تطبيق عملية تصنيع تكنولوجيا اللحام بالليزر

اللحام بالليزر تطبيق عملية التصنيع التكنولوجية

يتطلب التطبيق الموثوق والكامل لتكنولوجيا اللحام بالليزر التحقق من جوانب متعددة بما في ذلك معلمات عملية اللحام بالليزر، والأداء المشترك جنبًا إلى جنب مع المحاكاة الرقمية، وعندها فقط يمكننا تشكيل معلمات العملية المناسبة لتصنيع المركبات.

1.1 البحث عن معلمات العملية المثلى

اتباع معيار عدم وجود آثار لحام على السطح الخارجي وقوة أعلى من مقاومة اللحام النقطي، اللحام بالليزر تم إجراء اختبارات العملية على ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ بتركيبات سماكة مختلفة. ونتيجة لذلك، توصلنا إلى مجموعة المعلمات المثالية للحام الليزر لجسم الفولاذ المقاوم للصدأ.

(1) قوة الليزر

في اللحام بالليزر، هناك عتبة لكثافة طاقة الليزر. تحت هذه القيمة، يكون عمق الانصهار ضحلًا جدًا. وبمجرد الوصول إلى هذه القيمة أو تجاوزها، يزداد عمق الذوبان بشكل كبير. تتشكل البلازما فقط عندما تتجاوز كثافة طاقة الليزر على قطعة العمل العتبة (التي تعتمد على المادة)، مما يدل على تقدم اللحام المستقر العميق. إذا كانت طاقة الليزر أقل من هذه العتبة، يحدث ذوبان سطح قطعة العمل فقط، و تتم عملية اللحام في وضع التوصيل الحراري المستقر. ومع ذلك، عندما تكون كثافة طاقة الليزر قريبة من الظروف الحرجة لتشكيل الثقوب الصغيرة، يتناوب اللحام بالصهر العميق واللحام بالتوصيل، مما يؤدي إلى عملية لحام غير مستقرة، مما يؤدي بدوره إلى تقلبات كبيرة في عمق الذوبان. لحام الاختراق، تتحكم قوة الليزر في كل من عمق الاختراق وسرعة اللحام في وقت واحد. يرتبط عمق اختراق اللحام ارتباطًا مباشرًا بكثافة طاقة الشعاع، وهو دالة لقوة الشعاع الساقط والنقطة البؤرية للشعاع. بشكل عام، بالنسبة لشعاع الليزر بقطر معين، يزداد عمق الانصهار مع زيادة قوة الشعاع يزيد.

(2) سرعة اللحام

سرعة اللحام لها تأثير كبير على عمق الذوبان. زيادة السرعة ستجعل عمق الذوبان أقل عمقًا، ولكن إذا كانت السرعة منخفضة جدًا، فقد تتسبب في ذوبان مفرط للمادة واختراق اللحام لقطعة العمل. لذلك، بالنسبة لقوة ليزر معينة ومادة معينة بسماكة معينة، هناك هو نطاق سرعة اللحام المناسب، ويمكن الحصول على الحد الأقصى لعمق الذوبان بقيمة السرعة المقابلة.

(3) نقطة محورية للشعاع.

يعد حجم بقعة الشعاع أحد أهم المتغيرات فياللحام بالليزرلأنها تحدد كثافة الطاقة. ومع ذلك، بالنسبة لليزر عالي الطاقة، فإن قياس ذلك يمثل تحديًا، على الرغم من وجود العديد من تقنيات القياس غير المباشرة. ويمكن حساب حجم النقطة المحددة للحيود لتركيز الشعاع وفقًا لنظرية حيود الضوء، ولكن بسبب وجود انحرافات في عدسة التركيز، تكون البقعة الفعلية أكبر من القيمة المحسوبة. إن أبسط طريقة للاختبار العملي هي طريقة كفاف درجة الحرارة المتساوية، والتي تتضمن حرق قطعة سميكة من الورق وبعد اختراق لوح من مادة البولي بروبيلين، يتم يتم قياس نقطة التركيز وقطر الثقب. تعتمد هذه الطريقة على اختبارات عملية لقياس حجم قوة الليزر وزمن عمل شعاع الليزر بدقة.

(4) موضع التركيز

أثناء اللحام، للحفاظ على كثافة طاقة كافية، يعد موضع النقطة المحورية أمرًا بالغ الأهمية. يؤثر التغيير الموضعي للتركيز بالنسبة لسطح قطعة العمل بشكل مباشر على عرض وعمق اللحام. يتطلب اللحام بالليزر عادة درجة معينة من إزالة التركيز البؤري لأن كثافة الطاقة في مركز بقعة الشعاع حيث يتم تركيز الليزر مرتفعة للغاية، مما قد يؤدي بسهولة إلى التبخر وثقوب الثقب. وفي كل مستوى يتحرك بعيدًا عن تركيز الليزر، يتم توزيع كثافة الطاقة موحد نسبيًا. هناك نوعان من إلغاء التركيز: إلغاء التركيز الإيجابي وإلغاء التركيز السلبي. عندما يكون المستوى البؤري فوق قطعة العمل، يشار إليه باسم إلغاء التركيز الإيجابي، والعكس، يُعرف باسم إلغاء التركيز السلبي. وفقًا لنظرية البصريات الهندسية، عندما تكون مستويات إلغاء التركيز الإيجابية والسلبية على مسافة متساوية من مستوى اللحام ، كثافة الطاقة على الطائرات المقابلة هي نفسها تقريبًا. ومع ذلك، فإن الشكل الفعلي لتجمع اللحام الذي تم الحصول عليه مختلف. أثناء إلغاء التركيز السلبي، يمكن الحصول على عمق اندماج أكبر، وهو ما يرتبط بعملية تشكيل تجمع اللحام. أظهرت التجارب أن المواد تبدأ في الذوبان بعد 50 إلى 200 ميكروثانية من التسخين بالليزر، مما يشكل معدنًا سائلًا ويتبخر لتكوين بخار ضغط الغرفة، والذي يتدفق بسرعة عالية للغاية، وينبعث منه ضوء أبيض مبهر. وفي الوقت نفسه، فإن التركيز العالي تدفع الغازات المعدن السائل نحو حواف حوض اللحام، مما يؤدي إلى حدوث انخفاض في منتصف حوض اللحام. عند إلغاء التركيز بشكل سلبي، تكون كثافة الطاقة داخل المادة أعلى منها على السطح، مما يؤدي إلى ذوبان وتبخر أقوى، ويسمح بنقل الطاقة الضوئية إلى عمق المادة. لذلك، في التطبيقات العملية، يتم استخدام إلغاء التركيز السلبي عندما يكون هناك حاجة إلى عمق اندماج أكبر؛ يعتبر إلغاء التركيز الإيجابي مناسبًا عند لحام المواد الرقيقة.

(5) التحكم التدريجي في الارتفاع والانخفاض لطاقة الليزر عند نقاط بداية ونهاية اللحام

أثناء اللحام بالليزر ذو الاختراق العميق، تكون مشكلة المسامية موجودة دائمًا، بغض النظر عن عمق خط اللحام. عندما تنتهي عملية اللحام ويتم إيقاف تشغيل مفتاح الطاقة، سيظهر انخفاض في نهاية ذيل خط اللحام. بالإضافة إلى ذلك، عندما تغطي طبقة اللحام بالليزر خط اللحام الأصلي، يمكن أن يكون هناك امتصاص مفرط لشعاع الليزر، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة اللحام أو تكوين مسام غازية. ولمنع حدوث المشكلات المذكورة أعلاه، يمكن إنشاء برنامج لنقاط بدء وإيقاف الطاقة، مما يجعل أوقات البدء والتوقف قابلة للتعديل. وهذا يعني أن طاقة البدء ترتفع إلكترونيًا من الصفر إلى قيمة الطاقة المحددة خلال فترة قصيرة، ويتم تعديل وقت اللحام. وأخيراً، عندما ينتهي اللحام، تتضاءل الطاقة تدريجياً من القدرة المضبوطة إلى الصفر.

1.2 اختبار أداء الموصل

وفقًا للمعايير ذات الصلة، تم إجراء اختبارات الشد والقص واختبارات أداء الكلال وتحليلات البنية المجهرية للمفاصل على الوصلات الملحومة بالليزر لجسم السيارة المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ. باختصار، العلاقة بين القوة والمظهر وشكل التماس تم تحديد مفصل الفولاذ المقاوم للصدأ الملحوم بالليزر ومعلمات عملية اللحام بالليزر. يوفر هذا أساسًا لتوجيه الإنتاج. تظهر نتائج الاختبار أنه بالنسبة لنفس مجموعة سماكة اللوحة، فإن أداء الكلال وحمل شد القص وجودة المظهر للمفاصل الملحومة بالليزر لألواح الفولاذ المقاوم للصدأ كلها متفوقة على تلك الخاصة بالمفاصل الملحومة النقطية المقاومة. .

1.3 أبحاث المحاكاة العددية

يتم استخدام برنامج حساب العناصر المحدودة لمحاكاة شكل البركة المنصهرة للوصلة الملحومة بالليزر. وينتج عن هذا الشكل الدقيق للمفصل تحت مجموعات مختلفة من معلمات العملية، وبالتالي الحصول على الأبعاد المجهرية لدرزة اللحام والحكم على قوة خط اللحام. ومن خلال التحقق، يتمتع النموذج الرياضي بدقة عالية. في الإنتاج، يمكن تحديد المعلمات التكنولوجية من خلال الحساب الرقمي، وتقليل عدد الاختبارات وخفض استهلاك القوى العاملة والموارد المادية.

1.4 الشكل الأساسي للمفاصل

ويبين الجدول 1 الشكل الأساسي للمفاصل في الاختبار.

الجدول 1: الأشكال الأساسية للمفاصل

عدد	شكل مشترك	مخطط الموصل	نطاق سمك اللوحة / مم
1	مفصل بعقب		t ≤ 4
2	مفصل اللفة		t1+ t2 ≥6
3	مفصل تي		t1 ≥1

1.5 تقييم العملية

وفقًا للمعايير ذات الصلة، من خلال الاستكشاف النظري لمعلمات العملية والتحقق من خلال اختبارات دراسة المعادن والكيمياء الفيزيائية، يتم تشكيل تقييم العملية وتقريرها، مما يوفر أساسًا نظريًا لتوجيه الإنتاج الفعلي.

 اللحام بالليزر فحص وتحليل جودة التماس

فيما يتعلق بفحص الجودة ومراقبتها، من المهم بشكل خاص التحكم في جودة عملية إنتاج اللحام بالليزر بأكملها، لأن بعض طبقات اللحام بالليزر هي لحامات ليزر غير مخترقة. قبل إنتاج عملية اللحام، من الضروري التحقق من الليزر قطعة عمل اللحام والتحقق من استقرار المعلمات مثل قوة معدات اللحام بالليزر وسرعة اللحام. أثناء عملية إنتاج اللحام، يجب إجراء التجميع الصارم وفقًا لطريقة العملية. بالإضافة إلى التأكد من أن أسطح التماس اللحام تتناسب بشكل وثيق مع بعضها البعض، فمن الضروري أيضًا مراقبة جودة اللحام في الوقت الفعلي أثناء عملية اللحام. باستخدام الوسائل التقنية المباشرة أو غير المباشرة، من الضروري تحليل وتأكيد ما إذا كان العمق المنصهر يلبي اللحام بالليزر متطلبات الجودة، ويمكن تتبع السجلات المخزنة. في الوقت نفسه، لديها وظائف إنذار سريع أو ضبط معلمات اللحام من خلال وظيفة التكيف الخاصة بالمعدات للتعويض. بعد اكتمال اللحام، بالإضافة إلى الفحص البصري اللازم لدرزة اللحام، من الضروري أيضًا استخدام الموجات فوق الصوتية تكنولوجيا الاختبار غير المدمرة للتحقق من العمق المنصهر لدرزة اللحام. في النهاية، هذا يضمن ما إذا كان العمق المنصهر لوصلة اللحام بالليزر غير المخترقة ضمن النطاق الخاضع للتحكم، مما يضمن التحكم الكامل في جودة اللحام.

وفي الختام

باختصار، غير اختراق اللحام بالليزر يمكن لهذه العملية حل تشوهات اللحام المختلفة في عملية اللحام بمقاومة الجدار الجانبي، وتحسين جودة اللحام، واستبدال اللحام النقطي بالمقاومة التقليدية باللحام بالليزر، وزيادة قوة الوصلة الملحومة، وتحسين الجودة الخارجية لجسم السيارة، وتعزيز كفاءة الإنتاج. وفي الوقت نفسه، أدى التحول في تكنولوجيا إنتاج مركبات السكك الحديدية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى زيادة القدرة التنافسية لشركتنا في نفس الصناعة. إن تطبيق تكنولوجيا اللحام بالليزر على مركبات السكك الحديدية لا يؤدي فقط إلى تحسين الجودة الشاملة لعربات الركاب بالسكك الحديدية، بل يعزز أيضًا الميزة التنافسية الدولية لعربات الركاب بالسكك الحديدية صينية الصنع.