Nuqtali payvandlash yuqori tezlikda va tejamkor ulanish usuli hisoblanadi. U yupqa plastinkali komponentlarni havo o'tkazmaydigan bo'g'inlar bilan ulash uchun mos keladi. Nuqtali payvandlashning ko'plab turlari mavjud, masalan, qarshilik nuqtali payvandlash, yoy nuqtali payvandlash, yopishqoq nuqtali payvandlash,kompozit nuqtali payvandlash, va lazerli nuqtali payvandlash. Hozirgi vaqtda qarshilik nuqtali payvandlash ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. Avtomobil sanoatini misol qilib olsak, avtomobil kuzov paneli komponentlarini yig'ishda 3000 dan 4000 gacha payvandlash joylari kerak bo'ladi, buning uchun 250 dan 300 gacha robotlar, shuningdek, qo'llab-quvvatlovchi boshqaruv tizimlari va boshqa yordamchi uskunalar kerak bo'ladi. Biroq, qarshilik nuqtali payvandlashning moslashuvchanligi past. Iqtisodiyotning tez rivojlanishi bilan avtomobil komponentlarining geometrik shakllari va tuzilmalarini yangilash sikli juda qisqardi. Yangi mahsulotlar va modellarni yangilash samarali va moslashuvchan bo'lgan yangi turdagi nuqtali payvandlash texnologiyasini talab qiladi. Shuning uchun lazerli nuqtali payvandlash texnologiyasi asta-sekin diqqat markaziga aylandi va avtomobil sanoati ishlab chiqarishida keng qo'llanilishi kutilmoqda. Aerokosmik sohada lazerli nuqtali payvandlash ham muqobil texnologiya sifatida sinovdan o'tkazilmoqda. Uzoq vaqt davomida aerokosmik mahsulotlarning tizma bo'g'inlarida odatda perchinlash qo'llanilgan, bu ko'plab ishlab chiqarish jarayonlari va og'ir ish yukini o'z ichiga oladi. Alyuminiy qotishmalari, titan qotishmalari va kompozit materiallar kabi yangi materiallarning tobora ko'proq qo'llanilishi bilan an'anaviy birlashtirish usullarini almashtirish uchun yangi payvandlash texnologiyalarini qo'llash asosiy tendentsiyaga aylandi. Bu nafaqat ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi, balki strukturaviy og'irlikni kamaytiradi va aerokosmik mahsulotlar uchun katta ahamiyatga ega bo'lgan yangi strukturaviy dizayn talablariga javob beradi. Lazerli nuqtali payvandlashning yuqori aniqligi va yuqori moslashuvchanligi unga amaliy ishlab chiqarishda, ayniqsa aviatsiya sanoatida sezilarli afzalliklarni beradi, bu yerda u qarshilik nuqtali payvandlash va perchinlash kabi an'anaviy jarayonlarni almashtirishi mumkin.
I. Lazerli nuqtali payvandlashning ta'rifi va xususiyatlari
Ta'rif
Lazerli nuqtali payvandlash deganda bitta lazer impulsi (t > 1ms) yoki bir xil holatda bir qator lazer impulslari yordamida ish qismlarini eritish va birlashtirish jarayoni tushuniladi.
Lazerli nuqtali payvandlash asosan boshqa lazerli payvandlash jarayonlariga o'xshaydi; yagona farq shundaki, nuqtali payvandlash paytida lazer nuri va ish qismi o'rtasida nisbiy siljish bo'lmaydi. Lazerli nuqtali payvandlash ikki turga bo'linadi: issiqlik o'tkazuvchanlik payvandlash va kalit teshigi payvandlash. Issiqlik o'tkazuvchanlik nuqtali payvandlashda lazer metallni faqat bug'lantirmasdan eritishi mumkin. Bu usul qalinligi 0,5 mm dan kam bo'lgan metallarni payvandlash uchun ko'proq mos keladi, masalan, elektron komponentlarni Nd:YAG lazerli nuqtali payvandlash. Kalit teshigi lazerli nuqtali payvandlashda lazer kalit teshigi orqali materialning ichki qismiga to'g'ridan-to'g'ri kirishi mumkin, bu lazer energiyasidan foydalanish tezligini oshiradi va katta penetratsiya chuqurligiga erishadi. An'anaviy qarshilik nuqtali payvandlash ish qismlarini elektr toki tomonidan hosil bo'ladigan qarshilik issiqligi yordamida payvandlash joylarini hosil qilish uchun eritadi, lazerli nuqtali payvandlashning issiqlik manbai esa lazer nurlanishidan kelib chiqadi, natijada payvandlash joylarining shakllari sezilarli darajada farq qiladi.
Lazerli nuqtali payvandlashning sozlanishi mumkin bo'lgan parametrlari odatda lazer kuchi, nuqtali payvandlash vaqti va defokus miqdorini o'z ichiga oladi. Impuls rejimidan foydalangan holda nuqtali payvandlash uchun parametrlarga impuls to'lqin shakli, chastota va ish sikli ham kiradi. Bular orasida lazer kuchi asosan payvandlash joyining penetratsiya chuqurligiga ta'sir qiladi, nuqtali payvandlash vaqti esa payvandlash joyining lateral o'lchamiga ko'proq ta'sir qiladi. Odatda, lazer ta'siri vaqti qancha uzoq bo'lsa, payvandlash joyining yuqori va pastki yuzalarining o'lchami va eritish yuzasining o'lchami shuncha katta bo'ladi. Defokus miqdoridagi o'zgarishlar asosan ish qismi yuzasiga ta'sir qiluvchi nuqta diametri va energiya zichligiga ta'sir qiladi, shu bilan payvandlash joyining umumiy shakliga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
Xususiyatlari
- Issiqlik manbai sifatida lazer bilan payvandlash yuqori tezlik, yuqori aniqlik, past issiqlik kiritish va minimal ish qismi deformatsiyasini ta'minlaydi.
- Spotli payvandlash pozitsiyalaridagi erkinlik darajasi sezilarli darajada yaxshilandi, bu esa barcha pozitsiyalarda spotli payvandlashni osonlashtiradi va amalga oshirishga imkon beradibir tomonlama nuqtali payvandlash, shu bilan mahsulot dizayni erkinligini sezilarli darajada oshiradi.
- Lazerli nuqtali payvandlashda payvandlashning bo'g'inlar o'lchamiga nisbatan talablari past. Bo'g'inlar soni va payvandlash joylari orasidagi masofa kabi parametrlarga minimal cheklovlar mavjud va tokning manyovr ta'sirini hisobga olishning hojati yo'q.
- Teng bo'lmagan qalinlikdagi plitalarni, turli xil materiallarni va maxsus materiallarni (alyuminiy qotishmalari, galvanizli plitalar) payvandlash uchun lazerli nuqtali payvandlash an'anaviy nuqtali payvandlash usullariga qaraganda yaxshiroq natija beradi.
- Bu ko'p sonli yordamchi uskunalarni talab qilmaydi, mahsulot o'zgarishlariga tezda moslasha oladi va bozor talablarini qondira oladi.
II. Lazerli nuqtali payvandlashning nuqson tahlili
Yoriqlar, teshiklar va osilib qolishlar lazerli nuqtali payvandlashda eng ko'p uchraydigan nuqsonlar bo'lib, ular quyida birma-bir tahlil qilinadi.
1. Yoriqlar
Yoriqlar sirt yoriqlari va bo'ylama yoriqlarga bo'linadi. Lazerli nuqtali payvandlash paytida isitish va sovutish tezligi juda tez bo'ladi, natijada qizdirilgan maydon va atrofdagi metall o'rtasida katta harorat gradiyenti hosil bo'ladi, bu esa yoriqlar hosil bo'lishiga olib keladi. Yoriqlarning paydo bo'lishi material bilan chambarchas bog'liq; masalan, alyuminiy qotishmalari zanglamaydigan po'latga qaraganda lazerli nuqtali payvandlash paytida yorilish tendentsiyasiga ancha yuqori. Yoriqlar hosil bo'lishini bostirishning samarali usuli metallning qattiqlashishi jarayonining sovutish tezligini boshqarish va ichki stressni kamaytirish uchun puls to'lqin shaklini optimallashtirishdir.
2. Teshiklar
Lazerli nuqtali payvandlashdagi g'ovak nuqsonlar (g'ovaklar) kichik g'ovaklar va katta g'ovaklarga bo'linishi mumkin. Kichik g'ovaklar asosan metallning qattiqlashishi paytida suyuq metallda vodorodning eruvchanligining pasayishi, shuningdek, kalit teshigida metallning tez bug'lanishi va erigan hovuzning buzilishi natijasida yuzaga keladi. Katta g'ovaklar asosan lazerli nuqtali payvandlash paytida juda tez sovutish tezligi bilan bog'liq bo'lib, bu kalit teshigi atrofidagi metallning orqaga to'lishi uchun yetarli vaqt qoldirmaydi. Odatda, uzun impulsli nuqtali payvandlashda kichik g'ovaklar hosil bo'lishga moyil, qisqa impulsli nuqtali payvandlashda esa katta g'ovaklar paydo bo'lishi mumkin.
Lazerli nuqtali payvandlashda teshiklar paydo bo'lishi ehtimoli eng yuqori bo'lgan ikkita joy mavjud: biri payvandlash joyining o'rtasidagi eritish zonasi yaqinida, ikkinchisi esa payvandlash ildizida. Rentgen nurlari bilan olingan eritish tasvirlari shuni ko'rsatadiki, eritish zonasi yaqinidagi teshiklar asosan kalit teshigi yopilganda bo'yinning yorilishi natijasida yuzaga keladi; payvandlash ildizidagi teshiklar uchun ular asosan kalit teshigi hosil bo'lgandan keyin lazerning tez yo'qolishi tufayli kalit teshigining qulashi natijasida hosil bo'ladi.
3. Osilib qolish
Lazerli nuqtali payvandlashda cho'kish aniq hodisadir. Payvandlash joyi yuzasida markaziy cho'kish va uning atrofidagi metall to'planishi suyuq metallni payvandlash joyi yuzasiga itarish natijasida hosil bo'lgan orqaga qaytish kuchi tufayli yuzaga keladi. Sovutish jarayonida sirtda to'plangan metall tezda qattiqlashadi va to'liq to'ldirilmaydi. Bundan tashqari, metallning tez bug'lanishi va sachrashi natijasida material yo'qotilishi markaziy cho'kishga olib keladigan yana bir omil hisoblanadi. Puls vaqti payvandlash joyi yuzasining cho'kishiga ham, g'ovaklarning paydo bo'lishiga ham sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Qoniqarli payvandlash joylariga puls to'lqin shakli va vaqtini optimallashtirish orqali erishish mumkin.
4. Payvandlash joylariga defokus miqdorining ta'siri
Defokus miqdoridagi o'zgarishlar nuqta diametri va energiya zichligini bevosita o'zgartiradi. Defokus miqdori ham manfiy, ham musbat yo'nalishda oshganda, bu nuqta diametri oshadi va energiya zichligi pasayadi degan ma'noni anglatadi. Lazerli nuqtali payvandlash paytida nuqta diametri va sinov qismiga lazer tushishi natijasida hosil bo'lgan dastlabki kalit teshigining kattaligi o'rtasida ma'lum bir mos keladigan bog'liqlik mavjud, energiya zichligi esa erigan hovuzning kengayish tezligini belgilaydi. Defokus miqdorining absolyut qiymati kichik bo'lganda, lazer nuqta diametri kichik, lazer quvvat zichligi yuqori va payvandlash nuqtasi erigan hovuzning kengayish tezligi tez bo'ladi, lekin dastlabki kalit teshigining diametri kichik bo'ladi. Aksincha, defokus miqdori katta bo'lganda, dastlabki kalit teshigining diametri katta bo'ladi, lekin erigan hovuzning kengayish tezligi sekinlashadi va natijada hosil bo'lgan payvandlash nuqtasi hajmi katta bo'lmasligi mumkin. Shuning uchun, defokus miqdorining o'zgarishi paytida, nuqta diametri va payvandlash nuqtasining sirt quvvat zichligining keng qamrovli ta'siri payvandlash nuqtasining hajmini belgilaydi.
III. Lazerli nuqtali payvandlash texnologiyasini qo'llash
Lazerli nuqtali payvandlash yuqori tezlik, katta penetratsiya chuqurligi, minimal deformatsiyaga ega va xona haroratida yoki oddiy payvandlash uskunalari yordamida maxsus sharoitlarda bajarilishi mumkin. Bundan tashqari, yuqori chastotali impulsli lazerlarning (sekundiga 40 impulsdan yuqori chastotali) paydo bo'lishi ommaviy avtomatlashtirilgan ishlab chiqarishda mikro va kichik komponentlarni yig'ish va payvandlashda lazerli nuqtali payvandlashni keng qo'llash imkonini berdi. Kichik issiqlik ta'sir zonasini talab qiladigan kichik elektron komponentlarni payvandlashda - masalan, shisha va metall orasidagi ulanish, issiqlikka sezgir yarimo'tkazgich zanjirlaridagi bo'g'inlarning ulanishi va simlardagi turli metallar orasidagi ulanishda - lazerli nuqtali payvandlash an'anaviy nuqtali payvandlash jarayonlariga (masalan, qarshilik nuqtali payvandlash) qaraganda afzalroq bo'lib, ifloslanishsiz payvandlash joylari va yuqori payvandlash sifati bilan ajralib turadi. 6-60-rasmda avtomobil faralarini ishlab chiqarishda lazerli nuqtali payvandlashning qo'llanilish namunasi ko'rsatilgan: 500 Vt qattiq holatdagi impulsli lazer juda yuqori impuls chastotasi bilan to'rtta o'xshash payvandlash joylarini hosil qiladi.
Mikrotuzilmalarda yuqori aniqlikdagi nuqtali payvandlashni yuqori impuls energiyasidan foydalangan holda amalga oshirishda impulsli Nd:YAG lazerlari texnik va iqtisodiy afzalliklarga ega. Ko'pgina sanoat nuqtali payvandlash qo'llanmalarida asosan o'rtacha quvvati 50 Vt va impuls quvvati > 2 kVt bo'lgan impulsli qattiq holatdagi lazerlar qo'llaniladi. Lazer optik tolalar yoki birlashtirilgan fokuslash linzalari orqali to'g'ridan-to'g'ri ish qismiga ta'sir qilishi mumkin.
Lazerli nuqtali payvandlash turli xil materiallarga qo'llaniladi. Masalan, Nd yordamida Li batareyalarini nuqtali payvandlashda:YAG lazerli spotli payvandlash texnologiyasiTurli metallarni ulash TIG payvandlash va qarshilik nuqtali payvandlashga qaraganda samaraliroq. Xususan, optik tolalar ishlab chiqarish jarayonida lazerlarni uzatish uchun ishlatilganligi sababli, turli ish stollari o'rtasida tez va moslashuvchan harakatlanish qulay.
Xulosa qilib aytganda, lazerli payvandlash quyidagi xususiyatlarga ega:
- Lazer kuchining oshishi bilan payvandlash joyining sirt diametri yuqoriga va pastga qarab o'zgarib turadi, shu bilan birga eritish yuzasi va pastki sirtning diametri asta-sekin oshadi. Payvandlash joyining ko'ndalang kesim shaklidagi o'zgarish sezilarli emas. Davomiylik oshgani sayin, payvandlash joyining kattaligi tez oshadi va eritish yuzasi diametrining o'zgarish tezligi yuqori va pastki sirt diametrlaridan kattaroq bo'ladi. Defokus miqdorining o'zgarishi payvandlash joyining kattaligiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Bu nuqta diametri va lazer quvvat zichligini bevosita o'zgartiradi va bu ikki omilning keng qamrovli ta'siri payvandlash joyining kattaligini belgilaydi.
- To'liq penetratsiya holatida, lazer nuqtali payvandlash yuzasida sezilarli osilish kuzatiladi. Lazer kuchi va davomiyligi oshishi bilan payvandlash nuqtasi yuzasida osilish chuqurligi oshadi. Davomiylik yoki bo'shliq katta bo'lganda, pastki yuzada ham chuqurchalar paydo bo'lishi mumkin.
- Bo'shliq oshgani sayin, payvandlash joyining umumiy deformatsiyasi, markaziy osilib qolish va chuqurlashish aniq bo'ladi. Erish yuzasi qisqaradi va mustahkamlik tezda pasayadi. Hozirgi vaqtda rezistorlar, batareyalar va elektronika sohasini payvandlashda bir vaqtning o'zida ikkita joyni payvandlash jarayoni keng qo'llaniladi, bu odatda ikkita lazer nur manbai bilan dizaynni qo'llaydi.
Nashr vaqti: 2025-yil 27-oktabr
