Цэгэн гагнуур нь өндөр хурдтай бөгөөд зардал багатай холбох арга юм. Энэ нь агаар нэвтрэхгүй байх шаардлагагүй тохой холболттой нимгэн хавтан эд ангиудыг холбоход тохиромжтой. Эсэргүүцлийн цэгэн гагнуур, нуман цэгэн гагнуур, наалдамхай цэгэн гагнуур гэх мэт олон төрлийн цэгэн гагнуур байдаг.нийлмэл цэгэн гагнуур, мөн лазер цэгэн гагнуур. Одоогийн байдлаар эсэргүүцлийн цэгэн гагнуурыг үйлдвэрлэлд өргөн ашиглаж байна. Автомашины үйлдвэрлэлийн жишээ болгон авч үзвэл, автомашины кузовын хавтангийн эд ангиудыг угсрах явцад 3000-4000 гагнуурын цэг шаардлагатай бөгөөд үүнд 250-300 робот, дэмжих хяналтын систем болон бусад туслах тоног төхөөрөмж шаардлагатай байдаг. Гэсэн хэдий ч эсэргүүцлийн цэгэн гагнуур нь уян хатан чанар муутай байдаг. Эдийн засгийн хурдацтай хөгжлийн ачаар автомашины эд ангийн геометрийн хэлбэр, бүтцийн шинэчлэлтийн мөчлөг маш богино болсон. Шинэ бүтээгдэхүүн, загваруудыг шинэчлэхэд үр ашигтай, уян хатан шинэ төрлийн цэгэн гагнуурын технологи шаардлагатай байна. Тиймээс лазер цэгэн гагнуурын технологи аажмаар анхаарлын төвд орж, автомашины үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгдэх төлөвтэй байна. Агаарын тээврийн салбарт лазер цэгэн гагнуурыг өөр технологи болгон туршиж байна. Удаан хугацааны турш сансар судлалын бүтээгдэхүүний тохой холболтод ерөнхийдөө олон үйлдвэрлэлийн процесс, их ачааллыг хамарсан риветинг ашиглаж ирсэн. Хөнгөн цагааны хайлш, титаны хайлш, нийлмэл материал зэрэг шинэ материалын хэрэглээ нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан уламжлалт холболтын аргыг орлох шинэ гагнуурын технологийг нэвтрүүлэх нь гол чиг хандлага болжээ. Энэ нь үйлдвэрлэлийн үр ашгийг сайжруулаад зогсохгүй бүтцийн жинг бууруулж, шинэ бүтцийн дизайны шаардлагыг хангасан бөгөөд энэ нь сансрын хөлгийн бүтээгдэхүүний хувьд маш чухал ач холбогдолтой юм. Лазер цэгэн гагнуурын өндөр нарийвчлал, өндөр уян хатан чанар нь практик үйлдвэрлэлд, ялангуяа агаарын тээврийн салбарт мэдэгдэхүйц давуу талыг олгодог бөгөөд энэ нь эсэргүүцлийн цэгэн гагнуур, тав зэрэг уламжлалт процессуудыг орлож чаддаг.
I. Лазер цэгэн гагнуурын тодорхойлолт ба шинж чанарууд
Тодорхойлолт
Лазер цэгэн гагнуур гэдэг нь нэг лазер импульс (t > 1ms) эсвэл ижил байрлалд цуврал лазер импульс ашиглан ажлын хэсгүүдийг хайлуулж, холбох үйл явцыг хэлнэ.
Лазер цэгэн гагнуур нь бусад лазер гагнуурын процессуудтай үндсэндээ төстэй; цорын ганц ялгаа нь цэгэн гагнуурын үед лазер туяа болон ажлын хэсгийн хооронд харьцангуй шилжилт байхгүй явдал юм. Лазер цэгэн гагнуурыг хоёр төрөлд хуваадаг: дулаан дамжуулалтын гагнуур ба түлхүүрийн нүхний гагнуур. Дулаан дамжуулалтын цэгэн гагнуурын үед лазер нь зөвхөн металлыг ууршуулахгүйгээр хайлуулж чаддаг. Энэ арга нь электрон эд ангиудыг Nd:YAG лазер цэгэн гагнуур гэх мэт 0.5 мм-ээс бага зузаантай металлыг гагнахад илүү тохиромжтой. Түлхүүр нүхний лазер цэгэн гагнуурын үед лазер нь түлхүүрийн нүхээр дамжуулан материалын дотор талд шууд нэвтэрч, лазерын энергийн ашиглалтын түвшинг нэмэгдүүлж, илүү их нэвтрэх гүнд хүрч чаддаг. Уламжлалт эсэргүүцлийн цэгэн гагнуур нь цахилгаан гүйдлийн үүсгэсэн эсэргүүцлийн дулааныг ашиглан ажлын хэсгүүдийг хайлуулж гагнуурын цэг үүсгэдэг бол лазер цэгэн гагнуурын дулааны эх үүсвэр нь лазерын цацрагаас гардаг тул гагнуурын цэгийн хэлбэр мэдэгдэхүйц өөр байдаг.
Лазерын цэгэн гагнуурын тохируулж болох параметрүүдэд ерөнхийдөө лазерын хүч, цэгэн гагнуурын хугацаа, фокусыг арилгах хэмжээ багтдаг. Импульсийн горимыг ашигладаг цэгэн гагнуурын хувьд параметрүүдэд импульсийн долгионы хэлбэр, давтамж, ажлын мөчлөг багтдаг. Эдгээрийн дотор лазерын хүч нь гагнуурын цэгийн нэвтрэлтийн гүнд голчлон нөлөөлдөг бол цэгэн гагнуурын хугацаа нь гагнуурын цэгийн хажуугийн хэмжээнд илүү их нөлөөлдөг. Ерөнхийдөө лазерын үйлчлэх хугацаа урт байх тусам гагнуурын цэгийн дээд ба доод гадаргуугийн хэмжээ болон хайлалтын гадаргуугийн хэмжээ том болно. Фокусыг арилгах хэмжээний өөрчлөлт нь голчлон цэгийн диаметр болон ажлын хэсгийн гадаргуу дээр үйлчлэх энергийн нягтралд нөлөөлдөг тул гагнуурын цэгийн ерөнхий хэлбэрт мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг.
Онцлог шинж чанарууд
- Лазерыг дулааны эх үүсвэр болгон ашигласнаар цэгэн гагнуур нь өндөр хурд, өндөр нарийвчлал, бага дулаан оролт, ажлын хэсгийн деформацийг хамгийн бага байлгадаг.
- Цэгэн гагнуурын байрлал дахь эрх чөлөөний зэрэг нь эрс сайжирсан бөгөөд энэ нь бүх байрлалд цэгэн гагнуур хийх боломжийг олгож, хялбархан хэрэгжүүлэх боломжийг олгодогнэг талт цэгэн гагнуур, ингэснээр бүтээгдэхүүний дизайны эрх чөлөөг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлдэг.
- Лазер цэгэн гагнуур нь үений холболтын хэмжээнд бага шаардлага тавьдаг. Үений холболтын тоо, гагнуурын цэгүүдийн хоорондох зай зэрэг параметрүүдэд хамгийн бага хязгаарлалт байдаг бөгөөд гүйдлийн шунтын нөлөөллийг харгалзан үзэх шаардлагагүй.
- Тэгш бус зузаантай хавтан, өөр өөр материал, тусгай материал (хөнгөн цагаан хайлш, цайрдсан хуудас)-ыг гагнахад лазер цэгэн гагнуур нь уламжлалт цэгэн гагнуурын аргуудаас илүү сайн гүйцэтгэлтэй байдаг.
- Энэ нь олон тооны туслах тоног төхөөрөмж шаарддаггүй, бүтээгдэхүүний өөрчлөлтөд хурдан дасан зохицож, зах зээлийн эрэлтийг хангаж чаддаг.
II. Лазер цэгэн гагнуурын согогийн шинжилгээ
Лазер цэгэн гагнуурын хамгийн түгээмэл согогууд нь хагарал, нүх сүв, унжилт бөгөөд тэдгээрийг доор нэг нэгээр нь шинжилнэ.
1. Хагарал
Хагарал нь гадаргуугийн хагарал ба уртааш хагарал гэж хуваагддаг. Лазерын цэгэн гагнуурын үед халаах, хөргөх хурд маш хурдан байдаг тул халсан хэсэг болон түүнийг хүрээлсэн металлын хооронд температурын градиент их байдаг бөгөөд энэ нь амархан хагарал үүсэхэд хүргэдэг. Хагарал үүсэх нь материалтай нягт холбоотой; жишээлбэл, хөнгөн цагаан хайлш нь зэвэрдэггүй гангаас хамаагүй илүү лазерын цэгэн гагнуурын үед хагарах хандлагатай байдаг. Хагарал үүсэхийг дарах үр дүнтэй арга бол металлын хатууралтын процессын хөргөлтийн хурдыг хянах, дотоод стрессийг бууруулахын тулд импульсийн долгионы хэлбэрийг оновчтой болгох явдал юм.
2. Нүх сүв
Лазер цэгэн гагнуурын нүх сүвний согогийг (нүх сүв) жижиг нүх сүв, том нүх сүв гэж хувааж болно. Жижиг нүх сүв нь голчлон металл хатуурах үед шингэн металл дахь устөрөгчийн уусах чадвар буурах, мөн түлхүүрийн нүхэнд металл хурдан уурших, хайлсан цөөрмийн эвдрэлээс үүдэлтэй байдаг. Том нүх сүв нь голчлон лазер цэгэн гагнуурын үед хэт хурдан хөргөх хурдтай холбоотой бөгөөд энэ нь түлхүүрийн нүхний эргэн тойрон дахь металлыг буцааж дүүргэхэд хангалтгүй хугацаа үлдээдэг. Ерөнхийдөө урт импульсийн цэгэн гагнуурт жижиг нүх сүв үүсэх хандлагатай байдаг бол богино импульсийн цэгэн гагнуурт том нүх сүв үүсэх магадлалтай.
Лазер цэгэн гагнуурын үед нүх сүв хамгийн их гарч ирэх магадлалтай хоёр газар байдаг: нэг нь гагнуурын цэгийн голд байрлах хайлах бүсийн ойролцоо, нөгөө нь гагнуурын үндэс дээр байрладаг. Рентген туяагаар авсан хайлах зургуудаас харахад хайлах бүсийн ойролцоох нүх сүв нь голчлон түлхүүрийн нүх хаагдах үед хүзүү хаагдснаас үүсдэг; гагнуурын үндэс дэх нүх сүвний хувьд тэдгээр нь голчлон түлхүүрийн нүх үүссэний дараа лазер хурдан алга болсноос болж түлхүүрийн нүх нурснаас үүсдэг.
3. Суналт
Лазер цэгэн гагнуурын үед унжилт нь илэрхий үзэгдэл юм. Гагнуурын цэгэн гадаргуу дээрх төвийн унжилт болон түүний эргэн тойронд металл хуримтлагдах нь шингэн металлыг гагнуурын цэгэн гадаргуу руу түлхэх металлын ууршилтаас үүссэн буцах хүчний нөлөөгөөр үүсдэг. Хөргөлтийн явцад гадаргуу дээр хуримтлагдсан металл хурдан хатуурч, бүрэн дүүргэж чадахгүй. Үүнээс гадна, металлын хурдан ууршилт болон цацралаас үүдэлтэй материалын алдагдал нь төвийн унжилтад нөлөөлдөг бас нэг хүчин зүйл юм. Импульсийн хугацаа нь гагнуурын цэгэн гадаргуугийн унжилт болон нүх сүв үүсэхэд ихээхэн нөлөөлдөг. Импульсийн долгионы хэлбэр болон хугацааг оновчтой болгосноор сэтгэл ханамжтай гагнуурын цэгийг гаргаж авах боломжтой.
4. Гагнуурын цэгүүдэд фокусыг бууруулах хэмжээ үзүүлэх нөлөө
Фокусыг арилгах хэмжээний өөрчлөлт нь толбоны диаметр болон энергийн нягтралыг шууд өөрчилдөг. Фокусыг арилгах хэмжээ сөрөг болон эерэг чиглэлд нэмэгдэхэд толбоны диаметр нэмэгдэж, энергийн нягтрал буурдаг гэсэн үг юм. Лазерын толбо гагнуурын үед толбоны диаметр болон туршилтын хэсэгт лазер туссанаас үүссэн анхны түлхүүрийн нүхний хэмжээ хоёрын хооронд тодорхой хамаарал байдаг бол энергийн нягтрал нь хайлсан цөөрмийн тэлэлтийн хурдыг тодорхойлдог. Фокусыг арилгах хэмжээний абсолют утга бага байх үед лазерын толбоны диаметр бага, лазерын чадлын нягтрал өндөр, гагнуурын толбоны хайлсан цөөрмийн тэлэлтийн хурд хурдан боловч анхны түлхүүрийн нүхний диаметр бага байдаг. Харин фокусыг арилгах хэмжээ их байх үед анхны түлхүүрийн нүхний диаметр том байх боловч хайлсан цөөрмийн тэлэлтийн хурд удааширч, үүссэн гагнуурын цэгийн хэмжээ том биш байж болно. Тиймээс фокусыг арилгах хэмжээ өөрчлөгдөх үед толбоны диаметр болон гагнуурын цэгийн гадаргуугийн чадлын нягтралын цогц нөлөө нь гагнуурын цэгийн хэмжээг тодорхойлдог.
III. Лазер цэгэн гагнуурын технологийн хэрэглээ
Лазерын цэгэн гагнуур нь өндөр хурдтай, нэвтрэлтийн гүн ихтэй, хамгийн бага деформацитай бөгөөд өрөөний температурт эсвэл энгийн гагнуурын төхөөрөмж ашиглан тусгай нөхцөлд гүйцэтгэж болно. Үүнээс гадна, өндөр давтамжтай импульсийн лазерууд (секундэд 40-өөс дээш импульс давтамжтай) гарч ирснээр массын автоматжуулсан үйлдвэрлэлд бичил болон жижиг эд ангиудыг угсрах, гагнахад лазерын цэгэн гагнуурыг өргөн ашиглах боломжтой болсон. Шил ба металлын хоорондох холболт, халуунд мэдрэмтгий хагас дамжуулагч хэлхээний холболт, утсан дахь янз бүрийн металлын хоорондох холболт гэх мэт жижиг дулаанд өртөх бүс шаарддаг жижиг электрон эд ангиудыг гагнах үед лазерын цэгэн гагнуур нь уламжлалт цэгэн гагнуурын процессоос (жишээлбэл, эсэргүүцлийн цэгэн гагнуур) илүү давуу талтай бөгөөд бохирдолгүй гагнуурын цэгүүд болон өндөр гагнуурын чанартай байдаг. Зураг 6-60-д автомашины гэрэл үйлдвэрлэлд лазерын цэгэн гагнуурын хэрэглээний жишээг харуулав: 500Вт хатуу төлөвт импульсийн лазер нь маш өндөр импульсийн давтамжтай дөрвөн ижил төстэй гагнуурын цэгийг үүсгэдэг.
Өндөр импульсийн энерги ашиглан бичил бүтэц дээр өндөр нарийвчлалтай цэгэн гагнуур хийх үед импульсийн Nd:YAG лазерууд нь техник, эдийн засгийн давуу талтай байдаг. Ихэнх үйлдвэрлэлийн цэгэн гагнуурын хэрэглээнд 50Вт дундаж чадалтай, 2кВт-аас дээш импульсийн чадалтай импульсийн хатуу төлөвт лазеруудыг үндсэндээ ашигладаг. Лазер нь оптик шилэн эсвэл хосолсон фокусын линзээр дамжуулан ажлын хэсэгт шууд үйлчилж чаддаг.
Лазер цэгэн гагнуур нь олон төрлийн материалд хэрэглэгддэг. Жишээлбэл, Nd ашиглан Li батерейг цэгэн гагнах үед:YAG лазерын цэгэн гагнуурын технологиTIG гагнуур болон эсэргүүцлийн цэгэн гагнуураас өөр өөр металлуудыг холбох нь илүү үр дүнтэй байдаг. Ялангуяа үйлдвэрлэлийн явцад лазер дамжуулахад оптик шилэн кабелийг ашигладаг тул янз бүрийн ажлын ширээний хооронд хурдан бөгөөд уян хатан шилжихэд тохиромжтой.
Товчхондоо, лазерын цэгэн гагнуур нь дараах шинж чанартай байдаг.
- Лазерын хүч нэмэгдэхийн хэрээр гагнуурын цэгийн гадаргуугийн диаметр дээш доош хэлбэлздэг бол хайлуулах гадаргуу болон доод гадаргуугийн диаметр аажмаар нэмэгддэг. Гагнуурын цэгийн хөндлөн огтлолын хэлбэрийн өөрчлөлт илэрхий биш юм. Үргэлжлэх хугацаа нэмэгдэхийн хэрээр гагнуурын цэгийн хэмжээ хурдан нэмэгдэж, хайлуулах гадаргуугийн диаметрийн өөрчлөлтийн хурд дээд ба доод гадаргуугийн диаметрээс их байна. Фокусыг тайлах хэмжээний өөрчлөлт нь гагнуурын цэгийн хэмжээнд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг. Энэ нь цэгийн диаметр болон лазерын эрчим хүчний нягтралыг шууд өөрчилдөг бөгөөд эдгээр хоёр хүчин зүйлийн цогц нөлөө нь гагнуурын цэгийн хэмжээг тодорхойлдог.
- Бүрэн нэвтрэлтийн үед лазерын цэгэн гагнуурын гадаргуу дээр мэдэгдэхүйц унжилт ажиглагддаг. Лазерын хүч болон үргэлжлэх хугацаа нэмэгдэхийн хэрээр гагнуурын цэгэн гадаргуу дээрх унжилтын гүн нэмэгддэг. Үргэлжлэх хугацаа эсвэл зайны хэмжээ том байх үед доод гадаргуу дээр хонхойлт ажиглагдаж болно.
- Зай ихсэх тусам гагнуурын цэгийн ерөнхий деформаци, төвийн унжилт, хонхорхой үүсэх нь илт мэдрэгддэг. Хайлалтын гадаргуу агшиж, бат бэх нь хурдан буурдаг. Одоогийн байдлаар резистор, батерей, электроникийн салбарт хоёр цэгийг нэгэн зэрэг гагнах процессыг түгээмэл ашигладаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн хоёр лазер гэрлийн эх үүсвэртэй загварыг ашигладаг.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 10-р сарын 27
