راهنمای اصول جوشکاری لیزری

راهنمای اصول جوشکاری لیزری

هنگامی که شما ایده خرید دستگاه جوش لیزری دارید، باید اصول اولیه، اصول، تعریف و نحوه کار دستگاه جوش لیزر را بدانید؟

مبانی جوشکاری لیزری

جوشکاری لیزری یک فرآیند بدون تماس است که نیاز به دسترسی به ناحیه جوش از یک طرف قطعات در حال جوش دارد.

• جوش زمانی تشکیل می شود که نور شدید لیزر به سرعت مواد را گرم می کند - معمولاً در میلی ثانیه محاسبه می شود.

• معمولاً 3 نوع جوش وجود دارد:

- حالت هدایت

– حالت هدایت/نفوذ.

– حالت نفوذ یا سوراخ کلید.

• جوشکاری حالت هدایت در چگالی انرژی کم انجام می شود و یک قطعه جوش کم عمق و عریض را تشکیل می دهد.

• حالت هدایت/نفوذ در چگالی انرژی متوسط ​​رخ می دهد و نفوذ بیشتری نسبت به حالت هدایت نشان می دهد.

• جوشکاری در حالت نفوذ یا سوراخ کلید با جوش های باریک عمیق مشخص می شود.

- در این حالت، نور لیزر رشته‌ای از مواد تبخیر شده را تشکیل می‌دهد که به عنوان "سوراخ کلید" شناخته می‌شود که به داخل ماده امتداد می‌یابد و مجرای را برای نور لیزر به طور موثر به مواد ارائه می‌دهد.

- این تحویل مستقیم انرژی به ماده برای رسیدن به نفوذ به رسانایی متکی نیست و بنابراین گرما را به مواد به حداقل می رساند و ناحیه تحت تأثیر گرما را کاهش می دهد.

جوشکاری هدایت

• اتصال رسانایی خانواده ای از فرآیندها را توصیف می کند که در آنها پرتو لیزر متمرکز است:

- برای دادن چگالی توانی در حد 10³ Wmm-²

- مواد را برای ایجاد اتصال بدون تبخیر قابل توجه ذوب می کند.

• جوش رسانا دارای 2 حالت است:

- گرمایش مستقیم

- انتقال انرژی

حرارت مستقیم

• در طول گرمایش مستقیم،

- جریان گرما توسط هدایت حرارتی کلاسیک از منبع حرارت سطحی کنترل می شود و جوش با ذوب بخش هایی از مواد پایه ساخته می شود.

• اولین جوش های رسانایی در اوایل دهه 1 ساخته شد و از یاقوت پالسی کم توان و CO2 لیزر برای اتصالات سیم

• جوش های رسانا را می توان در طیف وسیعی از فلزات و آلیاژها به صورت سیم و ورق های نازک در پیکربندی های مختلف با استفاده از آن ساخت.

- CO2 لیزرهای Nd:YAG و دیود با سطوح توان ده ها وات.

– گرمایش مستقیم توسط a CO2 از پرتو لیزر می توان برای جوش های لبه و لبه ای در ورق های پلیمری نیز استفاده کرد.

جوشکاری انتقال

• جوشکاری انتقال وسیله ای کارآمد برای اتصال پلیمرهایی است که تابش مادون قرمز نزدیک لیزرهای Nd:YAG و دیود را منتقل می کند.

• انرژی از طریق روش های جدید جذب سطحی جذب می شود.

• کامپوزیت ها را می توان به هم وصل کرد به شرطی که خواص حرارتی ماتریس و تقویت کننده مشابه باشد.

• روش انتقال انرژی در جوشکاری رسانایی برای موادی که تشعشعات مادون قرمز نزدیک را منتقل می کنند، به ویژه پلیمرها استفاده می شود.

• یک جوهر جاذب در سطح مشترک یک لپ مفصل قرار می گیرد. جوهر انرژی پرتو لیزر را جذب می کند که به ضخامت محدودی از مواد اطراف هدایت می شود تا یک لایه سطحی مذاب تشکیل شود که به عنوان اتصال جوش داده شده جامد می شود.

• اتصالات لپ مقطع ضخیم را می توان بدون ذوب شدن سطوح خارجی اتصال ایجاد کرد.

• جوش لب به لب را می توان با هدایت انرژی به سمت خط اتصال در یک زاویه از طریق مواد در یک طرف اتصال، یا از یک طرف در صورتی که ماده بسیار انتقال دهنده باشد، ایجاد کرد.

لحیم کاری و لحیم کاری لیزری

• در فرآیندهای لحیم کاری و لحیم کاری لیزری، از پرتو برای ذوب ماده پرکننده استفاده می شود که بدون ذوب شدن مواد پایه، لبه های اتصال را خیس می کند.

• لحیم کاری لیزری در اوایل دهه 1980 برای اتصال سرنخ های قطعات الکترونیکی از طریق سوراخ های روی بردهای مدار چاپی محبوبیت پیدا کرد. پارامترهای فرآیند توسط خواص مواد تعیین می شود.

جوشکاری لیزری نفوذی

• در چگالی توان بالا، اگر انرژی قابل جذب باشد، تمام مواد تبخیر می شوند. بنابراین، هنگام جوشکاری به این روش، معمولاً یک سوراخ در اثر تبخیر ایجاد می شود.

• سپس این "سوراخ" با دیواره های مذاب که در پشت آن مهر و موم شده اند از مواد عبور می کنند.

• نتیجه چیزی است که به عنوان "جوش سوراخ کلید" شناخته می شود. این با منطقه همجوشی موازی و عرض باریک آن مشخص می شود.

کارایی جوش لیزری

• اصطلاحی برای تعریف این مفهوم از کارایی به عنوان "کارایی پیوستن" شناخته می شود.

• راندمان اتصال یک بازده واقعی نیست زیرا دارای واحدهای (mm2 متصل / کیلوژول عرضه شده) است.

– کارایی = Vt/P (مقابل انرژی ویژه در برش) که در آن V = سرعت تراورس، mm/s. t = ضخامت جوش داده شده، میلی متر. P = توان حادثه، KW.

Joining Efficiency

• هر چه مقدار راندمان اتصال بیشتر باشد، انرژی کمتری در گرمایش غیر ضروری صرف می شود.

- منطقه تحت تأثیر حرارت کمتر (HAZ).

- اعوجاج کمتر

• جوشکاری مقاومتی از این نظر کارآمدترین است زیرا انرژی همجوشی و HAZ فقط در سطح مشترک با مقاومت بالا برای جوشکاری تولید می شود.

• لیزر و پرتو الکترونی نیز بازدهی خوب و چگالی توان بالایی دارند.

تغییرات فرآیند

• جوشکاری لیزری تقویت شده با قوس الکتریکی.

- قوس ناشی از یک مشعل TIG که نزدیک به نقطه تعامل پرتو لیزر نصب شده است به طور خودکار روی نقطه داغ تولید شده توسط لیزر قفل می شود.

– دمای مورد نیاز برای این پدیده حدود 300 درجه سانتی گراد بالاتر از دمای محیط است.

– اثر یا تثبیت قوس ناپایدار به دلیل سرعت عبور آن است یا کاهش مقاومت قوس پایدار.

- قفل فقط برای قوس هایی با جریان کم و در نتیجه جت کاتد کند اتفاق می افتد. یعنی برای جریان های کمتر از 80A.

- قوس در همان سمت قطعه کار با لیزر قرار دارد که امکان دو برابر شدن سرعت جوش را برای افزایش اندک هزینه سرمایه فراهم می کند.

• جوش لیزری دو پرتو

– اگر از 2 پرتو لیزر به طور همزمان استفاده شود، امکان کنترل هندسه حوضچه جوش و شکل مهره جوش وجود دارد.

- با استفاده از 2 پرتو الکترونی، سوراخ کلید را می توان تثبیت کرد و باعث ایجاد امواج کمتر در حوضچه جوش و ایجاد نفوذ و شکل بهتر مهره شد.

– یک اگزایمر و CO2 ترکیب پرتو لیزر نشان داد که جفت بهبود یافته برای جوشکاری مواد با بازتاب بالا، مانند آلومینیوم یا مس قابل دستیابی است.

- جفت افزایش یافته اساساً به دلیل موارد زیر در نظر گرفته شد:

• تغییر انعکاس توسط امواج سطحی ناشی از اگزایمر.

• یک اثر ثانویه از جفت شدن از طریق پلاسمای تولید شده توسط اگزایمر.