Лазерийн боолтын чанарыг юу юу нөлөөлдөг вэ?

Лазерын параметрүүд ба тэдгээрийн боолтын чанар дээрх нөлөө

Лазерын боолтын системд дөрвөн чухал хүчин зүйл боолтын үр дүнд голлох үүрэг гүйцэтгэдэг: чадлын зохицуулалт, хөдөлгөөний хурд, цацрагийн геометр, фокусын байршил. Эдгээр параметрүүдийг нарийвчлан удирдах нь олон салбарын үйлдвэрлэлд боолтын бүтэн байдлыг хангана.

Лазерын чадал ба нэвтрэх гүнд үзүүлэх шууд нөлөө

Их чадлын тохируулга нь илүү гүн боолт хийх боломжийг олгох бөгөөд промышлен хэрэглээнд киловаттын гаралт ба миллиметрээрх нэвтрэлтийн гүн хооронд шууд хамаарал байдаг. Гэсэн хэдий ч материалын тодорхой заагийг давах нь деформаци болон цэвэршүү байдалд эрсдэл үүсгэдэг — автомашин лазерийн бохирдогч зэвэрдэггүй болон ган элементүүдийн хувьд нэвтрэлт ба дулаан орцыг тэнцвэржүүлэхийн тулд ихэвчлэн 2–6 кВт-ын хооронд ажилладаг.

Булингарын хурд болон чанар, нарийвчлалд үзүүлэх нөлөө

Ялангуяа булингарын толины тогтвортой байдлыг хадгалж, илүү их дулаан тархахаас сэргийлдэг. 2024 оны Лазерын Булингарын Үр Ашиг Шинжилгээний Таамаглалаар ил тодорхойлсон байдлаар хурдыг ±0.2 м/мин дотор тохируулах нь цардуулын булган дахь шингэрэлтийн хурдыг удирдах замаар сплаттер (spatter) үүсэх магадлалыг 38% бууруулдаг.

Нарийвчлалын удирдлаганд цэгийн хэмжээ болон лазерын цацрагийн фокус

Цацрагийг шахаж фокустуулах нь (0.2–0.6 мм-ийн диаметртэй цэгүүд) энергиийн нягтыг 10¶ Вт/см² хүртэл нэмэгдүүлж, агаарын хайрцагны хайлшингуудад түлхүүрхийн нүхтэй булингарын горимыг боломж болгодог. Сүүлийн үеийн цацрагийн хэлбэржүүлэгийн дэвшил нь ажиллагааны явцад цэгийн хэмжээг динамик байдлаар тохируулах замаар баттерейн табын булингарын хоосорхог байдлын дутагдалыг 62% бууруулсан.

Фокусын байршил болон цацрагийн чанар нь хамгийн тохиромжтой булингарын хэлбэртэй болохын тулд

±0.25 мм фокусын байршлын нарийвчлалыг хадгалах нь доогуур таслагдах, давхар өндрийн хэлбэлзэлтэй болохыг саатуулдаг. Ялгаатай металлын нийлүүлэлтэнд Балналтын Чанарын Оновчтойжуулалтын Судалгаанд үзүүлснээр 2 мм·мрад-аас доошхи Цацрагийн Параметрийн Бүтээгдэхүүний (BPP) утгууд нь балны нягт чанарыг 34% сайжруулдаг.

Тохиолдолын судалгаа: Автомашиний хэсгүүдийн лазерын балны параметрийг оновчтой болгох

Параметрийг оновчтой болгох замаар хамгийн аврага авто үйлдвэрлэгч циклийн хугацаагаа 22% илүү хурдасгасан:

• 4 кВт лазерын чадал 3 мм нэвтрэх гүн
• 1.8 м/мин хурд ±0.5% хурдны хяналттой
• 0.3 мм цэгийн диаметр нарийн балны зузааны шугам
• +0.1 мм фокусын байршил нэгдэх бүсийг өргөсгөх

Энэ тохиргоо нь авто машины хөндийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн ISO 13919-1 чанарын стандартад нийцүүлэн 1,000 ширхэг тутамд хийх засварын ажлыг 40 цагаар бууруулсан.

Итгэлтэй лазерын боолтын төлөв дэх материал болон эхлэлийн бэлтгэл

Хайлшийн найрлага ба зузааны хувьд лазерын боолтын үед материалын нийцэл

Лазерын боолтын үр дүнд ажиллаж буй материалуудын төрөл хангалттай их нөлөө үзүүлдэг. Тодорхой зузаан хязгаартай деталуудыг боох үед цэвэрхэн ган, хөнгөн цагаан хайлш нар илүү сайн үр дүн өгдөг. 2023 оны Материалын Нийцэлтийн Таамгийн хамгийн сүүлийн өгөгдлөөр, орчин үеийн лазерийн системүүд цэвэрхэн гангуудыг 5 мм, хөнгөн цагааныг ойролцоогоор 3 мм зузаантай хуудаснуудад асуудалгүй нэвтрэх чадвартай. Харин ялгаатай металлуудыг, жишээ нь зэс болон никельгийг хооронд нь боох тохиолдолд асуудал илүү нарийн болдог. Эдгээр хослолуудыг зөв боохын тулд нийлсэн хэсгийн дагуу дулааны тархалтыг маш анхааралтай удирдах шаардлагатай. Үгүй бол хоёр металл хоорондоо хөрсний дараа хүссэнгүй стрессийн цэгүүд үүсэх магадлал өндөр байдаг.

Гэмтэл багасгахын тулд лазерын боолтын гадаргууг бэлтгэх

Монгол орны судалгаагаар хөнгөн цагааны хэрэглээнд үр дүнтэй гадаргуугийн эмчилгээ нь боолтын гэмтлийг хүртэл 60%-иар бууруулдаг. Чухал бэлтгэлтийн алхмуудад:

• Ислийн давхаргийг авчлахын тулд механик элэгдэл
• Газрын тос/зэсийг арилгахын тулд химийн цэвэрлэлт
• Цацраг идэвхитэй шингээлтийг сайжруулахын тулд ирмэгийн профилирование

Салбарын дархлаа: Цөмөг, зэс шиг гэрлийг их ойлгодог материалыг цагиргандах

Зэс цагиргандахад ойлгох чадварын асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд шинэ импульсын лазерын тохируулга нь уламжлалт тасралтгүй долгионы системийн 65% байсан энергийн шингээлтийг 92%-иин түвшинд хүргэсэн. Агаарын тээврийн 7000-р ангиллын хайлшид их дулаан дамжуулах чадвартай цөмгийн хувьд дулааны дамжуулалтын өөрчлөлтөнд тохируулан цацрагийн хэлбэрийг өөрчлөх арга техник нь оптимжсон параметр ашиглах үед хөндийрлийн хувийг 12%-оос 3%-р хүртэл бууруулдаг.

Лазер цагиргандах системд холболтын загвар, бэхэлгээ, завсрыг хянах

Тогтвортой цагиргангийн бүтэн байдлыг хангахын тулд бэхэлгээ ба завсрыг хянах

Сайн бэхэлгээ нь хэрэглэх үед деталь байрангийн хөдөлгөөнийг саатуулдаг лазерийн бохирдогч , энэ нь чанартай үйлдвэрлэлд ихээхэн ач холбогдолтой зүйл юм. 2023 онд Manufacturing Processes сэтгүүлд хийгдсэн судалгаа нь деталь бүрт сайн бэхлэгдээгүй тохиолдолд цоорхой үүсэх асуудал 23% -иар нэмэгддэгийг олжээ. Цахилгаан баттерейн нугалуур шиг маш чухал зүйлсийн хувьд аврагч үйлдвэрлэгчид 0,1 мм-ээс бага зайтай байлгах дадалтай байдаг. Тэд энэ нарийн хяналтыг гидравлик болон пневматик систем ашиглан деталиудыг зөв бэхлэх замаар хангаж авдаг. Зах зээл дээрх шинэ дадлага нь нугалуур хийх үед өөрөө тохируулга хийдэг бөгөөд иймээс нугалуурын чанар илүү тогтвортой болдог. Эдгээр ухаалаг дадлагууд нь жишээ нь агаарын хөлөгт ашигладаг авиарангийн деталиуд дээр хийсэн туршилтаар ердийн дадлагуудаас ойролцоогоор 18%-иар илүү үр дүнтэй байв.

Өндөр нарийвчлалтай үйлдвэрлэлийн нугалуурын загварчлал ба суурилуулалтын стандарт

Нугалуурын тохируулга сайжруулах нь нугалуурын нэвтрэлтийг шууд нөлөөлөх ба механик хүчийг нэмэгдүүлдэг:

Ирмэгийн бэлтгэлийн стандарт нь зөв энергийн шингээлтийг хангахын тулд нержисан ган, титан хайлш нарийн 30°–45° хоорондын машинжуулалтын өнцгийг шаарддаг. Авто машины салбар нь лазерийн боодлын хамт интеграцичилсан автомжуулсан оптик тулгын системийг ашиглан 2021 оноос хойш нарийвчлалын алдааг 41%-иар бууруулсан.

Чанартай боодлын тулд хамгаалах хий ба дулаан зохицуулалт

Хөргөлтийн хурдыг удирдах замаар халаасан бүс (HAZ)-ийн хэмжээг удирдах

Нарийвчлалтай дулааны удирдлага нь лазерын боодлын хэрэглээнд HAZ-ийн өргөнийг 30–40% бууруулдаг (Сварлын судалгааны хүрээлэн, 2023). Нүүрстөрөгчийн ган дахь микро трещинуудыг 100–300°C/с хооронд хянах замаар саатуулж, хатуулагийг 35 HRC-ээс дээш хадгалдаг. Дэвшилтэт системүүд батжилтын үед хамгийн тохиромжтой дулааны чийгийг хадгалахын тулд бодит цагт температурыг хянах болон тохируулагдсан хөргөх струйкнуудыг хослуулдаг.

Дулааны зохицуулалтаар металлурги шахалт ба микробүтцийг удирдах

Хоорондын температурыг 150–250°C хооронд барьж байвал удирдагдаагүй процессийнх болон 15% илүү хандлагатай нарийн бүтэц үүсдэг. Энэ дулаан зохицуулалт нь задгай коэффициентуудын ялгаанаас 400 МПа-г давах хүчдэлийн төвлөрлийг үүсгэж болох нүүрстөрөгчтэй ган ба борын хайлш шиг ялгаатай материалуудыг нэгтгэх үед онцгой чухал юм.

Исхийлтийг сааруулах, бөмбөгний цэврийг хангахын тулд Хамгаалагч хийг ашиглах

Саяхны судалгаанууд нь цэвэр аргон хийгээс илүү цайралтыг 62%-иар бууруулдаг аргон-гелийн хийн хольц алюминий лазерын бөмбөглөлтийн хэрэглээнд (2024 оны лазерын бөмбөглөлтийн судалгаа) үр дүнтэй гэж харуулсан. Доорх хүснэгт хамгаалагч хийн үзүүлэлтийг харьцуулж үзүүлсэн байна:

Гахайн нүдэнд 3–5 мм-ийн доторх хийн савхны зөв байршил нь цэвэршүүлэгч хийг агаарын бохирдолоос сэргийлж, урсгалын дараатай байдлаас үүдэлтэй гажигийг хамгийн бага болгодог. Орчин үеийн лазерийн гахилтын тоноглолууд нь хамгаалагч хийн параметрүүдийг автоматаар тохируулдаг ба завсарын зузаан 0.5 мм-ээс их болох үед идэвхжинэ.

Лазерийн гахилтын тоноглолд хиймэлжилт, тоноглолын тогтвортой байдал, үйл явцын үр дүнтэй болгох

Тогтмол лазерын гаралтыг хадгалахад тоноглолын тогтвортой байдлын үүрэг

Тогтвортой лазерийн гахилтын систем нь термийн хэлбэлзэл эсвэл механик хэлбэлзлээс үүдэлтэй гаралтын хэлбэлзлийг багасгаж, гахилтын нэвтрэлтийн тогтвортой байдлыг шууд нөлөөлдөг. 2025 оны салбарын стандарт судалгаанд алчуурин гахилтын цоорхойн гажигийг 37%-иар бууруулахын тулд туяаны чанарыг 2%-иас хэтрэхгүй хэмжээгээр хадгалах шаардлагатай гэж гаргасан. Тогтвортой байдлын гол хүчин зүйлс бол:

• Хэлбэлзэл бууруулагч оптик замын бүрдэл
• ±0.5°C температурын хяналтыг хангаж буй идэвхитэй хөргөлтийн систем
• Бодит цагт чадлыг хянах ба хэмжилтийн алдаа <1%

Бодит цагт параметрийг тохируулах зорилгоор автоматжуулалт болон мэдрэгчийн нэгдэл

Орчин үеийн лазерын боолтын тоноглолууд нь адаптив оптикийг АШ-д суурилсан процессийн удирдлагатай хослуулж, боолтын үед параметрүүдийг динамик байдлаар тохируулдаг. Өндөр хурдны пирометрүүд (10 кГц-д дээж авах) болон CMOS камерууд нь дараах зүйлсийн хаалттай системийн удирдлагыг боломжруулдаг:

• Цацрагийн фокусын байршил (±5 μ нарийвчлал)
• Хамгаалах хийн урсгалын хэмжээ (0.1 л/мин нарийвчлал)
• Холболтын эгзэгтэй байршлын хазайлтын хурдны тохируулга

DOE болон АШ-ийн загварчлал ашиглан лазерын боолтын параметрүүдийг үр дүнтэй болгох

2024 оны саяхан үйлдвэрлэлийн арга барилах практикийн судалгаагаар, зорилго болгон AI-г ашиглан параметрүүдийг тохируулах нь нарийн батерейн тав дахь зуухны ажилд суурилуулах хугацааг бараг гуравны хоёроор багасгасан байна. Машин сургалтын системд ойролцоогоор 12 мянган зуухны жишээ өгч, янз бүрийн материалыг хооронд нь холбоход юу хамгийн сайн ажиллахыг тодорхойлох явцад ойролцоогоор 92 хувийн нарийвчлалд хүрсэн. Компаниуд судалгааны дизайн ажилдаа устрын Taguchi арга буюу модерн сүлжээний хослолыг хэрэглэх үед ч бас үр дүнг маш хурдан гаргадаг. Эдгээр хольсон арга зам нь зөвхөн гар аргаар тохиргоог ямар нэг зүйлийг олж авах хүртэл солих замаар туршихаас 40 хувиар илүү хурдан сайн шийдэлд хүрдэг.

Чанарыг тасралтгүй сайжруулахын тулд хариу холбоосыг нэвтрүүлэх

Нэг нэгэндээ холбогдсон өгөгдлийн бүртгэлийн систем нь нэг тагласан холболтонд 30-аас дээш процессийн хувьсагчийг бүртгэж, <0.5 Cpk хазайлтыг илрүүлэх статистик процессын удирдлага (SPC)-д боломж олгодог. Хамгийн авъяаслаг автомашин хангамжийн нийлүүлэгчид плазмын цацрагийн хэвийн бус байдлыг автомат ажиглах, цаг үедээ спектрийн шинжилгээний мэдээлэл өгөх системийг нэвтрүүлснээр таглах үйл явдалд дахин боловсруулах ажлыг 62%-иар бууруулсан гэж тайлагнаж байна.

Ихэнх асуултууд

Лазерын таглах чанарыг ямар хүчин зүйлс нөлөөлдөг вэ?

Гол хүчин зүйлс бол лазерын чадал, таглах хурд, цэгийн хэмжээ, цацрагийн фокус, материалтай нийцэл, гадаргуугийн бэлтгэл болон тоног төхөөрөмжийн тогтвортой байдал юм.

Материалын нийцэл лазерын таглахад ямар нөлөө үзүүлдэг вэ?

Материалын нийцэл нь жижигхэн металл холбоход дулаан тархалт, таглах гүнд нөлөөлдөг. Зохимжтой удирдлага нь хүсээгүй стрессийн цэгүүдийг саатуулж, холболтын бүтэн байдлыг сайжруулдаг.

Лазерын таглахад автоматжуулалт ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?

Автомжуулалт нь хяналтын датчик болон хиймэл оюун дээр үндэслэн бодит цагт хайчлалтын параметрийг тохируулах замаар нарийвчлалыг сайжруулдаг. Энэ нь үр ашгийг дээшлүүлэх, суурилуулах хугацааг багасгах, мөн хайчлалтын чанарыг тогтвортой байлгахад тусалдаг.