Il-Mekkaniżmu u l-Prinċipju tat-Teknoloġija tal-Kontroll U l-Karatteristiċi tal-Iwweldjar bil-Lejżer

It-tendenza ta 'żvilupp u l-karatteristiċi tal-mezzi moderni ta' kunsinna huma tħaddim ta 'veloċità għolja u struttura ħafifa. Bħala riżultat, tressqu rekwiżiti ogħla għall-manifattura tal-istrutturi ewlenin tagħha, bħal manifattura ħadra ħafifa, monolitika, ta 'affidabilità għolja, ħajja twila u bi prezz baxx. Għal dan il-għan, liga tat-titanju ta 'qawwa għolja u ħafifa, liga tal-aluminju u materjali strutturali tipiċi oħra, kurrent tar-raġġ ta' densità għolja ta 'enerġija bħala s-sors tas-sħana tal-iwweldjar tal-manifattura tal-iwweldjar b'raġġ ta' enerġija għolja tal-istruttura ġenerali, wieħed mir-riżultati tat-teknoloġija avvanzata tal-manifattura biex jikkonformaw mal-ħtiġijiet ta 'dan l-iżvilupp. Manifattura ta 'wweldjar b'raġġ ta' enerġija għolja b'ħafna vantaġġi, magħrufa bħala ipproċessar ta 'materjali u teknoloġija avvanzata tal-manifattura b'bidliet rivoluzzjonarji fit-teknoloġija l-ġdida, speċjalment fil-ligi ħfief ġodda fl-istruttura ewlenija tal-manifattura tal-iwweldjar għandha prospetti wesgħin għall-applikazzjoni, f'isem wieħed tal-ligi kbar tat-titanju kumplessi, ligi tal-aluminju.
Pjanċa tal-ħajt rinfurzata jew struttura tal-kavità tal-manifattura tal-iwweldjar b'veloċità għolja u effiċjenti tal-laser. Il-lejżer huwa dawl koerenti ta 'intensità għolja bbażat fuq il-prinċipju ta' radjazzjoni eċċitata ta 'atomi, li jipproduċi dawl ta' intensità għolja billi eċċitanti s-sustanza tax-xogħol. Minbarra li jobdi l-liġijiet kollha tal-ottika kif jagħmel id-dawl ordinarju, il-lejżer għandu numru ta 'karatteristiċi oħra li ma jinstabux fl-ebda sors tad-dawl ieħor bħal direzzjonalità tajba, luminożità għolja u monokromatika tajba. Hija d-direzzjoni tajba tal-laser u l-luminożità għolja tikkostitwixxi konċentrazzjoni għolja ta 'enerġija fl-ispazju u l-ħin, tista' tiġi trażmessa fuq distanzi twal u għandha enerġija għolja jew intensità għolja, fil-qasam tal-ipproċessar tal-materjali (inkluż l-iwweldjar) tista 'titqies bħala sors ta 'sħana ideali. L-applikazzjoni tal-lejżer bħala enerġija ġdida twessa' ħafna l-qasam tal-applikazzjoni tal-iwweldjar bil-lejżer tal-ipproċessar tal-materjal huwa wieħed mill-aspetti importanti tal-applikazzjoni tal-lejżer.
L-iwweldjar bil-lejżer huwa tip ta 'użu wara li jiffoka b'densità ta' enerġija għolja (10 ^ 6 ~ 10 ^ 12 W / ċm) tar-raġġ tal-lejżer bħala sors ta 'sħana biex issaħħan it-tidwib tal-biċċa tax-xogħol metodu speċjali ta' wweldjar ta 'tidwib. Huwa iwweldjar imdewweb ibbażat fuq l-effett fototermali, li jippresupponi li l-lejżer jiġi assorbit mill-materjal u kkonvertit fl-enerġija tas-sħana meħtieġa għall-iwweldjar. Normalment, intensitajiet differenti tad-dawl tal-lejżer fuq il-wiċċ tal-materjal iwasslu għal fenomeni fiżiċi differenti, inkluż żieda fit-temperatura tal-wiċċ, tidwib, vaporizzazzjoni, il-formazzjoni ta 'toqob żgħar, u l-ġenerazzjoni ta' foto-plażma, eċċ Dawn il-fenomeni fiżiċi jiddeterminaw l-iwweldjar proċess ta 'azzjoni termali mekkaniżmu, sabiex l-iwweldjar bil-lejżer ta' l-eżistenza ta 'l-iwweldjar tal-konduzzjoni tas-sħana u l-iwweldjar fil-fond tal-mod tal-iwweldjar taż-żewġ tipi ta' wweldjar. It-tranżizzjoni bejn iż-żewġ modi tiddependi prinċipalment fuq id-densità tal-qawwa tal-post tal-lejżer li jaġixxi fuq il-materjal.
Għal materjal partikolari, hemm limitu speċifiku tad-densità tal-qawwa (0.5x10^6 sa 10^7 W/ċm għall-biċċa l-kbira tal-azzar). Meta d-densità tal-qawwa tal-lejżer applikata għall-materjal tkun taħt dan il-limitu, l-enerġija tal-lejżer tiġi assorbita mill-wiċċ tal-materjal u tiġi trasferita malajr għall-intern tal-materjal, li tifforma weldjatura termalment konduttiva b'wisa ' u fond relattivament kbar. Meta d-densità tal-qawwa tal-lejżer applikata għall-materjal tkun ogħla mil-limitu, il-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol ikun tard wisq biex tittrasferixxi s-sħana lill-materjal ta 'ġewwa, l-enerġija tal-lejżer se tagħmel il-wiċċ tal-materjal jisħon, tidwib u vaporizzazzjoni malajr. U hekk kif l-enerġija tal-lejżer tkompli tiġi mitmugħa, toqob żgħar huma ffurmati fid-direzzjoni tal-ħxuna tal-penetrazzjoni. It-toqba hija mdawra b'ġabra ta 'tidwib tal-metall likwidu, u t-toqba hija mimlija bil-fwar u l-plażma tal-metall b'temperatura għolja. Il-forza ta 'espansjoni tal-fwar u l-plażma tal-metall b'temperatura għolja taġixxi flimkien mal-gravità u t-tensjoni tal-wiċċ tal-metall likwidu madwar it-toqba biex iżżomm l-eżistenza stabbli tat-toqba. It-toqob żgħar jimxu tul id-direzzjoni tal-iwweldjar, il-pool imdewweb ta 'wara jiksaħ u jissolidifika malajr, u tiġi ffurmata weldjatura mdewba fil-fond b'fond u wisa' relattivament kbar. Għalhekk, il-mod tal-iwweldjar bil-lejżer huwa relatat mad-densità tal-qawwa tal-lejżer u l-enerġija tal-linja tal-iwweldjar li jiddeterminaw il-mekkaniżmu ta 'azzjoni termali.
Meta d-densità tal-qawwa tal-lejżer tkun inqas minn 10 ^ 6 W / ċm, it-tisħin tal-lejżer huwa limitat għall-wiċċ tal-metall, jista 'jilħaq il-limitu tat-tidwib tal-biċċa l-kbira tal-metalli, iżda l-ebda vaporizzazzjoni, din id-darba l-metall fl-azzjoni kontinwa tal-laser (biżżejjed enerġija tal-linja), għall-mod tal-iwweldjar tal-konduzzjoni termali biex tifforma weldjatura, mekkaniżmu ta 'formazzjoni ta' weldjatura u iwweldjar konvenzjonali ta 'tidwib. L-iwweldjar tal-konduzzjoni termali bil-lejżer ġeneralment jintuża f'iwweldjar ta 'siġillar ta' komponenti elettroniċi u wweldjar ta 'materjal ultra-rqiq. Meta d-densità tal-qawwa tal-lejżer tkun ogħla minn 10 ^ 6W / ċm, il-laser jagħmel il-metall jiddewweb u jevaporizza istantanjament, jekk l-enerġija tal-linja tkun biżżejjed, il-forza tal-fwar tal-metall tipproduċi toqob ċkejkna fil-metall imdewweb, u l-proċess tal-iwweldjar jifforma l-weldjatura fil-mod ta 'wweldjar deep-tidwib bl-effett ta' toqob żgħar. It-toqba tal-welding li tidwiba fil-fond hija mdawra b'metall imdewweb, mimlija b'fwar u plażma tal-metall b'temperatura għolja, toqba tal-proċess tal-iwweldjar bil-forza tal-fwar tal-metall u gravità tal-metall likwidu u bilanċ tat-tensjoni tal-wiċċ biex iżżomm it-toqba żgħira fil-laser u l-akkoppjar termali tal-materjal huwa l-azzjoni termali tal-mod tal-iwweldjar bil-laser deep tidwiba tal-azzjoni termali tal-mekkaniżmu, prinċipalment użat fil-grad ta 'struttura akbar minn 1mm tal-iwweldjar.
Meta mqabbla mal-metodi tradizzjonali tal-iwweldjar bl-ark, it-teknoloġija tal-iwweldjar bil-lejżer għandha vantaġġi uniċi u hija teknoloġija avvanzata tal-iwweldjar.
It-teknoloġija tal-iwweldjar bil-lejżer żviluppat b'rata mgħaġġla f'dawn l-aħħar deċennji, evolviet gradwalment minn iwweldjar b'mewġ pulsat għal mewġ kontinwu, pjanċa ħoxna ta 'qawwa għolja, iwweldjar b'ħafna stazzjonijiet, u ġiet użata ħafna fl-avjazzjoni, aerospazjali, karozzi, b'veloċità għolja ferroviji u oqsma oħra. Fil-manifattura tal-ajruplani militari, kien hemm tkabbir sinifikanti fl-applikazzjoni tal-iwweldjar bil-lejżer ta 'ligi tal-aluminju u ligi tat-titanju, li jammontaw għal aktar minn 60% u 20% tal-piż strutturali ta' ġettijiet tal-ġlied avvanzati, rispettivament. It-teknoloġija tal-iwweldjar bil-lejżer tista 'tissostitwixxi l-metodu tradizzjonali tal-irbattar, tnaqqis sinifikanti fil-piż, tnaqqis fl-ispiża u ttejjeb l-utilizzazzjoni tal-materjal. Pereżempju, il-pjanċa tal-ħajt tal-fuselage Airbus A380 permezz tal-iwweldjar bil-lejżer tista 'tnaqqas il-piż bi 15%, tnaqqis fl-ispiża ta' 15%.
Fiċ-Ċina, l-iwweldjar strutturali fuq skala kbira ta 'pjanċa tal-ħajt rinfurzata qed isir aktar u aktar popolari fl-applikazzjonijiet tal-ajruplani u navali. Meta mqabbel ma 'metodi ta' proċessar mekkaniku u irbattar, l-iwweldjar bil-lejżer mhux biss jiffranka l-materjali, iżda jtejjeb ukoll il-piż ħafif u l-manifattura tal-komponenti, iqassar iċ-ċiklu tal-ipproċessar u jnaqqas l-ispejjeż tal-produzzjoni. Madankollu, il-proċess tal-iwweldjar bil-lejżer huwa kumpless, li jinvolvi tisħin rapidu, tkessiħ, bidliet fil-fażi materjali, speċjalment għal-ligi tal-aluminju u ligi tat-titanju, minħabba riflettività għolja, konduttività termali għolja u tensjoni tal-wiċċ u karatteristiċi oħra, li jġibu sfidi tekniċi bħall-kontroll tal-kwalità tal-weldjatura u l-istabbiltà, l-istabbiltà tal-proċess tal-iwweldjar, il-kontroll tad-difetti mhuwiex matur, il-forma strutturali ma tissodisfax l-istandards u kwistjonijiet oħra huma prominenti. Il-kawża ewlenija ta 'dawn il-problemi tinsab fin-nuqqas ta' riċerka bażika dwar il-weldjabbiltà u l-proprjetajiet mekkaniċi ta 'ligi tat-titanju u ligi tal-aluminju, li jirriżultaw f'ħajja ta' għeja konġunta, kontroll tal-istress u deformazzjoni, eċċ Huwa diffiċli li tissodisfa r-rekwiżiti ta 'affidabilità għolja ta' ħfief. komponenti tal-liga, u hemm vojt kbir mal-livell internazzjonali.