Ulehemu wa boriti ya leza na ulehemu wa arc umetumika kwa muda mrefu kwa ajili ya uzalishaji wa viwanda, na huruhusu wigo mpana wa matumizi katika uwanja wa teknolojia ya kuunganisha vifaa. Kila moja ya michakato hii ina maeneo yake maalum ya matumizi, kama ilivyoelezwa na michakato ya kimwili ya usafirishaji wa nishati hadi kwenye kipande cha kazi na kwa mtiririko wa nishati unaoweza kupatikana. Nishati hupitishwa kutoka chanzo cha boriti ya leza hadi kwenye nyenzo kwa ajili ya usindikaji kwa njia ya mionzi thabiti ya infrared yenye nishati nyingi, kwa kutumia kebo ya nyuzi-macho. Arc hupitisha joto linalohitajika kwa ajili ya kulehemu kwa njia ya mkondo wa umeme mwingi unaotiririka hadi kwenye kipande cha kazi kupitia safu wima ya arc. Mionzi ya leza husababisha eneo nyembamba sana linaloathiriwa na joto lenye uwiano mkubwa wa kina cha kulehemu hadi upana wa mshono (athari ya kulehemu kwa kina). Uwezo wa kuziba pengo la mchakato wa kulehemu wa leza ni mdogo sana, kutokana na kipenyo chake kidogo cha umakini, lakini kwa upande mwingine unaweza kufikia kasi kubwa sana ya kulehemu. Mchakato wa kulehemu wa arc una msongamano mdogo sana wa nishati, lakini husababisha sehemu kubwa zaidi ya kuzingatia kwenye uso wa kipande cha kazi na una sifa ya kasi ya chini ya usindikaji. Kwa kuunganisha michakato hii yote miwili, ushirikiano muhimu unaweza kupatikana. Hatimaye, hii inafanya uwezekano wa kufikia faida za ubora na faida za uhandisi wa uzalishaji, pamoja na ufanisi ulioboreshwa wa gharama. Mchakato huu hutoa matumizi ya kuvutia na ya kuvutia kiuchumi, katika tasnia ya magari, haswa kwa sababu uvumilivu wa juu unaruhusiwa kwenye viunganishi, viwango vya juu vya uunganishaji vinawezekana, na vigezo vizuri sana vya kiufundi/kiteknolojia vinaweza kupatikana.
1. Utangulizi:
Imejulikana jinsi ya kuchanganya mwanga wa leza na arc katika mchakato wa kulehemu uliounganishwa tangu miaka ya 1970, lakini kwa muda mrefu baada ya hapo, hakuna kazi zaidi ya maendeleo iliyofanywa. Hivi majuzi, watafiti wameelekeza mawazo yao kwenye mada hii tena na kujaribu kuunganisha faida za arc na zile za leza, katika mchakato wa kulehemu mseto. Ingawa katika siku za mwanzo, vyanzo vya leza bado vililazimika kuthibitisha kufaa kwao kwa matumizi ya viwandani, siku hizi ni vifaa vya kawaida vya kiteknolojia katika biashara nyingi za utengenezaji.
Mchanganyiko wa kulehemu kwa leza na mchakato mwingine wa kulehemu hujulikana kama "mchakato wa kulehemu mseto". Hii ina maana kwamba boriti ya leza na arc hufanya kazi kwa wakati mmoja katika eneo moja la kulehemu, na huathiriana na kusaidiana.
2. Leza:
Kulehemu kwa leza hakuhitaji tu nguvu ya juu ya leza bali pia boriti ya ubora wa juu ili kupata "athari ya kulehemu kwa kina" inayotakiwa. Ubora wa juu wa boriti unaotokana unaweza kutumika ili kupata kipenyo kidogo cha kulenga au umbali mkubwa wa kulenga.
Kwa miradi ya maendeleo inayoendelea kwa sasa, leza ya hali ngumu inayosukumwa na taa yenye nguvu ya boriti ya leza ya 4 kW inatumika. Mwanga wa leza hupitishwa kupitia nyuzi za kioo za 600 µm.
Mwanga wa leza hupitishwa kupitia nyuzi za kioo, ambapo mwanzo na mwisho hupozwa kwa maji. Mwanga wa leza huelekezwa kwenye kipande cha kazi kwa kutumia moduli ya kulenga yenye umbali wa fokasi wa milimita 200.
3. Mchakato wa Mseto wa Leza:
Kwa ajili ya kulehemu vipande vya kazi vya metali, boriti ya leza ya Nd:YAG hulenga kwa nguvu ya zaidi ya 106W/cm2. Wakati boriti ya leza inapogonga uso wa nyenzo, hupasha joto sehemu hii hadi halijoto ya uvukizi, na uwazi wa mvuke huundwa kwenye chuma cha kulehemu kutokana na mvuke wa chuma unaotoka. Kipengele tofauti cha mshono wa kulehemu ni uwiano wake wa kina-upana. Msongamano wa mtiririko wa nishati wa safu inayowaka kwa uhuru ni juu kidogo ya 104 W/cm2. Mchoro 1 unaonyesha kanuni ya msingi ya kulehemu mseto. Boriti ya leza
Kielelezo hapa hulisha joto kwa chuma cha kulehemu katika sehemu ya juu ya mshono, pamoja na joto kutoka kwa tao. Tofauti na usanidi mfuatano ambapo michakato miwili tofauti ya kulehemu hufanya kazi kwa mfululizo, kulehemu mseto kunaweza kutazamwa kama mchanganyiko wa michakato yote miwili ya kulehemu inayofanya kazi kwa wakati mmoja katika eneo moja la mchakato. Kulingana na ni mchakato gani wa tao au leza unaotumika, na kwenye vigezo vya mchakato, michakato hiyo itaathiriana kwa kiwango tofauti na kwa njia tofauti [1, 2].
Shukrani kwa mchanganyiko wa mchakato wa leza na mchakato wa arc, pia kuna ongezeko la kina cha kupenya kwa kulehemu na kasi ya kulehemu (ikilinganishwa na mojawapo ya michakato inayotumika yenyewe). Mvuke wa chuma unaotoka kwenye uwazi wa mvuke hufanya kazi nyuma kwenye plasma ya arc. Ufyonzaji wa mionzi ya leza ya Nd:YAG katika plasma ya usindikaji bado haueleweki. Kulingana na uwiano gani wa pembejeo mbili za nguvu umechaguliwa, tabia ya mchakato mzima inaweza kuamuliwa kwa kiwango kikubwa au kidogo ama na leza au na arc [3,4].
Mchoro 1: Uwakilishi wa kimfumo: Kulehemu kwa LaserHybrid
Ufyonzaji wa mionzi ya leza huathiriwa sana na halijoto ya uso wa kipande cha kazi. Kabla ya mchakato wa kulehemu kwa leza kuanza, mwangaza wa awali lazima kwanza ushindwe, hasa kwenye nyuso za alumini. Hii inaweza kupatikana kwa kuanza kulehemu kwa kutumia programu maalum ya kuanza. Baada ya halijoto ya uvukizi kufikiwa, uwazi wa mvuke huundwa, na matokeo yake ni kwamba karibu nishati yote ya mionzi inaweza kuingizwa kwenye kipande cha kazi. Nishati inayohitajika kwa hili huamuliwa na ufyonzaji unaotegemea halijoto na kwa kiasi cha nishati inayopotea.
kwa kuingiza kwenye sehemu iliyobaki ya kipande cha kazi. Katika kulehemu kwa LaserHybrid, uvukizi hutokea si tu kutoka kwenye uso wa kipande cha kazi bali pia kutoka kwa waya wa kujaza, ikimaanisha kuwa kuna mvuke zaidi wa chuma unaopatikana, ambao hurahisisha uingizaji wa mionzi ya leza. Hii pia huzuia kushuka kwa mchakato [5, 6, 7, 8, 9].
4. Matumizi ya magari:
Kwa kutumia teknolojia ya fremu ya nafasi, kupunguza uzito kwa 43% kunawezekana ikilinganishwa na mwili wa gari la chuma.
Mchoro 2: Dhana ya fremu ya Audi Space A2
Fremu ya Audi A2 Space ina Leza ya mita 30 (vipande vya manjano kwenye mchoro 2) na urefu wa kulehemu wa MIG wa mita 20. Zaidi ya hayo, riveti 1700 pia hutumika.
Mchoro 3: Ulinganisho wa wasifu na mbinu za kuunganisha kwenye Audi-A2
Mchoro 4 unaonyesha kiungo kilichounganishwa cha LaserHybrid cha nyenzo ya kutupwa ya ALMg3 yenye nyenzo ya karatasi ya AlMgSi. Waya ya kujaza ni AlSi5 na gesi ya kinga inayotumika ni Argon. Kwa kuongezeka kwa nguvu ya leza, kupenya kwa kina kunawezekana. Kuchanganya boriti ya leza na arc kwa njia hii kunafanikisha bwawa kubwa la kulehemu kuliko mchakato wa kulehemu wa boriti ya leza peke yake. Hii inafanya iwezekane kulehemu vipengele vyenye mapengo mapana.
Mchoro 4: Kiungo kinachoingiliana chenye nafasi ya milimita 0.5
Katika tasnia ya magari kuna matumizi mengi ya kulehemu kwa kuingiliana bila maandalizi ya viungo. Kwa sasa, mchakato wa hali ya juu wa kazi hii ya kulehemu ni mchakato wa kulehemu kwa leza kwa kutumia waya baridi ya kujaza, kutokana na kupasuka kwa moto kwa aloi ya AA 6xxx. Kiungo kinapounganishwa kwa waya ya kujaza, nishati nyingi ya leza itapotea ili kuyeyusha waya hiyo ya kujaza.
Mchoro unaofuata unawakilisha tofauti kati ya LaserHybrid na kulehemu kwa Laser kwenye kiungo kinachoingiliana chenye kasi ya kulehemu ya 2.4m/dakika. Katika kesi ya kulehemu kwa laser, hakuna uwezekano wa kujaza shanga ya kulehemu, na mkato wa chini huzalishwa. Pia, kuna kupenya kidogo sana kwenye nyenzo ya msingi. Upana wa shanga ya kulehemu ni mdogo sana, na kwa hivyo nguvu ya chini ya mvutano itatarajiwa. Katika kesi ya kulehemu kwa LaserHybrid,
Nyenzo za ziada husafirishwa hadi kwenye bwawa la kulehemu. Sehemu ya chini ya ardhi hujazwa na waya kutoka kwa mchakato wa MIG, na sehemu ya nishati ya leza sasa imehifadhiwa. Nishati hii ya leza iliyohifadhiwa inaweza kutumika kuongeza kupenya ndani ya nyenzo ya msingi na upana wa shanga ya kulehemu ni mkubwa kuliko unene wa nyenzo, ambao unahitajika kutoka kwa simulizi ya nambari.
Mchoro 5 Ulinganisho kati ya LaserHybrid na kulehemu kwa Leza bila waya wa kujaza
Kwa utaratibu wa kulehemu wa LaserHybrid inawezekana kulehemu vifaa vya Alumini, vyuma na vyuma vya pua kutoka unene wa nyenzo wa hadi milimita 4. Ikiwa unene ni mkubwa sana, kupenya kabisa hakuwezekani. Kwa kuunganisha vifaa vilivyofunikwa na Zinki, pia ni vyema kutumia mchakato wa kung'arisha kwa leza.
Matumizi zaidi katika magari ni treni za umeme, ekseli na miili ya magari, ambapo mchakato wa kulehemu mseto wa leza unaweza kufaa.
Kichwa cha kulehemu:
Kichwa cha kulehemu kinapaswa kuwa na vipimo vidogo vya kijiometri, ili kuhakikisha upatikanaji mzuri wa vipengele vinavyoweza kulehemu, hasa katika uwanja wa mwili otomatiki. Zaidi ya hayo, kinapaswa kubuniwa ili kuruhusu muunganisho unaofaa unaoweza kutenganishwa na kichwa cha roboti na urekebishaji wa vigeu vya mchakato kama vile umbali wa kuzingatia, na umbali wa kusimama kwa tochi katika sehemu zote za Cartesian. Mchoro 5 unaonyesha kichwa cha kulehemu, wakati mchakato unaendelea. Kumwagika kunakotokea wakati wa mchakato wa kulehemu husababisha kuongezeka kwa uchafu kwenye kioo cha kinga. Kioo cha quartz kimefunikwa pande zote mbili na nyenzo inayozuia kuakisi na imekusudiwa kulinda mfumo wa macho wa leza kutokana na uharibifu.
Kulingana na kiwango cha uchafuzi, matone yanayojikusanya kwenye kioo yanaweza kusababisha nguvu ya leza inayoathiri kazi kupungua kwa hadi 90%. Uchafuzi mzito kwa ujumla husababisha uharibifu wa kioo cha kinga, kwani sehemu kubwa ya nishati inayong'aa hufyonzwa na kioo chenyewe, na kusababisha mkazo wa joto kwenye kioo. Kwa kutumia kichwa hicho cha kulehemu na vifaa vya kulehemu, inawezekana kuitumia kwa ajili ya kulehemu kwa LaserHybrid, kulehemu kwa leza, kulehemu kwa MSG naKuweka waya kwa kutumia leza.
Mchoro 6: Kichwa cha kulehemu na mchakato
5. Faida za kulehemu kwa Laser Hybrid:
Faida zifuatazo hutokana na kuunganishwa kwa arc na leza boriti: Faida za LaserHybrid kulehemu juu ya leza kulehemu:
• utulivu wa juu wa mchakato
• uwezo wa juu wa kuingiliana
• kupenya kwa kina zaidi
• gharama za chini za uwekezaji wa mtaji
• uwezo mkubwa wa kubadilika
Faida za kulehemu kwa LaserHybrid kuliko kulehemu kwa MIG:
• kasi ya juu zaidi ya kulehemu
• kupenya kwa kina zaidi kwa kasi ya juu ya kulehemu
• pembejeo ya chini ya joto
• nguvu ya juu ya mvutano
• mishono nyembamba ya kulehemu
Mchoro 7: Faida za kuchanganya michakato hiyo miwili
Mchakato wa kulehemu arc una sifa ya chanzo cha nishati cha gharama nafuu, uwezo mzuri wa daraja na kituo cha kushawishi muundo kwa kuongeza metali za kujaza. Sifa tofauti za mchakato wa boriti ya leza, kwa upande mwingine, ni kina kirefu cha kulehemu, kasi kubwa ya kulehemu, mzigo mdogo wa joto na mishono nyembamba ya kulehemu ambayo inafikia. Zaidi ya msongamano fulani wa boriti, boriti ya leza hutoa "athari ya kulehemu kwa kina" katika nyenzo za metali ambayo huwezesha vipengele vyenye unene mkubwa wa ukuta kulehemu - mradi nguvu ya leza ni ya juu vya kutosha. Kwa hivyo, kulehemu kwa mseto wa Laser Hybrid hufanya kasi kubwa ya kulehemu, utulivu wa mchakato kutokana na mwingiliano kati ya arc na boriti ya leza, ufanisi ulioongezeka wa joto na uvumilivu mkubwa wa vipande vya kazi. Kwa sababu bwawa la kulehemu ni dogo kuliko katika mchakato wa MIG, kuna uingizaji mdogo wa joto na hivyo eneo dogo linaloathiriwa na joto. Hii ina maana kwamba kulehemu kidogo.
upotoshaji, ambao hupunguza kiasi cha kazi inayofuata ya kunyoosha baada ya kulehemu ambayo inahitaji kufanywa.
Ambapo kuna mabwawa mawili tofauti ya kulehemu, uingizaji wa joto unaofuata kutoka kwenye arc unamaanisha kwamba boriti ya leza - eneo lililolehemu - haswa katika kesi ya chuma - hupewa matibabu ya upimaji baada ya kulehemu, na kueneza thamani za ugumu sawasawa kwenye mshono. Mchoro 6 unaonyesha faida za mchakato uliojumuishwa (yaani mseto).
Sasa tukigeukia faida za kiuchumi za kulehemu mseto kuliko kulehemu kwa leza, kauli zifuatazo zinaweza kutolewa: Mshono wa kulehemu una sehemu ya kulehemu kwa leza na sehemu ya kulehemu kwa MIG. Mchakato mseto hufanya iwezekane kupunguza nguvu ya boriti ya leza, ikimaanisha kuwa matumizi ya nishati ya chanzo cha leza yanaweza kupunguzwa sana, kwani kifaa cha boriti ya leza kina ufanisi wa 3% pekee: Kupungua kwa kW 1 katika nguvu ya boriti ya leza inayoathiri kazi husababisha kupungua kwa takriban kVA 35 katika nguvu inayotumiwa kutoka kwa umeme mkuu.
Kifaa cha boriti ya leza hugharimu karibu EUR 0.1 m kwa kila kW 1 yanguvu ya boriti ya lezaKwa mfano mmoja tu, katika hali ambapo matumizi ya mchakato mseto yanawezesha kutumia kifaa cha boriti ya leza cha kW 2 badala ya kifaa chenye nguvu ya boriti ya kW 4, hii inasababisha akiba ya EUR 0.2 m katika matumizi ya uwekezaji. Hata hivyo, ni lazima ikumbukwe hapa kwamba kwa mchakato mseto, mashine ya MIG inayogharimu takriban EUR 20,000 itahitajika.
Shukrani kwa kasi ya juu ya kulehemu, muda wa utengenezaji na gharama za kulehemu zinaweza kupunguzwa.
6. Kuweka brazing kwa LaserHotwire:
Uwezekano mwingine wa kuchanganya boriti ya leza na waya wa kujaza ni mchakato wa LaserHotwire [10]. Katika utaratibu huu waya wa kujaza huwashwa moto kwa kutumia chanzo hicho hicho cha umeme, ambacho kinaweza kutumika kwaMchakato wa kulehemu wa mseto wa laserWaya ya kujaza ina mzigo wa mkondo kutoka 100 A hadi 220 A. Kasi ya kulisha waya inategemea sehemu ya msalaba ya shanga ya kuwekea na kasi ya kuwekea. Kuweka chuma hutoa, kupitia kiasi cha chuma cha kujaza, nyenzo ya ukingo ambayo inaweza kumalizwa kwa urahisi zaidi kuliko mishono inayofanana ya kulehemu. Kupitia kuweka sehemu za karatasi, kazi ya ukarabati inaweza kufanywa kwa njia rahisi kuliko ingekuwa kwa viungo vya kulehemu. Faida moja ya kuweka chuma kwa LaserHotwire ni upinzani mzuri wa kutu wa eneo lililowekwa chuma.
Kama metali za kujaza, aloi za bei nafuu zenye msingi wa shaba kama vile SG-CuSi3 hutumiwa na Argon hutumika kama gesi ya kinga.
Mchoro 8: Uwakilishi wa kimfumoKuweka waya kwa kutumia leza:
Mchoro unaofuata unaonyesha sehemu ya msalaba ya nyenzo iliyotengenezwa kwa waya wa Laser Hot. Nyenzo iliyofunikwa na zinki imetengenezwa kwa kasi ya mita 3/dakika na waya wa kujaza ina mzigo wa mkondo wa 205 A. Ingizo la joto ni la chini sana, kwa hivyo upotoshaji mdogo ni matokeo ya mchakato wa kutengenezwa kwa waya.
7. Muhtasari:
Kulehemu kwa Laser Hybrid ni teknolojia mpya kabisa inayotoa ushirikiano kwa nyanja mbalimbali za matumizi katika tasnia ya ufundi vyuma, hasa pale ambapo haiwezekani au haiwezekani kifedha kufikia uvumilivu wa vipengele unaohitajika kwakulehemu boriti ya leza. Aina pana zaidi ya matumizi na uwezo mkubwa wa mchakato uliojumuishwa husababisha ushindani ulioimarishwa katika suala la kupungua kwa matumizi ya uwekezaji, muda mfupi wa uzalishaji, gharama za chini za utengenezaji na tija kubwa.
Mchakato wa LaserHybrid pia hutoa mbinu mpya ya kulehemu alumini. Hata hivyo, mchakato thabiti ambao unaweza kutumika katika mazoezi umewezekana hivi karibuni, kutokana na nguvu za juu za uzalishaji wa leza za hali ngumu. Tafiti nyingi zimechunguza misingi ya michakato ya kulehemu ya leza-arc-mseto. Kwa "mchakato wa kulehemu mseto", tunamaanisha mchanganyiko wa kulehemu kwa miale ya laser na mchakato wa kulehemu wa arc, ukiwa na eneo moja tu la mchakato (plasma na kuyeyuka). Tafiti za msingi za utafiti zimeonyesha kuwa mchakato unawezekana ambapo - kwa kuchanganya michakato hiyo miwili - ushirikiano unaweza kupatikana na mapungufu ya kila mchakato tofauti yanaweza kulipwa, na kusababisha uwezekano ulioboreshwa wa kulehemu, kulehemu na kuegemea kwa vifaa na miundo mingi tofauti. Hasa, hii imeonyeshwa kwa aloi za alumini. Kwa kuchagua vigezo vya mchakato mzuri, inawezekana kushawishi kwa hiari sifa za kulehemu kama vile jiometri na muundo wa kimuundo. Mchakato wa kulehemu wa arc huongeza uwezo wa kuingiliana kwa kuongeza chuma cha kujaza; pia huamua upana wa mshono wa kulehemu na hivyo hupunguza kiwango cha maandalizi ya kazi kinachohitajika. Zaidi ya hayo, mwingiliano unaofanyika kati ya michakato husababisha ongezeko kubwa la ufanisi wa mchakato. Mchakato huu wa mchanganyiko pia unahitaji gharama ndogo za uwekezaji kuliko mchakato wa kulehemu kwa leza.
Mchakato wa kuwekea waya wa Laser Hot unaweza kutumika hasa kwa nyenzo zilizofunikwa na zinki ili kupata upinzani mzuri wa kutu.
Muda wa chapisho: Aprili-18-2025
