ניתוח עיבוד ריתוך לייזר על סגסוגת אלומיניום

ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית ריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום בשנים האחרונות הרחיבה את היישום של סגסוגות אלומיניום. טכנולוגיה זו יכולה לשלב את היתרונות של שני מקורות חום בו זמנית, ובאותה עת יכולה לפצות על החסרונות שלהם. יותר ויותר פופולרי.

1 סקירה של סגסוגות אלומיניום והריתוך שלהם

לסגסוגות אלומיניום ואלומיניום תכונות טובות מאוד, כגון חוזק ספציפי גבוה ועמידות בפני קורוזיה חזקה. יש להם מגוון רחב של יישומים בענפים רבים, במיוחד בענף הביטחון והמכונות. ריתוך נדרש בתהליך היישום, כך שעם ההתפתחות המהירה של מדע וטכנולוגיה, המחקר על טכנולוגיית הריתוך של סגסוגת אלומיניום מקבל גם יותר ויותר עומק. לכן טכנולוגיית ריתוך לייזר היא התקדמות משמעותית במדע ובטכנולוגיה.

סקירה כללית של טכנולוגיית ריתוך לייזר: ריתוך בלייזר הוא סוג חדש של טכנולוגיית ריתוך. מקור החום הריתוך הוא לייזר ישיר, אשר יכול למנוע בזבוז אנרגיה ולשפר מאוד את יעילות הריתוך. במקביל, ריתוך בלייזר משתמש ברובוטים או בכלי מכונות CNC כמערכת התנועה, מה שמפחית את השתתפות העובדים, מה שיכול להפחית את בזבוז העבודה ולשפר את יעילות הריתוך. בנוסף ליתרונות ההדחה והניקיון ללא זיהום, מקור החום בלייזר יכול להיות ממוקד מאוד ומשודר גם עם ביצועים טובים. לכן ניתן לאסוף את כל האנרגיה בנקודה אחת כדי למנוע אובדן חום ובזבוז. לכן, ריתוך בלייזר יכול לשפר את היעילות ואת מהירות הריתוך ואת איכות הריתוך. מכיוון שקרן ריתוך הלייזר מתממשת באמצעות דופק או קרן לייזר רציפה, כאשר קרן הלייזר מקרינה ישירות את פני סגסוגת האלומיניום, ניתן להפיץ את החום על משטח המתכת במהירות לסגסוגת האלומיניום, כך שסגסוגת האלומיניום נמסה במהירות. ליצירת תפר ריתוך, בו זמנית, יוצר כוח תגובה על המתכת המומסת, ולבסוף משטח סגסוגת האלומיניום המותכת מדוכא כלפי מטה ליצירת חור קטן. לחור קטן זה יש השפעה עוצמתית, אשר יכולה לספוג לחלוטין את האנרגיה הנוצרת כאשר קרן הלייזר מוקרנת, ובמקביל לייצר אדים בטמפרטורה גבוהה. לחץ הקיטור והמתח של משטח הקיר יוצרים איזון דינאמי.

1. 1 כוח ריתוך בלייזר

לריתוך לייזר יש כוח מסוים. רק כאשר כוח הריתוך מגיע לגובה מסוים ניתן לבצע את הריתוך ביציבות וברציפות. אחרת, הריתוך יכול לעבוד רק על פני סגסוגת האלומיניום, מה שגורם למשטח סגסוגת האלומיניום להימס והריתוך לא יכול להצליח להמשיך. כוחו של ריתוך לייזר יכול להגיע לגובה ריתוך פני השטח והחלק הפנימי של סגסוגת האלומיניום, אפילו גבוה מזה, כך שריתוך הלייזר בדרגת סגסוגת אלומיניום יכול לשפר את היעילות ואת המהירות והאיכות.

1. 2 מהירות ריתוך הלייזר

בשל העוצמה הגבוהה של ריתוך לייזר, עולה המהירות במהלך הריתוך בהתאמה. הגדלת מהירות הריתוך יכולה להפחית את עומק החדירה. נהפוך הוא, אם מאט את המהירות, סגסוגת האלומיניום תותח יתר על המידה או תחדור אפילו באמצעות ריתוך. לפיכך, בחירת ריתוך בלייזר יכולה להפחית את שיעור תקלות הריתוך ובכך להפחית מאוד את עלויות הריתוך.

1. 3 יתרונות של ריתוך בלייזר

שפר את צפיפות האנרגיה, שפר את איכות הריתוך, הגדל את רמת הדיוק והצפיפות של הריתוך, יעילות ומהירות הריתוך הגבוהה, עלות ריתוך נמוכה, ניתן לרתך בתנאים מיוחדים, והשפעה מועטה על חלקים אחרים בסגסוגת האלומיניום במהלך הריתוך.

2 יישום ריתוך לייזר בתחומים שונים

2. 1 יישום בצינור נפט

בצינורות נפט, יישום צינורות סגסוגת אלומיניום יכול להגדיל את קוטר הצינור ולעבות את קיר הצינור של צינור הנפט, כך שהצינור יוכל להעביר יותר נפט בפרק זמן מסוים. להובלת נפט סיכון גבוה מאוד. אם הנפט דולף, הוא יגרום לאובדן רכוש בלתי צפוי, נפגעים וזיהום סביבתי וזיהום מי תהום. לכן יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לריתוך של צינורות סגסוגת אלומיניום בכדי לשפר את איכות הריתוך ריתוך בלייזר יכול למלא תפקיד עצום בשלב זה. באמצעות ריתוך לייזר ניתן לשלוט על תהליך הריתוך. ניתן לבצע ריתוך ללא צורך בפתיחת החריץ. לאחר ביצוע הריתוך, איכות הריתוך גבוהה ומספיקה. יש להימנע מהסיכון לדליפת נפט, ומשפר את הבטיחות בהובלת הנפט.

2. 2 יישום בענף ייצור הרכב

עם ההתפתחות המהירה של התקופות והמהירות הגוברת של אנשים ב-' רמת החיים שלהם, זה כבר מקובל לצאת ולקחת מכוניות, ולאנשים יש דרישות גבוהות וגבוהות יותר לאיכות המכוניות. לפיכך, תעשיית הרכב מחפשת כל העת חומרים חדשים ואמצעים טכניים לשיפור איכות המכוניות וטכנולוגיית ריתוך הלייזר הפכו לשימוש נרחב יותר ויותר בתעשיית הרכב. ארצות הברית הייתה הראשונה שהכניסה לתעשיית הרכב טכנולוגיות סגסוגת אלומיניום לריתוך לייזר. לאחר סדרת ניסויים, מכוניות העשויות מסגסוגות אלומיניום מרותכות בלייזר יוצרו על ידי ריתוך לייזר מסגסוגות אלומיניום דקיקות, מה שלא רק הפחית מאוד את משקל גוף המכונית. יתר על כן, היא צמצמה את תהליך ייצור המכוניות, שיפרה את יעילות הייצור והתקבלה בברכה והעדיפה את רוב יצרני הרכב.

2. 3 יישום בענף התעופה והחלל

כידוע כולנו, תעשיית התעופה והחלל זקוקה לחומרים מדויקים ומדוייקים במיוחד כדי לייצר סדרה של חלליות כמו מטוסים, וגם דרישות המשקל של המכונה עצמה מחמירות מאוד. השימוש בסגסוגת אלומיניום מרותכת לייזר לייצור מטוסים ומכונות אחרות יכול לגרום לגוף המטוס בדרך כלל ניתן להפחית אותו בערך 20%, ועלות הייצור הופחתה מאוד. לדוגמה, חלקים מהמטוסים מסדרת A 350 המיוצרים על ידי יצרן רכיבי הבית המשותף הגרמני בטכנולוגיית סגסוגת אלומיניום עם ריתוך לייזר השיגו הצלחה רבה.

3 קשיים בטכנולוגיית סגסוגת אלומיניום של ריתוך בלייזר

3. 1 משטח אלומיניום משקף לייזר

מכיוון שסגסוגת אלומיניום היא מתכת אל ברזליות, היא משקפת מאוד לקרני אור שונות. כקרן אינטנסיבית יותר, סביר כי אור לייזר יביא לבבואה על פני סגסוגת האלומיניום. במילים אחרות, סגסוגת אלומיניום היא מתכת אל ברזליות. יש לו רפלקטיביות גבוהה וספיגה קטנה עבור לייזר. בנוסף, למתכות מוליכות תרמית, כך שלסגסוגות אלומיניום יש גם מוליכות תרמית חזקה. קל לשקף אור לייזר או להעביר במהירות את חום אור הלייזר בעת הריתוך באמצעות לייזר, מה שמוביל בסופו של דבר לכישלון הריתוך של סגסוגת האלומיניום. . לכן, כאשר ריתוך לייזר מסגסוגות אלומיניום, יש להקדיש תשומת לב רבה להגדלת מהיר של צפיפות הכוח של הלייזר בכדי למנוע השתקפות או הולכה. יש לשאוף לרתך את סגסוגת האלומיניום בצפיפות גבוהה במיוחד בזמנים קיצוניים, כדי להימנע מהשתקפות ונושאים אחרים מתעוררים.

3. 2 היו מוכנים לחלוטין כשאתה ריתוך לייזר בסגסוגות אלומיניום

מכיוון שסגסוגת אלומיניום פעילה ומתחמצנת בקלות, קל לחבר כמות גדולה של אבק ולחות על פני השטח שלה. לכן, אם לא נערכות הכנות מספיקות במהלך תהליך הריתוך, דברים המחוברים למשטח נותרים בקלות עם ריתוך מהיר של לייזר על פני סגסוגת האלומיניום, המשפיע על איכות סגסוגת האלומיניום והשפעת הריתוך. לפיכך לפני ריתוך סגסוגת האלומיניום יש לנקות את פני סגסוגת האלומיניום בכדי להסיר את השמן וכדומה מהמשטח. במקביל למניעת איומי בטיחות כמו פיצוץ שנגרם כתוצאה מחמצון במהלך הריתוך, יש צורך לנקות היטב את סרט התחמוצת על משטח המתכת ולהסיר לחלוטין את סרט התחמוצת.

4 פגמים בריתוך לייזר של סגסוגות אלומיניום

למרות שלריתוך לייזר יעילות גבוהה, מהירות גבוהה ויכולה להפחית מאוד את העלויות, לריתוך לייזר יש גם חסרונות רבים. רק לאחר שכל הליקויים הללו יובהרו ונפתרו, ניתן להשתמש בטכנולוגיית סגסוגת אלומיניום עם ריתוך לייזר בצורה רחבה יותר.

4. 1 ליקויים בהריון

למעלה הוצע כי נקבוביות מתונות יכולות לשמור על האיזון הפנימי והחיצוני של סגסוגת האלומיניום. עם זאת, לבועות מוגזמות יהיו מספר רב של פגמים. קשה להימנע ממספר גדול של נקבוביות. כאשר יש מספר גדול של נקבוביות, הנקבוביות אינן יציבות וכאוס בתוך סגסוגת האלומיניום. קל לגרום לסדקים בחלק המרותך, ולכן הסרת בורים מהווים פגם משמעותי שטכנולוגית ריתוך הלייזר של סגסוגת האלומיניום צריכה לפרוץ.

4. 2 ליקויים בסדק חם

בעת יישום טכנולוגיית לייזר, יש צורך להגדיל את הטמפרטורה והצפיפות כדי להשיג את מטרת הריתוך המהיר. זה עשוי לגרום לסדקים מיוחדים על פני סגסוגת האלומיניום הגורמת לכישלון הריתוך. על מנת להתמודד עם סדקים תרמיים, מדענים מצאו פיתרון, כלומר ריתוך בלייזר חומרי מילוי משמשים לעתים, אך שיטה זו מובילה בקלות לבזבוז משאבים ועלויות עבודה גדולות. נקיטת גישה פשוטה יותר להתמודדות עם פיצוח תרמי היא גם סוגיה עיקרית שהטכנולוגיה עומדת לטפל בה.

5 מסקנה

למהירות הריתוך בלייזר של סגסוגת אלומיניום יתרונות רבים. הוא נעשה שימוש נרחב במגוון תחומי ייצור וגם שיפר את האיכות ואת מהירות הייצור של המכונה עצמה. עם זאת, לטכנולוגיית ריתוך הלייזר יש גם ליקויים רבים המובילים לכישלון הריתוך. עם המאמצים המתמשכים של מדענים, טכנולוגיית הריתוך תהפוך לבוגרת יותר ושימוש נרחב.