Որո՞նք են առաջադեմ եռակցման տեխնոլոգիաները:

Որո՞նք են առաջադեմ եռակցման տեխնոլոգիաները:

(1) Լազերային աղեղային հիբրիդային եռակցում

Բարձր էներգիայի ճառագայթային մշակման տեխնոլոգիան համարվում է 21-րդ դարի ամենախոստումնալից մշակման տեխնոլոգիան, որը, ենթադրաբար, «կբերի հեղափոխական փոփոխություններ նյութերի մշակման և արտադրության տեխնոլոգիայի մեջ» և ներկայումս ամենաարագ զարգացող և ամենաշատ ուսումնասիրված տեխնիկական ոլորտն է։

Զարգացումըեռակցման սարքավորումներՄեծ մասշտաբի ուղղությամբ արտահայտությունը երկու իմաստ ունի. մեկը սարքավորումների հզորության ավելացումն է, մյուսը՝ սարքավորումների կողմից եռակցված մասերի մեծացումը: Առաջադեմ եռակցման սարքավորումների, մասնավորապես լազերային եռակցման և էլեկտրոնային ճառագայթային եռակցման սարքավորումների մեջ միանվագ մեծ ներդրումների պատճառով, հզորության ավելացումը, ներթափանցման խորության և եռակցման գործընթացի կայունության բարելավումը կարող են համեմատաբար նվազեցնել եռակցման ծախսերը՝ այն դարձնելով ընդունելի արդյունաբերության համար: Հետևաբար, լազերների վրա կենտրոնացած հիբրիդային եռակցման տեխնոլոգիան ուշադրություն է գրավել: Փաստորեն, լազերային-աղեղային հիբրիդային եռակցումը առաջարկվել է դեռևս 1970-ական թվականներին, բայց կայուն արդյունաբերական կիրառությունները ի հայտ են եկել միայն վերջին տարիներին՝ հիմնականում օգտվելով լազերային տեխնոլոգիայի և աղեղային եռակցման սարքավորումների զարգացումից, մասնավորապես լազերային հզորության և աղեղային կառավարման տեխնոլոգիայի կատարելագործումից: Լազերային-աղեղային հիբրիդը հիմնականում ներառում է լազերի և վոլֆրամի իներտ գազի (TIG) աղեղի, պլազմային աղեղի և ակտիվ աղեղի համադրությունը: Լազերի և աղեղի փոխազդեցության միջոցով կարելի է հաղթահարել յուրաքանչյուր եռակցման մեթոդի թերությունները, ինչը հանգեցնում է լավ հիբրիդային էֆեկտի:

Լազերային-աղեղային հիբրիդային եռակցումը զգալիորեն բարելավում է եռակցման արդյունավետությունը, հիմնականում հիմնված երկու ազդեցության վրա. առաջինը՝ բարձր էներգիայի խտությունը հանգեցնում է եռակցման արագության բարձրացմանը և աշխատանքային մասի ջերմության կորստի նվազմանը, երկրորդ՝ երկու ջերմային աղբյուրների փոխազդեցության վերադրման էֆեկտի։ Պողպատ եռակցելիս լազերային պլազման կայունացնում է աղեղը. միևնույն ժամանակ, աղեղը մտնում է հալված ավազանի բանալու անցքը՝ նվազեցնելով էներգիայի կորուստը։ Լազերի և TIG-ի համադրությունը կարող է զգալիորեն մեծացնել եռակցման արագությունը՝ մոտ երկու անգամ ավելի, քան TIG եռակցման դեպքում։ Վոլֆրամե էլեկտրոդի մաշվածությունը նույնպես զգալիորեն նվազում է՝ երկարացնելով դրա ծառայության ժամկետը. ակոսի անկյունը նույնպես կարող է զգալիորեն կրճատվել, և եռակցման լայնական հատույթի մակերեսը նման է լազերային եռակցմանը։ Համեմատած լազերային-միաղեղային հիբրիդային եռակցման հետ, լազերային-կրկնակի աղեղային հիբրիդային եռակցումը կարող է 25%-ով կրճատել եռակցման ջերմային մուտքը և մոտ 30%-ով մեծացնել եռակցման արագությունը։

Լազերային-աղեղային (կամ պլազմային աղեղային) հիբրիդային եռակցման հիմնական առավելություններն են եռակցման արագության և ներթափանցման խորության բարելավումը: Աղեղային տաքացման շնորհիվ մետաղի ջերմաստիճանը բարձրանում է, ինչը նվազեցնում է մետաղի անդրադարձելիությունը լազերի նկատմամբ և մեծացնում լուսային էներգիայի կլանումը: Այս մեթոդը փորձարկվել է ցածր հզորության CO₂ լազերային եռակցման, ինչպես նաև 12 կՎտ CO₂ լազերային եռակցման և 2 կՎտ YAG լազերների վրա՝ օպտիկական մանրաթելային փոխանցմամբ, հիմք դնելով ռոբոտացված լազերային-աղեղային (կամ պլազմային աղեղային) հիբրիդային եռակցման համար: Վերջին տարիներին լազերային-աղեղային հիբրիդից ծնված հիբրիդային եռակցման տեխնոլոգիան զգալի զարգացում է ապրել, և դրա կիրառումը ավիատիեզերական, ռազմական և այլ ոլորտներում բարդ բաղադրիչներում ավելի ու ավելի մեծ ուշադրության է արժանանում: Ներկայումս բարձր էներգիայի ճառագայթները տարբեր աղեղների հետ համատեղող հիբրիդային եռակցման տեխնոլոգիան դարձել է բարձր էներգիայի ճառագայթային եռակցման ոլորտի առաջատար կետերից մեկը:

(2) Շփման և խառնման եռակցում

Շփման եռակցման եռակցումը (FSW) Միացյալ Թագավորության եռակցման ինստիտուտի (TWI) կողմից 1990-ականների սկզբին մշակված արտոնագրված եռակցման տեխնոլոգիա է: Այն կարող է եռակցել գունավոր մետաղներ, որոնք դժվար է եռակցել հալեցման եռակցման մեթոդներով:

Շփման եռակցման մեթոդն ունի այնպիսի առավելություններ, ինչպիսիք են՝ պարզ միացման գործընթացը, եռակցված միացման մեջ մանր հատիկները, լավ հոգնածության դիմադրությունը, ձգման և ծռման դիմադրությունը, լարերի կամ պաշտպանիչ գազերի անհրաժեշտության բացակայությունը, աղեղային լույսի բացակայությունը և եռակցումից հետո ցածր մնացորդային լարվածության և դեֆորմացիայի առկայությունը: Այն կիրառվել է Եվրոպայի և Ամերիկայի զարգացած երկրների ավիատիեզերական արդյունաբերության մեջ և հաջողությամբ օգտագործվել է ցածր ջերմաստիճաններում աշխատող ալյումինե համաձուլվածքի բարակ պատերով ճնշման անոթների եռակցման մեջ՝ ավարտելով երկայնական եռակցումների ուղիղ հետևի միացումը և շրջանաձև եռակցումների շրջագծային հետևի միացումը: Այս տեխնոլոգիան ընդունվել է նոր տրանսպորտային միջոցների նոր կառուցվածքային նախագծման մեջ և կիրառվել է ավիատիեզերական, տրանսպորտային, ավտոմոբիլային և այլ արդյունաբերական ոլորտներում:

(3) Վակուումային դիֆուզիոն եռակցում

Առաջադեմ նյութերի անընդհատ ի հայտ գալը նոր մարտահրավերներ է առաջացնում միացման տեխնոլոգիաների համար: Շատ նոր նյութերի, ինչպիսիք են ջերմակայուն համաձուլվածքները, բարձր տեխնոլոգիական կերամիկան, միջմետաղական միացությունները և կոմպոզիտային նյութերը, մասնավորապես՝ տարբեր նյութերի միացումը, դժվար է իրականացնել ավանդական միաձուլման եռակցման մեթոդներով, այդ պատճառով ի հայտ են եկել պինդ վիճակում դիֆուզիոն միացում և այլ տեխնոլոգիաներ: Օրինակ, գերպլաստիկ ձևավորման-դիֆուզիոն եռակցման տեխնոլոգիան հաջողությամբ կիրառվել է ինքնաթիռների տիտանի համաձուլվածքի մեղրամոմային կառուցվածքներում: Կերամիկան և մետաղները կարող են միացվել դիֆուզիոն եռակցման միջոցով. անցումային հեղուկ փուլային դիֆուզիոն եռակցման տեխնոլոգիայի կիրառումը լուծել է կարծր նյութերի բազմաթիվ դժվար միացման խնդիրներ, որոնք չէին կարող լուծվելմիաձուլման եռակցումանցյալում

Պինդ վիճակում միացումը կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի։ Մեկը ցածր ջերմաստիճանով, բարձր ճնշմամբ և կարճ ժամանակով միացման մեթոդն է, որը նպաստում է մշակվող մասի մակերեսի սերտ շփմանը և օքսիդային թաղանթի պատռմանը տեղային պլաստիկ դեֆորմացիայի միջոցով։ Պլաստիկ դեֆորմացիան միացման ձևավորման գերիշխող գործոնն է։ Նման միացման մեթոդները ներառում են՝շփման եռակցում, պայթյունային եռակցում, սառը ճնշման եռակցում և տաք ճնշման եռակցում, որոնք սովորաբար կոչվում են ճնշման եռակցում: Մյուսը դիֆուզիոն միացման մեթոդն է՝ բարձր ջերմաստիճանով, ցածր ճնշմամբ և համեմատաբար երկար ժամանակով, որը սովորաբար իրականացվում է պաշտպանիչ մթնոլորտում կամ վակուումում: Այս միացման մեթոդը առաջացնում է միայն նվազագույն պլաստիկ դեֆորմացիա, և միջերեսային դիֆուզիան գերիշխող գործոնն է միացման ձևավորման մեջ: Նման միացման մեթոդները հիմնականում ներառում են դիֆուզիոն եռակցում, ինչպիսիք են վակուումային դիֆուզիոն եռակցումը, անցումային հեղուկ փուլային դիֆուզիոն եռակցումը, տաք իզոստատիկ սեղմման դիֆուզիոն եռակցումը և գերպլաստիկ ձևավորման-դիֆուզիոն եռակցումը:

Բացի առաջադեմ եռակցման մեթոդների և նոր գործընթացների անընդհատ ի հայտ գալուց (վերը նշվածները ընդամենը մի քանի օրինակներ են), տարբեր եռակցման մեթոդների մեխանիզացիայի և ավտոմատացման մակարդակը անընդհատ բարելավվում է: Էլեկտրոնային տեխնոլոգիաների, զգայուն տեխնոլոգիայի, համակարգչային և կառավարման տեխնոլոգիաների առաջընթացը մեծապես նպաստել է եռակցման ոլորտի զարգացմանը՝ եռակցման ավտոմատացումը դարձնելով ինտելեկտուալ կառավարման ուղղությամբ: Մասնավորապես, եռակցման ռոբոտների լայնածավալ ներդրումը ճեղքել է եռակցման ավանդական կոշտ ավտոմատացման ռեժիմը, բացել է եռակցման մեջ ճկուն ավտոմատացման նոր ռեժիմ և ապահովել է եռակցման տեխնոլոգիայի զարգացման ավելի լայն տարածք: Եռակցումը դարձել է անփոխարինելի մշակման մեթոդ ժամանակակից արտադրության մեջ: Ավելին, գիտության և տեխնոլոգիայի առաջընթացի, ինչպես նաև սոցիալ-տնտեսական զարգացման հետ մեկտեղ, առաջադեմ եռակցման/միացման կիրառման ոլորտները կշարունակեն ընդլայնվել:

(4) Ավտոմատացված և ինտելեկտուալ եռակցում

Մեքենայնացումը և ավտոմատացումը կարևոր միջոցներ են եռակցման արտադրողականությունը բարելավելու, արտադրանքի որակն ապահովելու և աշխատանքային պայմանները բարելավելու համար: Եռակցման արտադրության ավտոմատացումը եռակցման տեխնոլոգիայի ապագա զարգացման ուղղությունն է: Եռակցման արտադրության արդյունավետության և որակի բարելավումը որոշակի սահմանափակումներ ունի միայն եռակցման գործընթացների տեսանկյունից: Եռակցման/միացման մեթոդները, ինչպիսիք են էլեկտրոնային ճառագայթային եռակցումը, լազերային եռակցումը և շփման խառնիչ եռակցումը, խիստ պահանջներ ունեն ակոսի երկրաչափության և հավաքման որակի վերաբերյալ: Ավտոմատ եռակցումից հետո ամբողջ եռակցված կառուցվածքը կոկիկ, ճշգրիտ և գեղեցիկ է, փոխելով անցյալում եռակցման արհեստանոցներում ձեռքով աշխատանքի հետընթաց երևույթը:

Որպես ժամանակակից արտադրական տեխնոլոգիաների և զարգացող տեխնոլոգիական արդյունաբերության զարգացման կարևոր խորհրդանիշներից մեկը՝ ռոբոտները կարևոր ազդեցություն են ունեցել բարձր տեխնոլոգիական արդյունաբերության տարբեր ոլորտների վրա: Եռակցման արտադրական գործընթացների բարդությունը և եռակցման որակի նկատմամբ խիստ պահանջները, զուգորդված հաճախ ցածր եռակցման տեխնոլոգիայի մակարդակի և աշխատանքային պայմանների հետ, հատուկ ուշադրության են արժանացնում եռակցման գործընթացները, որոնք կարող են ավտոմատացնել և ինտելեկտուալացնել եռակցման գործընթացը: Ներկայումս ամբողջ աշխարհում ռոբոտների 30%-ից 40%-ը օգտագործվում է եռակցման տեխնոլոգիայում: Եռակցման ռոբոտները սկզբնապես հիմնականում կիրառվել են ավտոմոբիլային արդյունաբերության կետային եռակցման արտադրական գծերում, իսկ վերջին տարիներին դրանք աստիճանաբար ընդլայնվել են նաև այլ արտադրական ոլորտներում:

Առաջին զարգացման ուշադրության կենտրոնումխելացի եռակցումտեսողական համակարգն է: Ներկայումս մշակված տեսողական համակարգերը կարող են թույլ տալ ռոբոտներին ավտոմատ կերպով փոփոխել ջահի շարժման հետագիծը՝ համաձայն եռակցման ընթացքում որոշակի պայմանների, իսկ որոշները կարող են ժամանակին կարգավորել գործընթացի պարամետրերը՝ ըստ ակոսի չափի: