Mbinu za Kulehemu kwa Sehemu Ndogo na Ndogo Kulehemu kwa laser ni njia bora na ya usahihi ya kulehemu ambayo hutumia boriti ya leza yenye msongamano mkubwa wa nishati kama chanzo cha joto. Ni moja ya matumizi muhimu ya teknolojia ya usindikaji wa nyenzo za leza. Katika miaka ya 1970, ilitumika hasa kwa kulehemu vifaa vyenye kuta nyembamba na kulehemu kwa kasi ya chini, na mchakato wa kulehemu ulikuwa wa aina ya upitishaji joto. Hasa, mionzi ya leza hupasha joto uso wa kipande cha kazi, na joto kwenye uso huenea ndani kupitia upitishaji joto. Kwa kudhibiti vigezo kama vile upana, nishati, nguvu ya kilele, na masafa ya marudio ya mapigo ya leza, kipande cha kazi huyeyushwa ili kuunda bwawa maalum la kuyeyuka. Kwa sababu ya faida zake za kipekee, kimetumika kwa mafanikio kwenyekulehemu kwa usahihi wa sehemu ndogo na ndogo.Teknolojia ya kulehemu kwa leza ya China iko miongoni mwa viwango vya juu zaidi duniani. Ina teknolojia na uwezo wa kuunda vipengele tata vya aloi ya titani zaidi ya mita za mraba 12 kwa kutumia leza, na imetumika katika utengenezaji wa mifano na bidhaa za miradi mingi ya utafiti wa anga za ndani. Mnamo Oktoba 2013, mtaalamu wa kulehemu wa China alishinda Tuzo ya Brook, tuzo ya juu zaidi ya kitaaluma katika uwanja wa kulehemu, ambayo ilithibitisha kiwango cha kulehemu kwa leza cha kiwango cha dunia cha China.
## Historia ya Maendeleo Mwangaza wa kwanza wa leza duniani ulizalishwa mwaka wa 1960 kwa fuwele za rubi zenye kusisimua zenye taa ya flash. Ikipunguzwa na uwezo wa joto wa fuwele, ingeweza kutoa miale mifupi sana yenye mapigo yenye masafa ya chini. Ingawa nishati ya kilele cha mapigo ya papo hapo ingeweza kufikia hadi wati 10^6, bado ilikuwa ya pato la nishati ya chini. Fimbo ya fuwele ya yttrium alumini garnet (Nd:YAG) iliyochanganywa na neodymium, ikiwa na neodymium (Nd) kama kipengele cha msisimko, inaweza kutoa mwalaza wa leza wenye urefu wa wimbi moja unaoendelea wenye nguvu ya 1-8KW. Laza ya YAG, yenye urefu wa wimbi wa 1.06μm, inaweza kuunganishwa na kichwa cha usindikaji wa leza kupitia nyuzinyuzi inayonyumbulika, ikiwa na mpangilio wa vifaa vinavyonyumbulika na ufaafu wa vipande vya kazi vya kulehemu vyenye unene wa 0.5-6mm. Leza ya CO₂, kwa kutumia dioksidi kaboni kama kichocheo (yenye urefu wa wimbi la 10.6μm), inaweza kufikia nishati ya kutoa hadi 25KW na kutengeneza kulehemu kwa njia moja kwa kutumia mabamba yenye unene wa 2mm. Imetumika sana katika usindikaji wa chuma katika sekta ya viwanda. Katikati ya miaka ya 1980, kulehemu kwa leza, kama teknolojia mpya, kulivutia umakini mkubwa barani Ulaya, Marekani, na Japani. Mnamo 1985, ThyssenKrupp Steel AG (Ujerumani) na Volkswagen AG (Ujerumani) walishirikiana kupitisha kwa mafanikio tupu ya kwanza iliyounganishwa kwa leza duniani kwenye mwili wa Audi 100. Katika miaka ya 1990, watengenezaji wakuu wa magari barani Ulaya, Amerika Kaskazini, na Japani walianza kutumia sana teknolojia tupu iliyounganishwa kwa leza katika utengenezaji wa miili ya magari. Uzoefu wa vitendo kutoka kwa maabara na watengenezaji wa magari umethibitisha kuwa tupu zilizounganishwa kwa leza zinaweza kutumika kwa mafanikio katika utengenezaji wa miili ya magari. Kulehemu kwa kutumia leza hutumia nishati ya leza kuunganisha na kulehemu vyuma kadhaa, vyuma vya pua, aloi za alumini, n.k. kiotomatiki, vyenye vifaa, unene, na mipako tofauti kwenye bamba, wasifu, au paneli ya sandwichi iliyounganishwa. Hii inakidhi mahitaji tofauti ya utendaji wa nyenzo za vipengele, na kufikia vifaa vyepesi vyenye uzito mwepesi zaidi, muundo bora, na utendaji bora. Katika nchi zilizoendelea kama vile Ulaya na Marekani,kulehemu kwa lezahaitumiki tu katika tasnia ya utengenezaji wa vifaa vya usafirishaji lakini pia inatumika sana katika nyanja kama vile ujenzi, madaraja, utengenezaji wa ulehemu wa sahani za vifaa vya nyumbani, na ulehemu wa sahani za chuma katika mistari ya kuviringisha (muunganisho wa sahani katika kuviringisha endelevu). Makampuni maarufu ya kulehemu ya leza duniani ni pamoja na Soudonic (Uswizi), ArcelorMittal Group (Ufaransa), ThyssenKrupp TWB (Ujerumani), Servo-Robot (Kanada), na Precitec (Ujerumani). Matumizi ya teknolojia tupu iliyounganishwa na leza nchini China yameanza tu. Mnamo Oktoba 25, 2002, laini ya kwanza ya kitaalamu ya uzalishaji wa kibiashara wa China kwa tupu zilizounganishwa na leza ilianzishwa rasmi. Ilianzishwa na Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding kutoka ThyssenKrupp TWB (Ujerumani). Baadaye, Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd., na makampuni mengine yalianzishwa mfululizo katika uzalishaji. Mnamo 2003, nchi za kigeni ziligundua kulehemu waya wa CO₂ wa leza wenye boriti mbili naKulehemu waya wa kijaza leza cha YAGkwa muundo wa paneli ya chini ya ukuta wa aloi ya alumini ya A318. Teknolojia hii ilibadilisha muundo wa jadi uliochongoka, ikipunguza uzito wa fuselage ya ndege kwa 20% na kuokoa 20% ya gharama. Gong Shuili aliamini kwamba teknolojia ya kulehemu kwa leza ingechukua jukumu muhimu katika mabadiliko na uboreshaji wa tasnia ya utengenezaji wa anga ya jadi ya China. Mara moja aliomba miradi kadhaa inayohusiana ya utafiti wa awali, akapanga timu ya utafiti, na akaongoza katika kuanzisha teknolojia ya "kulehemu kwa leza yenye miale miwili" katika miradi ya utafiti nchini China. Tangu mwanzo kabisa, alipanga kutumia teknolojia hii katika utengenezaji wa ndege. Timu ya wataalamu ya China iliripoti teknolojia ya awali kwa taasisi ya usanifu wa ndege na kukuza faida na uwezekano wa kulehemu kwa leza yenye miale miwili. Baada ya uthibitishaji na tathmini nyingi, taasisi ya usanifu iliamua kutumia teknolojia hii katika utengenezaji wa paneli za ukuta zenye mikunjo kwa ndege fulani, na kufikia lengo la awali la kutumia teknolojia ya "kulehemu kwa leza yenye miale miwili" katika utengenezaji wa ndege. Ilipitia teknolojia muhimu kama vile udhibiti wa usahihi wa waya wa kujaza leza kwa aloi nyepesi, ilitengeneza kifaa cha kulehemu mseto cha waya cha kujaza leza chenye boriti mbili kilichounganishwa na bunifu, ilianzisha jukwaa la kwanza la kulehemu la waya wa kujaza leza chenye boriti mbili nchini China lenye nguvu kubwa, ilifanikisha kulehemu sanjari kwa boriti mbili na pande mbili kwa viungo vya T katika miundo mikubwa yenye kuta nyembamba, na kuitumia kwa mafanikio katika utengenezaji wa kulehemu wa sehemu muhimu za kimuundo za paneli za ukuta zenye mbavu za anga kwa mara ya kwanza, ikichukua jukumu muhimu katika maendeleo ya ndege mpya ya China. Mnamo 2003, seti kamili ya vifaa vya kulehemu vya ndani vikubwa vya mtandaoni vilivyotolewa na HG Laser ilipitishwa kukubalika nje ya mtandao. Vifaa hivi vinajumuisha kukata, kulehemu, na matibabu ya joto kwa leza, na kuifanya HG Laser kuwa moja ya biashara za nne duniani zenye uwezo wa kutengeneza vifaa hivyo. Mnamo 2004, mradi wa "Kukata, Kulehemu na Teknolojia na Vifaa vya Kusindika kwa Kutumia Laser kwa Nguvu ya Juu" na HG Laser Farley Laserlab ulishinda Tuzo ya Pili ya Tuzo ya Maendeleo ya Sayansi na Teknolojia ya Kitaifa, na kuifanya kuwa biashara pekee ya laser nchini China yenye uwezo wa Utafiti na Maendeleo wa teknolojia na vifaa hivi. Kwa maendeleo ya haraka ya tasnia ya laser ya viwanda, soko limetoa mahitaji ya juu zaidi ya teknolojia ya usindikaji wa laser. Teknolojia ya laser imebadilika polepole kutoka kwa matumizi moja hadi matumizi mbalimbali. Kwa upande wa usindikaji wa laser, haizuiliwi tena na kukata au kulehemu moja. Mahitaji ya soko ya vifaa vya usindikaji wa laser vilivyojumuishwa vinavyochanganya kukata na kulehemu yanaongezeka, na hivyo vifaa vya kukata na kulehemu vilivyojumuishwa vya laser vimeibuka. HG Laser Farley Laserlab ilitengeneza mashine ya kukata na kulehemu iliyojumuishwa ya Walc9030, yenye umbizo kubwa sana la mita 9×3, ambayo kwa sasa ni vifaa vya kukata na kulehemu vilivyojumuishwa vya laser duniani. Walc9030 ni kifaa cha kukata na kulehemu chenye umbizo kubwa kinachounganishakazi za kukata kwa leza na kulehemu kwa leza. Imeandaliwa na kichwa cha kitaalamu cha kukata na kichwa cha kulehemu, na vichwa viwili vya usindikaji vinashiriki boriti moja. Teknolojia ya udhibiti wa nambari inahakikisha kwamba haviingiliani. Vifaa vinaweza kukamilisha michakato miwili inayohitaji kukata na kulehemu kwa wakati mmoja. Inaweza kubadili kwa uhuru kati ya kukata kwanza kisha kulehemu, au kulehemu kwanza kisha kukata, ikitambua kazi zote mbili za kukata kwa leza na kulehemu na kifaa kimoja bila hitaji la vifaa vya ziada. Hii inaokoa gharama za vifaa kwa watengenezaji wa programu, inaboresha ufanisi wa usindikaji na anuwai ya usindikaji. Zaidi ya hayo, kutokana na ujumuishaji wa kukata na kulehemu, usahihi wa usindikaji umehakikishwa kikamilifu, na utendaji wa vifaa ni mzuri na thabiti. Kwa kuongezea, imeshinda ugumu wa mabadiliko ya joto ya sahani wakati wa kulehemu maalum kwa sahani kubwa sana na utambuzi thabiti wa njia za macho zinazoruka kwa muda mrefu sana. Inaweza kulehemu sahani mbili tambarare zenye urefu wa mita 6 na upana wa mita 1.5 kwa wakati mmoja, na uso uliolehemu ni laini na tambarare bila usindikaji wa ziada baada ya usindikaji. Wakati huo huo, inaweza kukata sahani zenye upana wa mita 3, urefu wa zaidi ya mita 6, na unene wa chini ya 20mm katika mchakato mmoja wa uundaji bila nafasi ya pili. Taasisi ya Shenyang ya Otomatiki, Chuo cha Sayansi cha China, ilifanya ushirikiano wa kimataifa na Shirika la IHI (Japani). Kufuatia mkakati wa kitaifa wa maendeleo ya kisayansi na kiteknolojia wa "utangulizi, usagaji, unyonyaji, na uvumbuzi mpya", ilishinda teknolojia kadhaa muhimu zakulehemu kwa leza, ilitengeneza seti ya kwanza ya mistari kamili ya uzalishaji wa kulehemu kwa leza nchini China mnamo Septemba 2006, na ilifanikiwa kutengeneza mfumo wa kulehemu kwa leza wa roboti, ikifanikisha kulehemu kwa leza kwa mikunjo ya sayari na anga. Mnamo Oktoba 2013, mtaalamu wa kulehemu wa Kichina alishinda Tuzo ya Brook, tuzo ya juu zaidi ya kitaaluma katika uwanja wa kulehemu. Taasisi ya Kulehemu (TWI, Uingereza) inapendekeza na kuteua wagombea kila mwaka kutoka zaidi ya vitengo 4,000 wanachama katika zaidi ya nchi 120, na hatimaye humpa tuzo hii mtaalamu mmoja kwa kutambua michango yao bora katika sayansi na teknolojia ya kulehemu au kujiunga na matumizi yake ya viwanda. Tuzo hii si tu utambuzi wa Gong Shuili na timu yake bali pia uthibitisho wa jukumu la AVIC katika kukuza maendeleo ya teknolojia ya kujiunga na nyenzo.
## Vigezo vya Miundo
### Vifaa vya Kufanya Kazi Imeundwa na kioscillator cha macho na kati iliyowekwa kati ya vioo katika ncha zote mbili za uwazi wa kioscillator. Wakati kati inaposisimuliwa hadi hali ya nishati nyingi, huanza kutoa mawimbi ya mwanga ya awamu, ambayo huakisi huku na huko kati ya vioo katika ncha zote mbili, na kutengeneza athari ya kuunganisha umeme wa fotoelectric. Hii huongeza mawimbi ya mwanga, na nishati ya kutosha inapopatikana, leza hutolewa. Leza inaweza pia kufafanuliwa kama kifaa kinachobadilisha vyanzo vya msingi vya nishati kama vile nishati ya umeme, nishati ya kemikali, nishati ya joto, nishati ya mwanga, au nishati ya nyuklia kuwa mihimili ya mionzi ya sumakuumeme ya masafa maalum ya macho (mwanga wa ultraviolet, mwanga unaoonekana, au mwanga wa infrared). Ubadilishaji huu unaweza kufanywa kwa urahisi katika vyombo fulani vya habari vikali, kioevu, au gesi. Vyombo hivi vya habari vinaposisimuliwa katika mfumo wa atomi au molekuli, hutoa boriti ya mwanga yenye awamu karibu sawa na karibu urefu mmoja wa wimbi—leza. Kutokana na sifa yake ya ndani ya awamu na urefu wa wimbi moja, pembe ya tofauti ni ndogo sana, na inaweza kusambazwa kwa umbali mrefu kabla ya kuwa na umakini mkubwa ili kutoa kazi kama vile kulehemu, kukata, na matibabu ya joto. ### Uainishaji wa Leza Kuna aina mbili kuu za leza zinazotumika kwa kulehemu, ambazo ni leza za CO₂ na leza za Nd:YAG. Leza za CO₂ na leza za Nd:YAG zote mbili ni mwanga wa infrared usioonekana kwa macho. Mwanga unaozalishwa na leza ya Nd:YAG ni mwanga wa infrared karibu na urefu wa wimbi la 1.06μm. Viendeshaji vya joto vina kiwango cha juu cha unyonyaji wa mwanga wa urefu huu wa wimbi, na kwa metali nyingi, mwangaza ni 20%-30%. Mwangaza wa infrared karibu na urefu wa wimbi unaweza kulenga hadi kipenyo cha 0.25mm kwa kutumia lenzi za kawaida za macho. Mwangaza wa leza ya CO₂ ni mwanga wa infrared mbali na urefu wa wimbi la 10.6μm. Metali nyingi zina uakisi wa 80%-90% kwa aina hii ya mwanga, kwa hivyo lenzi maalum za macho zinahitajika ili kulenga boriti hadi kipenyo cha 0.75-1.0mm. Nguvu ya leza za Nd:YAG kwa ujumla inaweza kufikia takriban 4,000-6,000W, na nguvu ya juu sasa imefikia 10,000W. Kwa upande mwingine, nguvu ya leza za CO₂ inaweza kufikia kwa urahisi 20,000W au hata zaidi. Leza za CO₂ zenye nguvu nyingi hutatua tatizo la uakisi wa juu kupitia athari ya tundu la ufunguo. Wakati uso wa nyenzo unaomwagika na doa la mwanga unayeyuka, tundu la ufunguo huundwa. tundu hili la ufunguo lililojazwa na mvuke ni kama mwili mweusi, ambao unachukua karibu nishati yote ya mwanga wa tukio. Joto la usawa ndani ya tundu la ufunguo hufikia takriban 25,000°C, na uakisi hupungua haraka ndani ya sekunde chache. Ingawa lengo la maendeleo ya leza za CO₂ bado linalenga katika ukuzaji na utafiti wa vifaa, si tena kuhusu kuongeza nguvu ya juu zaidi ya kutoa, bali kuhusu jinsi ya kuboresha ubora wa boriti na utendaji wake wa kulenga. Zaidi ya hayo, argon inapotumika kama gesi ya kinga kwa ajili ya kulehemu kwa leza ya CO₂ yenye nguvu zaidi ya 10kW, mara nyingi husababisha plasma yenye nguvu, ambayo hupunguza kina cha kupenya. Kwa hivyo, heliamu, ambayo haitoi plasma, mara nyingi hutumika kama gesi ya kinga kwa ajili ya kulehemu kwa leza ya CO₂ yenye nguvu nyingi. Matumizi ya michanganyiko ya leza ya diode kwa fuwele za kusisimua za Nd:YAG zenye nguvu nyingi ni mada muhimu ya utafiti na maendeleo, ambayo itaboresha sana ubora wa mihimili ya leza na kuunda usindikaji wa leza wenye ufanisi zaidi. Matumizi ya safu za diode za moja kwa moja ili kusisimua na kutoa leza katika eneo la karibu na infrared yamefikia wastani wa nguvu ya 1kW na ufanisi wa ubadilishaji wa fotoelectric wa karibu 50%. Diode pia zina maisha marefu ya huduma (saa 10,000), ambayo husaidia kupunguza gharama ya matengenezo ya vifaa vya leza. Ukuzaji wa vifaa vya leza ya hali ngumu inayosukumwa na diode (DPSSL) pia unaendelea.
Muda wa chapisho: Agosti-27-2025
