Η συγκόλληση είναι μια διαδικασία σύνδεσης δύο ή περισσότερων μετάλλων μέσω της εφαρμογής θερμότητας. Η συγκόλληση συνήθως περιλαμβάνει τη θέρμανση ενός υλικού μέχρι το σημείο τήξης του, έτσι ώστε το βασικό μέταλλο να λιώσει για να γεμίσει τα κενά μεταξύ των αρθρώσεων, σχηματίζοντας μια ισχυρή σύνδεση. Η συγκόλληση με λέιζερ είναι μια μέθοδος σύνδεσης που χρησιμοποιεί λέιζερ ως πηγή θερμότητας.
Πάρτε για παράδειγμα την μπαταρία τετράγωνης θήκης: ο πυρήνας της μπαταρίας συνδέεται με λέιζερ μέσω πολλαπλών μερών. Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας συγκόλλησης με λέιζερ, η αντοχή της σύνδεσης του υλικού, η αποδοτικότητα παραγωγής και ο ρυθμός ελαττωμάτων είναι τρία ζητήματα που απασχολούν περισσότερο τη βιομηχανία. Η αντοχή της σύνδεσης του υλικού μπορεί να αντικατοπτρίζεται από το μεταλλογραφικό βάθος και πλάτος διείσδυσης (στενά συνδεδεμένα με την πηγή φωτός λέιζερ). Η αποδοτικότητα παραγωγής σχετίζεται κυρίως με την ικανότητα επεξεργασίας της πηγής φωτός λέιζερ. Ο ρυθμός ελαττωμάτων σχετίζεται κυρίως με την επιλογή της πηγής φωτός λέιζερ. Επομένως, αυτό το άρθρο συζητά τις συνηθισμένες στην αγορά. Διεξάγεται μια απλή σύγκριση διαφόρων πηγών φωτός λέιζερ, με την ελπίδα να βοηθήσει τους συναδέλφους προγραμματιστές διεργασιών.
Επειδήσυγκόλληση με λέιζερείναι ουσιαστικά μια διαδικασία μετατροπής φωτός σε θερμότητα, στην οποία εμπλέκονται αρκετές βασικές παράμετροι: ποιότητα δέσμης (BBP, M2, γωνία απόκλισης), πυκνότητα ενέργειας, διάμετρος πυρήνα, μορφή κατανομής ενέργειας, προσαρμοστική κεφαλή συγκόλλησης, επεξεργασία. Τα παράθυρα διεργασίας και τα επεξεργάσιμα υλικά χρησιμοποιούνται κυρίως για την ανάλυση και σύγκριση πηγών φωτός λέιζερ από αυτές τις κατευθύνσεις.
Σύγκριση μονότροπων και πολύτροπων λέιζερ
Ορισμός μονότροπου και πολύτροπου τρόπου:
Η μονότροπη λειτουργία αναφέρεται σε ένα μοναδικό μοτίβο κατανομής ενέργειας λέιζερ σε ένα δισδιάστατο επίπεδο, ενώ η πολυτροπική λειτουργία αναφέρεται στο χωρικό μοτίβο κατανομής ενέργειας που σχηματίζεται από την υπέρθεση πολλαπλών μοτίβων κατανομής. Γενικά, το μέγεθος του συντελεστή ποιότητας δέσμης M2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κριθεί εάν η έξοδος λέιζερ οπτικών ινών είναι μονοτροπική ή πολυτροπική: M2 μικρότερο από 1,3 είναι ένα καθαρό μονοτροπικό λέιζερ, M2 μεταξύ 1,3 και 2,0 είναι ένα σχεδόν μονοτροπικό λέιζερ (λίγων τρόπων λειτουργίας) και M2 είναι μεγαλύτερο από 2,0. Για πολυτροπικά λέιζερ.
Επειδήσυγκόλληση με λέιζερείναι ουσιαστικά μια διαδικασία μετατροπής φωτός σε θερμότητα, στην οποία εμπλέκονται αρκετές βασικές παράμετροι: ποιότητα δέσμης (BBP, M2, γωνία απόκλισης), πυκνότητα ενέργειας, διάμετρος πυρήνα, μορφή κατανομής ενέργειας, προσαρμοστική κεφαλή συγκόλλησης, επεξεργασία. Τα παράθυρα διεργασίας και τα επεξεργάσιμα υλικά χρησιμοποιούνται κυρίως για την ανάλυση και σύγκριση πηγών φωτός λέιζερ από αυτές τις κατευθύνσεις.
Σύγκριση μονότροπων και πολύτροπων λέιζερ
Ορισμός μονότροπου και πολύτροπου τρόπου:
Η μονότροπη λειτουργία αναφέρεται σε ένα μοναδικό μοτίβο κατανομής ενέργειας λέιζερ σε ένα δισδιάστατο επίπεδο, ενώ η πολυτροπική λειτουργία αναφέρεται στο χωρικό μοτίβο κατανομής ενέργειας που σχηματίζεται από την υπέρθεση πολλαπλών μοτίβων κατανομής. Γενικά, το μέγεθος του συντελεστή ποιότητας δέσμης M2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κριθεί εάν η έξοδος λέιζερ οπτικών ινών είναι μονοτροπική ή πολυτροπική: M2 μικρότερο από 1,3 είναι ένα καθαρό μονοτροπικό λέιζερ, M2 μεταξύ 1,3 και 2,0 είναι ένα σχεδόν μονοτροπικό λέιζερ (λίγων τρόπων λειτουργίας) και M2 είναι μεγαλύτερο από 2,0. Για πολυτροπικά λέιζερ.
Όπως φαίνεται στο σχήμα: Το Σχήμα β δείχνει την κατανομή ενέργειας μιας μόνο βασικής λειτουργίας, και η κατανομή ενέργειας σε οποιαδήποτε κατεύθυνση που διέρχεται από το κέντρο του κύκλου έχει τη μορφή μιας Γκαουσιανής καμπύλης. Το Σχήμα α δείχνει την κατανομή ενέργειας πολλαπλών λειτουργιών, η οποία είναι η χωρική κατανομή ενέργειας που σχηματίζεται από την υπέρθεση πολλαπλών λειτουργιών ενός μόνο λέιζερ. Το αποτέλεσμα της υπέρθεσης πολλαπλών λειτουργιών είναι μια καμπύλη επίπεδης κορυφής.
Κοινά μονότροπα λέιζερ: IPG YLR-2000-SM, SM είναι η συντομογραφία του Single Mode. Οι υπολογισμοί χρησιμοποιούν ευθυγραμμισμένη εστίαση 150-250 για τον υπολογισμό του μεγέθους του σημείου εστίασης, η πυκνότητα ενέργειας είναι 2000W και η πυκνότητα ενέργειας εστίασης χρησιμοποιείται για σύγκριση.
Σύγκριση μονοτροπικού και πολυτροπικούσυγκόλληση με λέιζερυπάρχοντα
Μονότροπο λέιζερ: μικρή διάμετρος πυρήνα, υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, ισχυρή ικανότητα διείσδυσης, μικρή ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα, παρόμοια με ένα κοφτερό μαχαίρι, ιδιαίτερα κατάλληλο για συγκόλληση λεπτών πλακών και συγκόλληση υψηλής ταχύτητας, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί με γαλβανόμετρα για την επεξεργασία μικροσκοπικών εξαρτημάτων και εξαρτημάτων υψηλής ανακλαστικότητας (εξαιρετικά ανακλαστικά μέρη), αυτιά, συνδετικά κομμάτια κ.λπ.), όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα, το μονότροπο έχει μικρότερη κλειδαρότρυπα και περιορισμένο όγκο εσωτερικών μεταλλικών ατμών υψηλής πίεσης, επομένως γενικά δεν έχει ελαττώματα όπως εσωτερικούς πόρους. Σε χαμηλές ταχύτητες, η εμφάνιση είναι τραχιά χωρίς να φυσάει προστατευτικός αέρας. Σε υψηλές ταχύτητες, προστίθεται προστασία. Η ποιότητα επεξεργασίας αερίου είναι καλή, η απόδοση είναι υψηλή, οι συγκολλήσεις είναι ομαλές και επίπεδες και ο ρυθμός απόδοσης είναι υψηλός. Είναι κατάλληλο για συγκόλληση σε στοίβα και συγκόλληση διείσδυσης.
Πολλαπλών λειτουργιών λέιζερ: Μεγάλη διάμετρος πυρήνα, ελαφρώς χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από το μονοτροπικό λέιζερ, αμβλύ μαχαίρι, μεγαλύτερη κλειδαρότρυπα, παχύτερη μεταλλική δομή, μικρότερη αναλογία βάθους προς πλάτος και με την ίδια ισχύ, το βάθος διείσδυσης είναι 30% χαμηλότερο από αυτό του μονοτροπικού λέιζερ, επομένως είναι κατάλληλο για χρήση. Κατάλληλο για επεξεργασία συγκόλλησης με άκρη και επεξεργασία παχιάς πλάκας με μεγάλα κενά συναρμολόγησης.
Αντίθεση λέιζερ σύνθετου δακτυλίου
Υβριδική συγκόλληση: Η δέσμη λέιζερ ημιαγωγών με μήκος κύματος 915nm και η δέσμη λέιζερ οπτικών ινών με μήκος κύματος 1070nm συνδυάζονται στην ίδια κεφαλή συγκόλλησης. Οι δύο δέσμες λέιζερ είναι ομοαξονικά κατανεμημένες και τα εστιακά επίπεδα των δύο δεσμών λέιζερ μπορούν να ρυθμιστούν ευέλικτα, έτσι ώστε το προϊόν να έχει και ημιαγωγούς.συγκόλληση με λέιζερδυνατότητες μετά τη συγκόλληση. Το αποτέλεσμα είναι φωτεινό και έχει το βάθος των ινώνσυγκόλληση με λέιζερ.
Οι ημιαγωγοί χρησιμοποιούν συχνά ένα μεγάλο φωτεινό σημείο άνω των 400 μm, το οποίο είναι κυρίως υπεύθυνο για την προθέρμανση του υλικού, την τήξη της επιφάνειας του υλικού και την αύξηση του ρυθμού απορρόφησης του λέιζερ ινών από το υλικό (ο ρυθμός απορρόφησης του λέιζερ από το υλικό αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία).
Δακτυλιοειδές λέιζερ: Δύο μονάδες λέιζερ οπτικών ινών εκπέμπουν φως λέιζερ, το οποίο μεταδίδεται στην επιφάνεια του υλικού μέσω μιας σύνθετης οπτικής ίνας (δακτυλιοειδής οπτική ίνα εντός κυλινδρικής οπτικής ίνας).
Δύο δέσμες λέιζερ με δακτυλιοειδή κηλίδα: ο εξωτερικός δακτύλιος είναι υπεύθυνος για την επέκταση του ανοίγματος της κλειδαρότρυπας και την τήξη του υλικού, και το λέιζερ εσωτερικού δακτυλίου είναι υπεύθυνο για το βάθος διείσδυσης, επιτρέποντας συγκόλληση με εξαιρετικά χαμηλό πιτσίλισμα. Οι διάμετροι του πυρήνα ισχύος του λέιζερ εσωτερικού και εξωτερικού δακτυλίου μπορούν να αντιστοιχιστούν ελεύθερα, και η διάμετρος του πυρήνα μπορεί να αντιστοιχιστεί ελεύθερα. Το παράθυρο διεργασίας είναι πιο ευέλικτο από αυτό μιας μόνο δέσμης λέιζερ.
Σύγκριση φαινομένων σύνθετης-κυκλικής συγκόλλησης
Δεδομένου ότι η υβριδική συγκόλληση είναι ένας συνδυασμός συγκόλλησης θερμικής αγωγιμότητας ημιαγωγών και συγκόλλησης βαθιάς διείσδυσης οπτικών ινών, η διείσδυση του εξωτερικού δακτυλίου είναι πιο ρηχή, η μεταλλογραφική δομή είναι πιο αιχμηρή και λεπτή. Ταυτόχρονα, η εμφάνιση είναι θερμική αγωγιμότητα, η λιωμένη λίμνη έχει μικρές διακυμάνσεις, μεγάλο εύρος και η λιωμένη λίμνη είναι πιο σταθερή, αντανακλώντας σε μια πιο ομαλή εμφάνιση.
Δεδομένου ότι το λέιζερ δακτυλίου είναι ένας συνδυασμός συγκόλλησης βαθιάς διείσδυσης και συγκόλλησης βαθιάς διείσδυσης, ο εξωτερικός δακτύλιος μπορεί επίσης να παράγει βάθος διείσδυσης, το οποίο μπορεί να επεκτείνει αποτελεσματικά το άνοιγμα της κλειδαρότρυπας. Η ίδια ισχύς έχει μεγαλύτερο βάθος διείσδυσης και παχύτερη μεταλλογραφία, αλλά ταυτόχρονα, η σταθερότητα της λιωμένης δεξαμενής είναι ελαφρώς μικρότερη από ό,τι η διακύμανση του ημιαγωγού οπτικών ινών είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από αυτή της σύνθετης συγκόλλησης και η τραχύτητα είναι σχετικά μεγάλη.
Ώρα δημοσίευσης: 20 Οκτωβρίου 2023
