պատկերները ցույց են տալիս, որ միաձուլման գոտու մոտ գտնվող ծակոտիները հիմնականում առաջանում են բանալու անցքի փակման ժամանակ պարանոցի սեղմումից. եռակցման արմատի մոտ գտնվող ծակոտիները հիմնականում առաջանում են բանալու անցքի փլուզումից՝ բանալու անցքի առաջացումից հետո լազերի արագ անհետացման պատճառով:
3. Կախում
Լազերային կետային եռակցման ժամանակ կախվածությունը ակնհայտ երևույթ է: Եռակցման կետային մակերեսի կենտրոնական կախվածությունը և դրա շուրջ մետաղի կուտակումը առաջանում են մետաղի գոլորշիացման հետևանքով առաջացող հետադարձ ուժից, որը հեղուկ մետաղը մղում է եռակցման կետային մակերես: Սառեցման գործընթացի ընթացքում մակերեսի վրա կուտակված մետաղը արագ պնդանում է և չի կարող լիովին լցվել: Բացի այդ, մետաղի արագ գոլորշիացման և ցայտքի պատճառով նյութի կորուստը կենտրոնական կախվածությանը նպաստող մեկ այլ գործոն է: Իմպուլսի ժամանակը զգալի ազդեցություն ունի ինչպես եռակցման կետային մակերեսի կախվածության, այնպես էլ ծակոտիների առաջացման վրա: Բավարար եռակցման կետեր կարելի է ստանալ իմպուլսի ալիքի ձևը և ժամանակը օպտիմալացնելով:
4. Դեֆոկուսի քանակի ազդեցությունը եռակցման կետերի վրա
Դեֆոկուսի քանակի փոփոխությունները անմիջականորեն փոխում են կետի տրամագիծը և էներգիայի խտությունը: Երբ դեֆոկուսի քանակը մեծանում է և՛ բացասական, և՛ դրական ուղղություններով, դա նշանակում է, որ կետի տրամագիծը մեծանում է, իսկ էներգիայի խտությունը՝ նվազում: Լազերային կետային եռակցման ժամանակ կետի տրամագծի և փորձարկման կտորի վրա լազերի ընկնելու հետևանքով առաջացած սկզբնական բանալու անցքի չափի միջև կա որոշակի համապատասխան կապ, մինչդեռ էներգիայի խտությունը որոշում է հալված ավազանի ընդարձակման արագությունը: Երբ դեֆոկուսի քանակի բացարձակ արժեքը փոքր է, լազերի կետի տրամագիծը փոքր է, լազերի հզորության խտությունը բարձր է, և եռակցման կետային հալված ավազանի ընդարձակման արագությունը արագ է, բայց սկզբնական բանալու անցքի տրամագիծը փոքր է: Ընդհակառակը, երբ դեֆոկուսի քանակը մեծ է, սկզբնական բանալու անցքի տրամագիծը մեծ է, բայց հալված ավազանի ընդարձակման արագությունը դանդաղում է, և արդյունքում ստացված եռակցման կետի չափը կարող է մեծ չլինել: Հետևաբար, դեֆոկուսի քանակի փոփոխության ժամանակ կետի տրամագծի և եռակցման կետի մակերևութային հզորության խտության համապարփակ ազդեցությունը որոշում է եռակցման կետի չափը:
III. Լազերային կետային եռակցման տեխնոլոգիայի կիրառումը
Լազերային կետային եռակցումը բնութագրվում է բարձր արագությամբ, մեծ թափանցման խորությամբ, նվազագույն դեֆորմացիայով և կարող է իրականացվել սենյակային ջերմաստիճանում կամ հատուկ պայմաններում՝ պարզ եռակցման սարքավորումներով: Բացի այդ, բարձր հաճախականության իմպուլսային լազերների ի հայտ գալը (վայրկյանում 40-ից բարձր իմպուլսային հաճախականությամբ) հնարավորություն է տվել լազերային կետային եռակցման լայն կիրառմանը միկրո և փոքր բաղադրիչների հավաքման և եռակցման մեջ՝ զանգվածային ավտոմատացված արտադրության մեջ: Փոքր էլեկտրոնային բաղադրիչների եռակցման ժամանակ, որոնք պահանջում են փոքր ջերմային ազդեցության գոտի, ինչպիսիք են ապակու և մետաղի միացումը, ջերմազգայուն կիսահաղորդչային սխեմաների միացումները և տարբեր մետաղների միացումը լարերում, լազերային կետային եռակցումն ավելի առավելություններ ունի, քան ավանդական կետային եռակցման գործընթացները (օրինակ՝ դիմադրության կետային եռակցում), աղտոտումից զերծ եռակցման կետերով և բարձր եռակցման որակով: Նկար 6-60-ը ցույց է տալիս լազերային կետային եռակցման կիրառման օրինակ ավտոմեքենաների լուսարձակների արտադրության մեջ. 500 Վտ հզորությամբ պինդ վիճակի իմպուլսային լազերը ստեղծում է չորս նմանատիպ եռակցման կետեր՝ շատ բարձր իմպուլսային հաճախականությամբ:
Բարձր իմպուլսային էներգիա օգտագործող միկրոկառուցվածքների վրա բարձր ճշգրտությամբ կետային եռակցում կատարելիս իմպուլսային Nd:YAG լազերներն ունեն տեխնիկական և տնտեսական առավելություններ: Արդյունաբերական կետային եռակցման կիրառությունների մեծ մասում հիմնականում օգտագործվում են 50 Վտ միջին հզորությամբ և > 2 կՎտ իմպուլսային հզորությամբ իմպուլսային պինդ վիճակի լազերներ: Լազերը կարող է անմիջապես ազդել աշխատանքային մասի վրա օպտիկական մանրաթելերի կամ համակցված ֆոկուսային ոսպնյակների միջոցով:
Լազերային կետային եռակցումը կիրառելի է նյութերի լայն շրջանակի համար: Օրինակ, Li մարտկոցների կետային եռակցման ժամանակ, Nd-ի միջոցով՝YAG լազերային կետային եռակցման տեխնոլոգիաՏարբեր մետաղներ միացնելու համար ավելի արդյունավետ է, քան TIG եռակցումը և դիմադրության կետային եռակցումը: Մասնավորապես, քանի որ օպտիկական մանրաթելերն օգտագործվում են արտադրության ընթացքում լազերներ փոխանցելու համար, հարմար է արագ և ճկուն տեղաշարժվել տարբեր աշխատանքային սեղանների միջև:
Ամփոփելով՝ լազերային կետային եռակցումը ունի հետևյալ բնութագրերը.
- Լազերի հզորության աճի հետ մեկտեղ, եռակցման կետի մակերևույթի տրամագիծը տատանվում է վերև ու ներքև, մինչդեռ միաձուլման մակերեսի և ստորին մակերեսի տրամագիծը դանդաղորեն մեծանում է: Եռակցման կետի լայնական հատույթի ձևի փոփոխությունը ակնհայտ չէ: Տևողության աճի հետ մեկտեղ, եռակցման կետի չափը արագորեն մեծանում է, և միաձուլման մակերեսի տրամագծի փոփոխության արագությունն ավելի մեծ է, քան վերին և ստորին մակերեսների տրամագծերը: Դեֆոկուսի քանակի փոփոխությունը զգալի ազդեցություն ունի եռակցման կետի չափի վրա: Այն անմիջականորեն փոխում է կետի տրամագիծը և լազերի հզորության խտությունը, և այս երկու գործոնների համապարփակ ազդեցությունը որոշում է եռակցման կետի չափը:
- Լրիվ ներթափանցման դեպքում լազերային կետային եռակցման մակերեսին նկատվում է ակնհայտ կախվածություն։ Լազերի հզորության և տևողության աճին զուգընթաց, եռակցման կետային մակերեսի վրա կախվածության խորությունը մեծանում է։ Երբ տևողությունը կամ ճեղքի չափը մեծ է, ստորին մակերեսը նույնպես կարող է փոսիկներ ունենալ։
- Քանի որ բացը մեծանում է, եռակցման կետի ընդհանուր դեֆորմացիան, կենտրոնական թեքությունը և խորացումը դառնում են ակնհայտ։ Հալման մակերեսը կծկվում է, և ամրությունը արագորեն նվազում է։ Ներկայումս դիմադրությունների, մարտկոցների և էլեկտրոնիկայի ոլորտում լայնորեն կիրառվում է երկու կետերի միաժամանակյա եռակցման գործընթացը, որը սովորաբար ընդունում է երկու լազերային լույսի աղբյուրներով դիզայն։
Հրապարակման ժամանակը. Հոկտեմբերի 27-2025
