Лазерлік пісіру машиналарымен нашар пісіруді қалай түзетуге болады?

Лазерлік пісірудегі әлсіз пісірілген жіптердің негізгі себептерін анықтау

Қолданылған кезде лазерлік дәнекерлеу машиналары , пісірудің неліктен сәтсіз болғанын анықтау нәтижелерді жақсарту үшін маңызды. Әлсіз біріктірулер жиі төрт болдырмауға болатын мәселелерден туындайды, оларды инженерлер жүйелі түрде шешуі керек.

Кеуектілік пен газдың тұтынуы: Пісірудің бұзылуына негізгі үлес қосушы факторлар

Қапталған газ көпіршіктері пісірудің кеуекті болуына әкеледі, бұл алюминий қорытпаларында құрылымдық беріктікті 40%-ға дейін төмендетеді (2023 жылғы Material Welding зерттеуі). Бұл қорғаныш газының ағыны тұрақсыз болғанда немесе пісіру кезінде ылғал сияқты ластағыш заттар буланып, оттегі қалтасын түзгенде пайда болады, ол кернеу астында сынғыш сынғыштыққа әкеледі.

Бетінің ластануының пісірудің беріктігіне әсері

5 микрон қалыңдықтағы тот, май немесе шаң қабаттары лазерлік энергияның сіңірілуіне кедергі жасайды. 2024 жылғы талдау бойынша, ластанған титан беттері дұрыс тазартылған біріктірулерге қарағанда 28% төменгі созылу беріктігіне әкеледі. Бұл қаупілерді жою үшін өнеркәсіптік ацетонмен сүрту және лазерлік абляция дәлелденген алдын ала өңдеу әдістері болып табылады.

Бағытталмаған біріктіру және дұрыс орналаспау нәтижесінде әлсіз біріктірулер пайда болады

Сәйкессіз шеттер немесе артық саңылаулар (>0,2 мм) лазер сәулесін материалдарды біріктіру үшін емес, дұрыс емес геометриялық құрылымдарды жабуға мәжбүр етеді, бұл жылулық таралудың теңсіздігі мен кернеу концентрациясының нүктелеріне әкеледі. Соңғы зерттеу мысалы автомобиль аккумуляторларының қораптарында 30% беттестіруі бар қайта жобаланған қабатты біріктірулердің 90% усталық сынғыштықты жоятынын көрсетті.

Лазерлік пісірудің кезінде жеткіліксіз бекіту және саңылауды бақылау

Нақтылық құрал-жабдықтар орын ауыстыру қателіктерін 75% -ға дейін азайтады, ал нақты уақыттағы саңылау бақылау жүйелері дәнекерлеу циклі кезінде лазерлік фокусты автоматты түрде реттейді.

Ең жоғары беріктік үшін лазерлік дәнекерлеу машинасының параметрлерін оптимизациялау

Материалдардың үйлесімділігі үшін лазерлік қуат пен импульстік жиілікті реттеу

Лазерлік пісіруді дұрыс орындау үшін қуат пен импульс параметрлерін дәл орнату қажет. 2023 жылғы соңғы зерттеу 0,7 мм болатпен жұмыс істеген кезде қызықты нәтиже көрсетті. Пісірушілер қуатты шамамен 1750 Вт-қа және импульстерді 9 Гц-ге орнатқан кезде пайда болған біріктірулер төменгі параметрлермен салыстырғанда 34% берік болды. Бірақ мұнда оптималды нүкте бар. Егер 1800 Вт-тан асып кетсе, металл дұрыс пісірілмей, будаға айналады. Ал 1670 Вт-тан төмен түссе, пісіру толық бірікпейді. Әрбір импульстің ұзақтығы да маңызды. Импульстарды 6 миллисекундтан шамамен 10 мс-қа дейін созу жұқа металдарды балқытпай-ақ бөлшекке көбірек энергия беруге көмектеседі.

Қателіктерді болдырмау үшін пісіру жылдамдығы мен жылу енгізуін теңестіру

Қазіргі кезде лазерлік пісіру құрал-жабдығы миллиметріне шамамен 25 джоульдан төмен жылу берілуін сақтаған кезде, едәуір кемшіліксіз пісірулерді шығара алады. Кілті - жылдамдықты дәл реттеуде. Өнеркәсіптік сынақтар 2 мм көміртегі болаты үшін секундына шамамен 3,5 дюйм және 2,2 киловаттпен жұмыс істегенде пісірудің ең жақсы тереңдігі шамамен 1,8 мм құрайтынын көрсетті. Секундына 4 дюймнен жоғары жылдамдыққа көтерілсеңіз, суық бүктеме мәселелері басталады. Алайда, секундына 2 дюймнен төмен түссеңіз, алюминий қорытпалары бүрмеленуге бейім болады. Жақсы жағы - жаңа жүйелер нақты уақыт режиміндегі жылулық сенсорлармен жабдықталған, олар операторларға жүргізіліп жатқан пісіру жұмыстары кезінде параметрлерді шамамен оннан бір секунд ішінде нақты түзете алуға мүмкіндік береді.

Тұрақты нәтижелер үшін Дәл Сәулелі Фокус пен Дақ Диаметрін Реттеу

Әр түрлі материал қалыңдығымен жұмыс істеген кезде тұрақты пісіру үшін сәуленің фокалдық нүктесі екі жаққа да шамамен 0,15 мм-ге дейін қалуы керек. 0,5 мм титан фольгалары сияқты жұқа материалдармен жұмыс істегенде, нүктенің өлшемін шамамен 0,2 мм-ге дейін кішірейту энергияны жақсырақ фокустауға көмектеседі. Алайда, 4 мм мыс біріктірулері сияқты қалың материалдар үшін нүктені шамамен 0,5 мм-ге дейін ұлғайту жылулықты тиімдірек таратады. Қазіргі уақытта алдыңғы қатарлы коллимациялық линзалар шамамен 98% біркелкілікпен сәулелер жасауда өте жақсы нәтижелерге ие болуда. Бұл негізінен тамшы профилдерімен байланысты мәселелер туғызатын осы қажымалы аймақтардан құтылады. Сонымен қатар автоматтандырылған Z-ось компенсациялық жүйелерімен жұп болғанда, бұл орнату вертикальды пісіру жұмыстары кезінде пісіру брызгын шамамен үштен екіге дейін азайтады. Сапа бақылауы ең маңызды болып табылатын өндірістік орталарда бұл үлкен айырмашылық жасайды.

Біріктірудің дұрыс дайындалуы мен бетінің тазалығын қамтамасыз ету

Бекітілген, ұзақ мерзімді лазерлік пісірудің жақсы практикасы

Тиімді біріктіру құрылымы материалдың қалыңдығы мен жылу өткізгіштігін түсінуден басталады. лазерлік дәнекерлеу машиналары қабырғаны дайындау әдістері мысалы V-тәрізді ойық немесе тегіс беттік қосылыстар нашар құрылған интерфейстерге қарағанда 15–20% артық ену тереңдігін қамтамасыз етеді (Materials Processing Журналы, 2024). Негізгі ескерілетін факторлар:

• Толық балқу үшін шекаралық саңылауды ≤0,1 мм шектеу
• Жүктеме талаптарына байланысты қосылыс геометриясын (беттестіру, тіреліс не бұрыштық) таңдау
• Қайталанатын пайдалы сапа үшін CNC-жонғыш құрылғымен өңделген қабырғаларды қолдану

Тотығу және ластануларды алу үшін бетті тазалау әдістері

Май, тотықтар және кір сияқты ластанулар пайдалы беріктікті 35%-ға дейін төмендетеді, бұны 2024 Laser Material Preparation Study дәлелдейді. Маңызды тазалау әдістеріне мыналар жатады:

Тазартудан кейінгі беттің тегіс еместігі (Ra ≤ 3,2 мкм) лазерді тұрақты сіңіру үшін маңызды.

Пісірудің алдында оптималды орналасу мен туралауды қамтамасыз ету

0,25 мм-ден асатын тураланбау жағдайлардың 60%-ында симметриясыз пісіру ванасы мен толық балқуының болмауына әкеледі. Мыналарды қамтамасыз ету үшін нақты уақыт режиміндегі лазерлік орын ауыстыру датчиктерін немесе дәл орнатқыштарды қолданыңыз:

• Бекіткен кезде бұрыштық деформация <1°
• Қысымның біркелкі таралуы (±5% ауытқу)
• Түйістіру жолы бойынша саңылаудың 0,05 мм-ге дейінгі дәлдікпен біркелкілігі

Дұрыс түзету автомобильдегі лазерлік пісірудің қайта өңдеу қажеттілігін 40%-ға азайтады (Automotive Manufacturing Solutions, 2023).

Пісіру сапасын арттыру үшін қорғаныш газдарды тиімді пайдалану

Қорғаныш газды (Аргон, Гелий, CO2) және ағын жылдамдығын дұрыс таңдау

Лазерлік пісірудің кезінде қолданылатын газдың таңдауы балқыған металл ыдысының қорғалу сапасына және материалға ену тереңдігіне шынымен әсер етеді. Аргон титан сияқты реактивті металдардың ауамен әрекеттесуін болдырмау үшін тұрақты орта жасайтындықтан, жақсы жұмыс істейді. Екінші жағынан, гелийдің жылу өткізгіштігі өте жоғары болғандықтан, өткен жылы жарияланған соңғы зерттеулерге сәйкес, қалың алюминий бөлшектермен жұмыс істеген кезде біз 25-40 пайызға тереңірек балқуды ала аламыз. Ал көміртегілі болатпен жұмыс істегенде, көбінесе CO₂ қоспаларын қолданады, себебі олар отын шығынын көбейтпей-ақ тоттануды жақсы басады, дегенмен газ ағынын дәл реттеу абсолютті маңызды. Әртүрлі өнеркәсіптік сынақтар көрсеткендей, газ ағынын минутына 15-20 литр шамасында ұстау дұрыс емес реттелген кезде пайда болатын пісіру ішіндегі қуыстарды шамамен үштен екіге дейін азайтады. Сонымен қатар, турбуленттіліктен де қашу керек. Мұнда шашқыштың өлшемі үлкен рөл атқарады. Күрделі пісірілетін жіктер үшін 6 мен 8 миллиметр аралығындағы кіші шашқыштар қолданылғанда жалпы алғанда жақсырақ қамту қамтамасыз етіледі.

Тотығу мен қуыстылықты азайту үшін толық қамтитынына көз жеткізу

Қорғау газы дәнекерленетін аймақты толығымен қамти алмаса, медициналық құралдар жасау сияқты ең көп тазалық қажет болатын қолдануларда дәнекердің шамамен үштен бір бөлігіне жуығының бұзылуына әкелетін тотығу мәселелері пайда болады. Нәтижелерді жақсарту үшін көптеген мамандар дәнекерлеу орнына он бес пен жиырма градус арасында бұрыш жасап орнатылған ламинарлы ағынды шлангаларды қолдануды ұсынады. Бұл процестің кезінде балқыған металды қорғайтын кейбіреулер «газды перде» деп атайды. Бір-біріне үсті-үстіне келетін жіктермен жұмыс істегенде газ кеңінен таралатындықтан, техниктер газ ағынының жылдамдығын шамамен оннан он бес пайызға дейін арттыру қажеттігін байқайды. Дәнекерлеуден кейінгі нәтижелерге назар аударсақ, дәнекерленетін материалдан шамамен бес пен сегіз миллиметр қашықтықта шланганы ұстау тотығудан оптималды қорғанысты қамтамасыз етеді және сонымен қатар дәнекерленген өнімге жабысып қалатын брызговиктің мөлшерін азайтады. Автокөліктердің аккумулятор қораптары сияқты маңызды қолданулар үшін нақты уақыт режимінде газ ағынын бақылайтын жүйелерді орнату маңызды. Мұндай жүйелер ағын өзгерістері плюс немесе минус бес пайыздан асқан кезде тіркеуі мүмкін, бұл өндірістік желілерде дәнекерлену кемшіліктері жиі кездеспек болатын шектік нүктені білдіреді.

Сынақтар мен тексеру арқылы пісіру сапасының сақталуын растау

Әлсіз пісірілген аймақтарды анықтау үшін бұйымды бүлдірмейтін сынақ әдістері

Бұйымдардың жұмыс істеуіне зиян келтірмей, пісірілген жерлердің сенімді болуын сақтау үшін бұйымды бүлдірмейтін сынақ әдістерін қолдану тиімді. Ультрадыбыстық технология беттің астындағы, 0,05 мм қалыңдықтағы өте кішкентай трещинаны тіпті анықтай алады. Ал радиография материалдардың ішіндегі кеңістіктің 3%-нан аса алатын ауа қапшықтарын табады; бұл көрсеткіштер ұшақтар немесе медициналық құрылғылар сияқты лазерлі пісіру құралдары үшін шынымен маңызды. Сала бойынша есеп берулерде пісірудегі ақаулардың оннан тоғызы шағын мәселелерді уақытылы байқамауға байланысты пайда болатынын көрсетеді. Өнеркәсіп стандарттарына сәйкес дұрыс NDT процедуралары осындай мәселелердің көбін өндірістік желілерде үлкен проблемаға айналмас бұрын тоқтата алады.

2024 жылғы NDT институтының сауалнамасы көрсеткендей:

• Гелийлік сынама лазерлі пісірудің герметикалық жігіндегі бекіту ақауларының 98%-ын анықтайды
• Жылулық бейнелеу 0,2 секундтық циклдарда жылу әсеріне ұшыраған аймақтағы дұрыс еместіктерді анықтайды
• Эдди ток жүйелері өткізгіш қорытпаларда беттік ақауларды анықтауда 99,7% дәлдікке жетеді

Соңынан бағалау негізінде түзету шараларын енгізу

Түйістіру ақауларының жүйелік талдауы үздіксіз жақсартуды қамтамасыз етеді. Ультрадыбыстық тексеру 2023 жылғы ASNT деректері бойынша титан лазерлі түйістірулердің 18% - інде кездесетін әлсіз түйіндерді анықтаған кезде мыналарды реттеңіз:

1. Импульс ұзақтығы (толық балқу үшін ≤3 мс шектеуін сақтау)
2. Қорғаныс газының ағыны (отынның алдын алу үшін >25 л/мин)
3. Сәуленің фокусы (тұрақты тереңдікке ±0,1 мм дәлдікпен)

Американың бұзылмаған тексеру қоғамы нақты уақыт режиміндегі бақылау жүйелері автоматтандырылған параметрлерді реттеу протоколдарымен бірге қолданылған кезде қайта жөндеу шығындарын 62% - ға қысқартатынын хабарлайды.

Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)

Лазерлі пісірудегі әлсіз түйіндердің негізгі себебі не?

Лазерлі пісірудегі әлсіз түйіндердің негізгі себептеріне қуыстар мен газдың тұтынуы, бетінің ластануы, қосылыс конструкциясының кемшіліктері және жеткіліксіз бекіту мен саңылауды бақылау жатады.

Лазерлі пісірудегі пісіру беріктігін қалай жақсартуға болады?

Темірдің беріктігін жақсарту үшін лазерлік қуат пен импульстік жиілікті оптимизациялау, пісіру жылдамдығы мен жылу кірісін реттеу, біріктіру дайындығы мен бетінің тазалығын қамтамасыз ету және қорғаныш газдарын тиімді пайдалану арқылы жетуге болады.

Пісіру жұмыстарын тексеру үшін қолданылатын бұзылмайтын бақылау әдістері қандай?

Жиі қолданылатын бұзылмайтын бақылау әдістеріне ультрадыбыстық тексеру, радиография, гелий сүзілуін тексеру, жылулық бейнелеу және вихрьлық ток жүйелері жатады.