Լազերային եռակցման հիմունքների ուղեցույց

Լազերային եռակցման հիմունքներ

Լազերային եռակցումը անհպում գործընթաց է, որը պահանջում է եռակցման գոտի մուտք եռակցվող մասերի մի կողմից։

• Եռակցումը ձևավորվում է, երբ ինտենսիվ լազերային լույսը արագորեն տաքացնում է նյութը՝ սովորաբար հաշվարկվելով միլիվայրկյաններով։

• Սովորաբար լինում են եռակցման 3 տեսակներ՝

- Հաղորդման ռեժիմ։

– Հաղորդման/թափանցման ռեժիմ։

– Ներթափանցման կամ բանալու անցք ռեժիմ։

• Հաղորդչական ռեժիմով եռակցումը կատարվում է ցածր էներգիայի խտության դեպքում՝ ձևավորելով մակերեսային և լայն եռակցման կտոր։

• Հաղորդչական/թափանցող ռեժիմը տեղի է ունենում միջին էներգիայի խտության դեպքում և ցույց է տալիս ավելի մեծ թափանցում, քան հաղորդչական ռեժիմը։

• Ներթափանցման կամ բանալու անցքով եռակցումը բնութագրվում է խորը նեղ եռակցումներով։

– Այս ռեժիմում լազերային լույսը ձևավորում է գոլորշիացած նյութի թելիկ, որը հայտնի է որպես «բանալու անցք», որը տարածվում է նյութի մեջ և ապահովում է լազերային լույսի արդյունավետորեն նյութի մեջ մատակարարման համար նախատեսված ուղի։

– Նյութին էներգիայի այս ուղղակի մատակարարումը չի կախված թափանցելիության համար հաղորդականությունից, ուստի նվազագույնի է հասցնում նյութի մեջ մտնող ջերմությունը և նվազեցնում ջերմության ազդեցության գոտին։

Անցկացման Եռակցում

• Հաղորդչական միացումը նկարագրում է գործընթացների ընտանիք, որոնցում կենտրոնանում է լազերային ճառագայթը.

– 10³ Վմմ⁻² կարգի հզորության խտություն տալու համար

– Այն միաձուլում է նյութը՝ ստեղծելով միացում առանց զգալի գոլորշիացման։

• Հաղորդչական եռակցումն ունի 2 ռեժիմ՝

- Ուղիղ ջեռուցում

- Էներգիայի փոխանցում։

Ուղղակի ջերմություն

• Ուղղակի տաքացման ժամանակ,

– ջերմային հոսքը կարգավորվում է մակերեսային ջերմային աղբյուրից եկող դասական ջերմահաղորդականությամբ, իսկ եռակցումը կատարվում է հիմնական նյութի մասերի հալեցմամբ։

• Առաջին հաղորդչական եռակցումները կատարվել են 1-ականների սկզբին, օգտագործվել են ցածր հզորության իմպուլսային ռուբին և CO2 լազերներ մետաղալարերի միակցիչների համար:

• Հաղորդիչ եռակցումները կարող են իրականացվել մետաղների և համաձուլվածքների լայն տեսականիով՝ լարերի և բարակ թերթերի տեսքով՝ տարբեր կոնֆիգուրացիաներով՝ օգտագործելով։

- CO2 , Nd:YAG և դիոդային լազերներ՝ տասնյակ վատտերի կարգի հզորության մակարդակներով։

- Ուղիղ տաքացում՝ CO2 Լազերային ճառագայթը կարող է օգտագործվել նաև պոլիմերային թերթերի վրա եզրային և հետևի եռակցման համար:

Փոխանցման եռակցում

• Տրանսմիսիոն եռակցումը Nd:YAG և դիոդային լազերների մոտ ինֆրակարմիր ճառագայթումը փոխանցող պոլիմերների միացման արդյունավետ միջոց է։

• Էներգիան կլանվում է միջերեսային կլանման նորարարական մեթոդներով։

• Կոմպոզիտները կարող են միացվել այն դեպքում, եթե մատրիցայի և ամրանավորման ջերմային հատկությունները նման են։

• Հաղորդչական եռակցման էներգիայի փոխանցման ռեժիմը կիրառվում է մոտ ինֆրակարմիր ճառագայթում հաղորդող նյութերի, մասնավորապես՝ պոլիմերների դեպքում։

• Կլանող թանաքը տեղադրվում է կլանող միացման միջերեսին։ Թանաքը կլանում է լազերային ճառագայթի էներգիան, որը հաղորդվում է շրջակա նյութի սահմանափակ հաստության մեջ՝ առաջացնելով հալված միջերեսային թաղանթ, որը պնդանում է եռակցված միացման ժամանակ։

• Հաստ հատվածի եզրային միացումները կարող են իրականացվել առանց միացման արտաքին մակերեսները հալեցնելու։

• Եզրային եռակցումները կարող են իրականացվել՝ էներգիան ուղղորդելով դեպի միացման գիծը անկյան տակ՝ միացման մի կողմում գտնվող նյութի միջով, կամ մի ծայրից, եթե նյութը բարձր թափանցելիություն ունի։

Լազերային եռակցում և եռակցում

• Լազերային եռակցման և եռակցման գործընթացներում ճառագայթն օգտագործվում է լցանյութը հալեցնելու համար, որը թրջում է միացման եզրերը՝ առանց հիմքը հալեցնելու։

• Լազերային եռակցումը սկսեց ժողովրդականություն ձեռք բերել 1980-ականների սկզբին՝ էլեկտրոնային բաղադրիչների լարերը տպագիր միկրոսխեմաների անցքերի միջով միացնելու համար: Գործընթացի պարամետրերը որոշվում են նյութի հատկություններով:

Ներթափանցող լազերային եռակցում

• Բարձր հզորության խտության դեպքում բոլոր նյութերը կգոլորշիանան, եթե էներգիան կարող է կլանվել։ Այսպիսով, այս եղանակով եռակցման ժամանակ գոլորշիացման միջոցով սովորաբար անցք է առաջանում։

• Այս «անցքը» այնուհետև անցնում է նյութի միջով՝ հալված պատերը փակելով դրա ետևում։

• Արդյունքում ստացվում է այսպես կոչված «փականի անցքից եռակցում»։ Սա բնութագրվում է զուգահեռ կողմնային միաձուլման գոտիով և նեղ լայնությամբ։

Լազերային եռակցման արդյունավետություն

• Արդյունավետության այս հասկացությունը սահմանող տերմինը հայտնի է որպես «միացման արդյունավետություն»։

• Միացման արդյունավետությունը իրական արդյունավետություն չէ, քանի որ այն ունի միավորներ (մմ2 միացված /կՋ տրամադրված):

– Արդյունավետություն = Vt/P (կտրման տեսակարար էներգիայի հակադարձը), որտեղ V = կտրման արագություն, մմ/վրկ; t = եռակցված մասի հաստություն, մմ; P = միջադեպային հզորություն, կՎտ։

Միացման արդյունավետություն

• Որքան բարձր է միացման արդյունավետության արժեքը, այնքան քիչ էներգիա է ծախսվում ավելորդ տաքացման վրա։

– Ստորին ջերմային ազդեցության գոտի (HAZ):

- Ավելի ցածր աղավաղում:

• Դիմադրության եռակցումն այս առումով ամենաարդյունավետն է, քանի որ միաձուլման և HAZ էներգիան առաջանում է միայն եռակցվող բարձր դիմադրության միջերեսում։

• Լազերային և էլեկտրոնային ճառագայթները նույնպես ունեն լավ արդյունավետություն և բարձր հզորության խտություն։

Գործընթացի տարբերակներ

• Աղեղային ուժեղացված լազերային եռակցում:

– Լազերային ճառագայթի փոխազդեցության կետին մոտ տեղադրված TIG լապտերից եկող աղեղը ավտոմատ կերպով կկապվի լազերից առաջացած տաք կետի հետ։

– Այս երևույթի համար անհրաժեշտ ջերմաստիճանը շրջակա ջերմաստիճանից մոտ 300°C բարձր է։

– Արդյունքը կամ կայունացնում է իր անցման արագության պատճառով անկայուն աղեղը, կամ նվազեցնում է կայուն աղեղի դիմադրությունը։

– Կողպումը տեղի է ունենում միայն ցածր հոսանքով և, հետևաբար, դանդաղ կաթոդային շիթով աղեղների համար, այսինքն՝ 80 Ա-ից փոքր հոսանքների համար։

– Աղեղը գտնվում է աշխատանքային մասի նույն կողմում, ինչ լազերը, ինչը թույլ է տալիս կրկնապատկել եռակցման արագությունը՝ կապիտալ ծախսերի չնչին աճի համար։

• Երկփողանի լազերային եռակցում

– Եթե միաժամանակ օգտագործվում են 2 լազերային ճառագայթներ, ապա հնարավոր է կառավարել եռակցման լողավազանի երկրաչափությունը և եռակցման գնդիկի ձևը։

– Օգտագործելով 2 էլեկտրոնային փնջեր, բանալու անցքը կարող է կայունացվել՝ առաջացնելով ավելի քիչ ալիքներ եռակցման լողավազանում և ապահովելով ավելի լավ ներթափանցում և գնդիկի ձև։

– Էքսիմեր և CO2 Լազերային ճառագայթի համադրությունը ցույց տվեց բարելավված միացում բարձր անդրադարձունակությամբ նյութերի, ինչպիսիք են ալյումինը կամ պղինձը, եռակցման համար։

– Բարելավված կապը հիմնականում պայմանավորված էր հետևյալով.

• անդրադարձունակության փոփոխություն էքսիմերի առաջացրած մակերեսային ալիքավորության միջոցով։

• էքսիմերից առաջացած պլազմայի միջոցով զուգակցումից առաջացող երկրորդային էֆեկտ։