Lazer şöhlesi bilen kebşirlemek we ýaý bilen kebşirlemek senagat önümçiliginde uzak wagt bäri ulanylyp gelinýär we materiallary birleşdirmek tehnologiýasy ulgamynda giň gerimli ulanylyşlara mümkinçilik berýär. Bu prosesleriň her biriniň özüne mahsus ulanylyş ugurlary bar, olar iş bölegine energiýa daşamagyň fiziki prosesleri we alnyp bilinýän energiýa akymlary bilen beýan edilýär. Energiýa lazer şöhle çeşmesinden gaýtadan işlemek üçin materiala süýümli-optiki kabel arkaly ýokary energiýaly infragyzyl kogerent şöhlelenme arkaly geçirilýär. Ýaý, kebşirlemek üçin zerur bolan ýylylygy ýaý sütüninden iş bölegine akýan ýokary elektrik togy arkaly geçirýär. Lazer şöhlelenmesi, kebşirleme çuňlugynyň tikiş giňligine uly gatnaşygy bolan örän dar ýylylyk täsir edýän zona getirýär (çuň kebşirleme täsiri). Lazer kebşirleme prosesiniň aralyk köprüsini doldurmak ukyby, kiçi fokus diametri sebäpli örän pes, ýöne beýleki tarapdan, ol örän ýokary kebşirleme tizligine ýetip bilýär. Ýaý bilen kebşirleme prosesi has pes energiýa dykyzlygyna eýedir, ýöne iş böleginiň ýüzünde has uly fokus nokadyny döredýär we gaýtadan işlemegiň has haýal tizligi bilen häsiýetlendirilýär. Bu iki prosesi birleşdirip, peýdaly sinergiýalara ýetip bolýar. Ahyrsoňy, bu hil artykmaçlyklaryny we önümçilik-inženerçilik peýdalaryny, şeýle hem çykdajylaryň netijeliligini ýokarlandyrmaga mümkinçilik berýär. Bu proses awtoulag senagatynda gyzykly we ykdysady taýdan özüne çekiji ulanylyşlary hödürleýär, esasan hem kebşirlenen böleklerde has ýokary çydamlylyklara rugsat berilýändigi, has ýokary birleşme tizliginiň mümkindigi we örän gowy mehaniki/tehnologik parametrlere ýetip bolýandygy üçin.
1. Giriş:
1970-nji ýyllardan bäri lazer şöhlesini we ýaýy birleşdirip, kebşirleme prosesine nädip goşup bolýandygy belli, ýöne şondan soň uzak wagtlap başga işläp düzmek işleri geçirilmedi. Ýakynda ylmy işgärler ýene-de bu tema ünslerini çekdiler we ýaýyň artykmaçlyklaryny lazeriň artykmaçlyklary bilen gibrid kebşirleme prosesinde birleşdirmäge synanyşdylar. Ilkinji günlerde lazer çeşmeleri senagatda ulanmak üçin ýaramlylygyny subut etmeli bolan bolsa, häzirki wagtda olar köp önümçilik kärhanalarynda standart tehnologik enjamlardyr.
Lazer bilen kebşirlemegiň başga bir kebşirleme prosesi bilen utgaşdyrylmagy "gibrid kebşirleme prosesi" diýlip atlandyrylýar. Bu lazer şöhlesiniň we ýaýyň bir kebşirleme zolagynda bir wagtyň özünde hereket edýändigini, biri-birine täsir edýändigini we goldaýandygyny aňladýar.
2. Lazer:
Lazer bilen kebşirlemek islenýän "çuňňur kebşirleme täsirini" almak üçin diňe bir ýokary lazer güýjüni däl, eýsem ýokary hilli şöhleni hem talap edýär. Netijede, has ýokary hilli şöhle kiçi fokus diametrini ýa-da has uly fokus aralygyny almak üçin ulanylyp bilner.
Häzirki wagtda dowam edýän ösüş taslamalary üçin 4 kW lazer şöhlesiniň güýji bolan lampa bilen pompalanan gaty ýagdaýly lazer ulanylýar. Lazer şöhlesi 600 µm aýna süýümi arkaly geçirilýär.
Lazer şöhlesi aýna süýümi arkaly geçirilýär, onuň başlangyjy we soňy suw bilen sowadylýar. Lazer şöhlesi iş bölegine 200 mm fokus aralygy bolan fokuslaýjy modul arkaly proýeksiýa edilýär.
3. Lazer Gibrid prosesi:
Metall iş böleklerini kebşirlemek üçin Nd:YAG lazer şöhlesi 106W/sm2-den ýokary intensiwlikde fokuslanýar. Lazer şöhlesi materialyň ýüzüne düşende, bu ýeri buglanma temperaturasyna çenli gyzdyrýar we çykýan metal bugy sebäpli kebşir metalynda bug boşlugy emele gelýär. Kebşirleme gatlagynyň tapawutly aýratynlygy onuň çuňlugyň giňlige gatnaşygynyň ýokary bolmagydyr. Erkin ýanýan ýaýyň energiýa-akym dykyzlygy 104 W/sm2-den birneme ýokarydyr. 1-nji suratda gibrid kebşirleme işiniň esasy prinsipi görkezilýär. Lazer şöhlesi
Bu ýerde suratlandyrylanda, ýaýdan gelýän ýylylykdan başga-da, tikişiň ýokarky böleginde kebşirlenen metala ýylylyk berýär. Iki aýry kebşirleme prosesiniň yzygiderli hereket edýän yzygiderli konfigurasiýasyndan tapawutlylykda, gibrid kebşirleme bir we şol bir proses zolagynda bir wagtyň özünde hereket edýän iki kebşirleme prosesiniň utgaşmasy hökmünde garalyp bilner. Haýsy ýaý ýa-da lazer prosesiniň ulanylýandygyna we proses parametrlerine baglylykda, prosesler biri-birine dürli derejede we dürli usullar bilen täsir eder [1, 2].
Lazer prosesiniň we ýaý prosesiniň utgaşmasy netijesinde, kebşirleme çuňlugynda we kebşirleme tizliginde hem artyş bolýar (özünde ulanylýan prosesleriň haýsy biri bilen deňeşdirilende). Bug boşlugyndan çykýan metal bugy ýaý plazmasyna täsir edýär. Işläp bejeriş plazmasynda Nd:YAG lazer şöhlelenmesiniň siňdirilmegi örän az bolmagynda galýar. Iki güýç girişiniň haýsy gatnaşygynyň saýlanmagyna baglylykda, umumy prosessiň häsiýeti lazer ýa-da ýaý arkaly has uly ýa-da kiçi derejede kesgitlenip bilner [3,4].
1-nji surat: Şematiki beýan: Lazer-gibrid kebşirleme
Lazer şöhlelenmesiniň siňdirilmegine iş böleginiň ýüzüniň temperaturasy uly täsir edýär. Lazer bilen kebşirlemek prosesi başlamazdan öň, ilki bilen, esasanam alýumin ýüzlerinde, ilkinji şöhlelenme derejesini ýeňip geçmeli. Muny ýörite başlangyç programmasy bilen kebşirlemäge başlamak arkaly gazanyp bolýar. Buglanma temperaturasyna ýetenden soň, bug boşlugy emele gelýär, netijede radiasiýa energiýasynyň ählisi diýen ýaly iş bölegine girip bolýar. Şeýlelik bilen, munuň üçin zerur bolan energiýa temperatura bagly siňdiriliş we ýitirilen energiýanyň mukdary bilen kesgitlenýär.
iş böleginiň galan bölegine geçirmek arkaly. LaserHibrid kebşirlemesinde buglanma diňe iş böleginiň ýüzünden däl, eýsem doldurgyç siminden hem bolup geçýär, bu bolsa has köp metal bugynyň bardygyny aňladýar we bu bolsa öz gezeginde lazer şöhlelenmesiniň girmegine ýardam edýär. Bu hem prosesiň kesilmeginiň öňüni alýar [5, 6, 7, 8, 9].
4. Awtomobil ulanylyşy:
Giňişlik çarçuwa tehnologiýasyny ulanmak arkaly, polat awtoulagyň göwresi bilen deňeşdirilende agramy 43% azaltmak mümkin.
Şekil 2: Audi Space çarçuwasy A2 konsepsiýasy
“Audi A2 Space” çarçuwasy 30 m lazerden (2-nji suratda sary zolaklar) we 20 m MIG kebşirleme uzynlygyndan ybarat. Mundan başga-da, 1700 perçin hem ulanylýar.
3-nji surat: Audi-A2-de profilleriň we birleşdiriş usullarynyň deňeşdirilmegi
4-nji suratda ALMg3 döküm materialynyň AlMgSi list materialy bilen LaserHibrid kebşirlenen birleşmesi görkezilen. Doldurgyç sim AlSi5 we ulanylýan gorag gazy Argondyr. Lazer güýjüniň artmagy bilen has çuňňur aralaşmak mümkin. Lazer şöhlesini ýaý bilen şeýle birleşdirmek, lazer şöhlesini kebşirlemek prosesiniň özbaşdak ýerine ýetirilmegine garanyňda has uly kebşirlenen howuz gazanýar. Bu bolsa, bölekleri has giň aralyklar bilen kebşirlemek mümkinçiligini döredýär.
4-nji surat: 0,5 mm aralyk bilen üst-üst bolýan birleşme
Awtomobil senagatynda birleşme taýýarlygy bolmazdan, üst-üst edip kebşirlemek köp ulanylyşlara eýedir. Häzirki wagtda bu kebşirlemek işiniň iň täze usuly AA 6xxx garyndysynyň gyzgyn çatlamagy sebäpli sowuk doldurgyç sim bilen lazer kebşirlemek prosesidir. Birleşme doldurgyç sim bilen kebşirlenende, şol doldurgyç simi eremek üçin lazer energiýasynyň köp bölegi ýitýär.
Indiki surat 2,4 m/min kebşirleme tizligi bilen üst-üste goşulan birleşmede LaserHybrid we Laser kebşirlemesiniň arasyndaky tapawutlary görkezýär. Lazer kebşirleme ýagdaýynda, kebşirleme bölejigini doldurmak mümkinçiligi ýok we aşaky kesik emele gelýär. Şeýle hem, esasy materiala gaty az aralaşma bolýar. Kebşirleme bölejiginiň giňligi gaty kiçi, şonuň üçin pes dartgynlyk güýjüne garaşylýar. LaserHybrid kebşirleme ýagdaýynda,
goşmaça material kebşirleme howuzuna daşalýar. Aşakky kesik MIG prosesinden alnan sim bilen doldurylýar we indi lazer energiýasynyň bir bölegi tygşytlanýar. Bu tygşytlanan lazer energiýasy esasy materiala aralaşmagy artdyrmak üçin ulanylyp bilner we kebşirleme bölejiginiň giňligi sanly simulýasiýadan talap edilýän materialyň galyňlygyndan uly bolýar.
5-nji surat. LaserHybrid we dolduryjy simsiz lazer kebşirlemesiniň deňeşdirilmegi
LaserHybrid kebşirleme usuly bilen 4 mm galyňlykdaky alýuminiý, polat we poslamaýan polat materiallaryny kebşirlemek mümkin. Galyňlygy gaty ýokary bolsa, doly aralaşmak mümkin däl. Sink bilen örtülen materiallary birleşdirmek üçin lazer kebşirleme prosesini ulanmak hem has amatlydyr.
Awtomobil senagatynyň başga ulgamlaryna lazer gibrid kebşirleme prosesiniň amatly bolup biljek güýç geçirijileri, oklary we awtoulag göwreleri girýär.
Kesmek başlygy:
Keşleýji kelle kiçi geometrik ölçeglere eýe bolmaly, şonuň üçin keşleýjilenýän böleklere, esasanam awto-korpus ulgamynda gowy elýeterliligi üpjün etmeli. Mundan başga-da, ol robot kellesine laýyk aýrylyp bilinýän birikdirmäni we fokus aralygy we alawyň öçürilme aralygy ýaly proses üýtgeýjileriniň ähli Dekart koordinatlarynda sazlanyp bilinmegini üpjün etmek üçin niýetlenen bolmaly. 5-nji suratda proses hereket edýän wagty keşleýji kelle görkezilýär. Keşleýjilenmek prosesinde ýüze çykýan çaýkanma gorag aýnasynyň hapalanmagynyň artmagyna getirýär. Kwars aýnasy iki tarapdan hem şöhle gaýtaryjy material bilen örtülen we lazer optik ulgamyny zeperden goramak üçin niýetlenendir.
Kirlenmegiň derejesine baglylykda, aýnada toplanýan çişme iş bölegine täsir edýän lazer güýjüniň 90% çenli azalmagyna sebäp bolup biler. Has güýçli kirlenme, adatça, gorag aýnasynyň zaýalanmagyna getirýär, sebäbi şöhle energiýasynyň şeýle uly bölegi aýnanyň özi tarapyndan siňdirilip, aýnada termal dartgynlyklara sebäp bolýar. Şol kebşirleýji başy we kebşirleýji enjam bilen ony LaserHibrid kebşirleme, lazer kebşirleme, MSG kebşirleme we beýleki işler üçin ulanmak mümkin.Lazerli gyzgyn sim bilen lehimlemek.
6-njy surat: Kebşirleýji başy we proses
5. Lazerli gibrid kebşirlemegiň artykmaçlyklary:
Ýaý we lazer şöhlesiniň birleşmeginden aşakdaky artykmaçlyklar ýüze çykýar: Lazerli Gibridli kebşirlemegiň lazerli kebşirlemäge garanyňda artykmaçlyklary:
• ýokary proses durnuklylygy
• ýokary köprülilik
• has çuňňur aralaşma
• maýa goýum çykdajylarynyň azalmagy
• has ýokary çeýelik
LaserHibrid kebşirlemesiniň MIG kebşirlemesine garanyňda artykmaçlyklary:
• ýokary kebşirleme tizligi
• ýokary kebşirleme tizliginde has çuňňur aralaşma
• pes termal giriş
• ýokary dartgynlylyk güýji
• has dar kebşirlenen tikişler
7-nji surat: Iki prosesi birleşdirmegiň artykmaçlyklary
Ýaýly kebşirleme prosesi arzan energiýa çeşmesi, gowy köprü ukyby we dolduryjy metallary goşmak arkaly gurluşa täsir etmek mümkinçiligi bilen häsiýetlendirilýär. Beýleki tarapdan, lazer şöhlesi prosesiniň tapawutly aýratynlyklary uly kebşirleme çuňlugy, ýokary kebşirleme tizligi, pes termal ýük we dar kebşirleme tikişleridir. Belli bir şöhle dykyzlygyndan ýokary bolanda, lazer şöhlesi metal materiallarda "çuň kebşirleme täsirini" döredýär, bu bolsa lazer güýji ýeterlik derejede ýokary bolan halatynda has uly diwar galyňlygy bolan bölekleri kebşirlemäge mümkinçilik berýär. Şeýlelik bilen, lazer gibrid kebşirleme has ýokary kebşirleme tizligini, ýaý bilen lazer şöhlesiniň arasyndaky özara täsir sebäpli prosesiň durnuklaşmagyny, termal netijeliligiň ýokarlanmagyny we iş böleginiň has ýokary çydamlylygyny üpjün edýär. Kebşirleme howuzy MIG prosesine garanyňda kiçi bolany üçin, termal giriş az bolýar we şonuň üçin termal täsir zonasy has kiçi bolýar. Bu az kebşirleme diýmekdir.
buzulma, bu bolsa soňraky kebşirlemeden soňky düzeltmek işleriniň möçberini azaldýar.
Iki aýry kebşirleme howuzy bolan ýerlerde, ýaýdan soňraky termal giriş lazer şöhlesiniň - kebşirlenen meýdanyň - esasanam polat ýagdaýynda - kebşirlemeden soň çydamlandyryş işlemesiniň berilmegini we gatylyk gymmatlyklarynyň tikiş boýunça has deň derejede paýlanmagyny aňladýar. 6-njy suratda birleşdirilen (ýagny gibrid) prosesiň artykmaçlyklary jemlenendir.
Indi lazer bilen kebşirlemegiň ykdysady artykmaçlyklaryna geçsek, aşakdaky beýanatlary aýtmak bolar: Kebşirleme tikişi bölekleýin lazer bilen kebşirlemeden we bölekleýin MIG bilen kebşirlemeden ybarat. Gibrid proses lazer şöhlesiniň güýjüni azaltmaga mümkinçilik berýär, bu bolsa lazer şöhlesiniň enjamynyň diňe 3% netijeliligi sebäpli lazer çeşmesiniň energiýa sarp edilişini ep-esli azaltmaga mümkinçilik berýär. Başgaça aýdylanda: Iş bölegine täsir edýän lazer şöhlesiniň güýjüniň 1 kW azalmagy elektrik ulgamyndan sarp edilýän energiýanyň takmynan 35 kVA azalmagyna getirýär.
Lazer şöhlesi enjamynyň her 1 kW üçin takmynan 0,1 m ýewro durýarlazer şöhlesiniň güýjiDiňe bir mysal getirsek, gibrid prosesi ulanmak 4 kW şöhle güýji bolan enjamyň ýerine 2 kW lazer şöhle enjamynyň ulanylmagyna mümkinçilik berýän ýagdaýynda, bu maýa goýum çykdajylarynda 0,2 million ýewro tygşytlamaga getirýär. Şeýle-de bolsa, bu ýerde gibrid proses üçin takmynan 20,000 ýewro bahasy bolan MIG enjamynyň gerek boljakdygyny ýatda saklamaly.
Ýokary kebşirleme tizligi sebäpli, önümçilik wagtlary hem, kebşirleme çykdajylary hem azaldylyp bilner.
6. Lazerli gyzgyn sim bilen kebşirlemek:
Lazer şöhlesini doldurgyç sim bilen birleşdirmegiň başga bir mümkinçiligi LaserHotwire prosesidir [10]. Bu prosedurada doldurgyç simi şol bir energiýa çeşmesi bilen öňünden gyzdyrylýar, bu bolsa...Lazerli gibrid kebşirleme prosesiDoldurgyç simiň tok ýükü 100 A-dan 220 A-a çenli. Simiň iýmitlendirme tizligi kebşirleýji bölejigiň keseligine we kebşirleme tizligine baglydyr. Kebşirleme, doldurgyç metalynyň mukdary arkaly, deňeşdirip boljak kebşirleme tikişlerinden has aňsat tamamlanyp bilinýän galyplama materialyny hödürleýär. List böleklerini kebşirlemek arkaly abatlaýyş işleri kebşirlenen birleşmelere garanyňda has aňsat usulda ýerine ýetirilip bilner. LaserHotwire kebşirlemesiniň bir artykmaçlygy, kebşirlenen zolagyň gowy korroziýa garşylygydyr.
Doldurgyç metallar hökmünde SG-CuSi3 ýaly arzan mis esasly erginler ulanylýar we Argon gorag gazy hökmünde hyzmat edýär.
8-nji surat: Şematiki beýanLazerli gyzgyn sim bilen lehimlemek:
Indiki suratda lazer gyzgyn sim bilen lehimlenen materialyň kese-kesigi görkezilýär. Sink bilen örtülen material 3 m/min tizlik bilen lehimlenýär we dolduryjy simiň tok ýükü 205 A. Yssylyk girişi örän pes, şonuň üçin lehimlemek prosesiniň netijesi pes buzulmadyr.
7. Gysgaça maglumat:
Lazerli gibrid kebşirleme, metal işläp bejeriş senagatynda, esasanam zerur bolan komponentleriň çydamlylygyna ýetmek mümkin bolmadyk ýa-da maliýe taýdan amatly bolmadyk ýerlerde, giň ulanylyş ugurlary üçin sinergiýa hödürleýän düýbünden täze tehnologiýadyr.lazer şöhlesi bilen kebşirlemekUlanylyşyň has giň gerimi we bilelikdäki prosesiň ýokary mümkinçilikleri maýa goýum çykdajylarynyň azalmagy, önümçilik wagtlarynyň gysgalmagy, önümçilik çykdajylarynyň azalmagy we öndürijiligiň ýokarlanmagy babatda bäsdeşligiň ýokarlanmagyna getirýär.
LaserHibrid prosesi alýumini kebşirlemäge täze çemeleşme hödürleýär. Şeýle-de bolsa, gaty ýagdaýly lazerleriň has ýokary çykyş kuwwaty sebäpli amalyýetde ulanylyp bilinýän durnukly proses diňe ýakynda mümkin boldy. Köp sanly gözlegler lazer-ýaý-gibrid kebşirleme prosesleriniň esaslaryny öwrendi. "Gibrid kebşirleme prosesi" diýip, biz lazer şöhlesi kebşirlemesiniň we ýaý kebşirleme prosesiniň birleşmesini, diňe bir proses zolagyny (plazma we ereme) göz öňünde tutýarys. Esasy gözlegler iki prosesi birleşdirip, sinergiýa gazanyp bolýan we her bir aýratyn prosesiň kemçilikleriniň öwezini dolup bolýan, köp dürli materiallar we gurluşlar üçin kebşirleme mümkinçilikleriniň, kebşirlenmeginiň we kebşirleme ygtybarlylygynyň ýokarlanýan prosesiň mümkindigini görkezdi. Hususan-da, bu alýumin erginleri üçin görkezildi. Amatly proses parametrlerini saýlamak bilen, geometriýa we gurluş gurluşy ýaly kebşirleme häsiýetlerine saýlama täsir etmek mümkin. Ýaý kebşirleme prosesi doldurgyç metal goşmak arkaly köprülenmegi ýokarlandyrýar; şeýle hem kebşirleme tikişiniň giňligini kesgitleýär we şeýdip zerur bolan iş bölegini taýýarlamak möçberini azaldýar. Mundan başga-da, prosesleriň arasynda bolup geçýän özara täsirler prosesiň netijeliliginiň ep-esli ýokarlanmagyna getirýär. Bu utgaşykly proses lazer bilen kebşirlemek prosesine garanyňda has az maýa goýum çykdajylaryny talap edýär.
Lazerli gyzgyn simli kebşirleme prosesi, esasanam, sink bilen örtülen materiallar üçin gowy korroziýa garşylygyny gazanmak üçin ulanylyp bilner.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 18-nji apreli
