Дәнекерлеу құрастырмасы
1. Құрастыру алшақтығы және тураланбау
Дәнекерлеу сапасын қамтамасыз ету үшін құрастыру сапасы өте маңызды. Шамадан тыс құрастыру саңылаулары немесе тураланбаған жерлер күйіп кету, нашар дәнекерлеу және толық емес ену сияқты ақауларды оңай тудыруы мүмкін. Филе және түйіспе қосылыстары үшін құрастыру саңылауы мүмкіндігінше аз болуы керек. 8-2 кестеде қолмен лазерлік автогенді дәнекерлеу кезіндегі саңылаулар мен тураланбаған жерлерге қойылатын талаптар көрсетілген.
Дайындаманың өлшемдерін қамтамасыз ету, деформацияны азайту және дәнекерлеу кезінде бұралу деформациясына байланысты дәнекерленетін аймақтың дұрыс орналаспауын болдырмау үшін, әдетте дәнекерлеу алдында жабысқақ дәнекерлеу қажет. Құрастыру жабысқақ дәнекерлеу үшін формальды дәнекерлеумен бірдей процесс әдісі қолданылады. Жапсырма дәнекерлеулерінің ұзындығы 20-30 мм, ал жабысқақ дәнекерлеуге қойылатын сапа талаптары (мысалы, ену тереңдігі мен ені) формальды дәнекерлеуге қойылатын талаптардан төмен. Әдетте жабысқақ дәнекерлеу үшін формальды дәнекерлеуге қарағанда жылдамырақ жүру жылдамдығы қолданылады. Жапсырма дәнекерлеулерінің сенімді қосылуын қамтамасыз ету үшін жабысқақ дәнекерлеулер жалпақ, ұзын және жұқа болуы керек және шамадан тыс үлкен, кең немесе биік болмауы керек. Жапсырма дәнекерлеулері тотығуды болдырмау үшін тиісті қорғанысты қажет етеді.
3. Бекіткіштер мен қысқыштар
Лазерлік дәнекерлеу көбінесе қолданыладыжұқа пластиналы дәнекерлеуЖұқа пластиналы дәнекерлеу кезінде дәнекерлеу әдетте дайындаманың алдыңғы жағында орындалады, артқы жағында жақсы пішінделген артқы дәнекерлеуге қол жеткізу үшін жеткілікті балқу болады. Параметрлерді таңдау үшін: төмен жылу кірісі артқы жағында толық балқудың болмауына әкелуі мүмкін; артқы жағында толық енуді қамтамасыз ете отырып, жоғары жылу кірісі балқытылған металдың ауырлығына немесе дайындаманың қалыңдығына қатысты пропорционалды емес балқу еніне байланысты күйіп кетуге әкелуі мүмкін. Күйіп кетудің алдын алу үшін, егер дайындама қысуға мүмкіндік берсе, жұқа пластиналы дәнекерлеу кезінде дайындаманы қысу үшін бекіткіштерді пайдалану керек - алдыңғы жағын басып, артқы жағына мыс немесе тот баспайтын болаттан жасалған тірек пластинасын қою керек. Бұл құрастыру саңылауларының өзгеруіне немесе дәнекерлеу деформациясынан туындаған сәйкессіздікке жол бермейді және термиялық құлауды болдырмайды. Құрылымдық себептерге байланысты дайындаманың аймақтар бойынша жылу таралуы біркелкі болмаған кезде, жылу таралуын теңестіру үшін бекіткіштерді пайдалану да тиімді, бұл алдыңғы және артқы жағында бірдей өлшемдегі дәнекерлеулерді қалыптастыруға бағытталған.
Дәнекерлеу параметрлерін таңдау
Жалпы, лазерлік пісіру параметрлеріне лазер қуаты, лазер импульсінің ені, дефокустау мөлшері, пісіру жылдамдығы және қорғаныш газы жатады.
1. Лазерлік қуат
Лазерлік дәнекерлеуде шекті лазерлік қуат тығыздығы бар. Бұл шекті деңгейден төмен ену тереңдігі таяз; жеткенде немесе асып кеткенде, ену тереңдігі айтарлықтай артады. Плазма тек дайындамадағы лазерлік қуат тығыздығы шекті деңгейден асқанда ғана пайда болады, бұл тұрақты терең ену дәнекерлеуін көрсетеді. Шекті деңгейден төмен тек беткі балқу орын алады (тұрақты жылу өткізгіштік дәнекерлеу). Кілт тесіктерінің пайда болуының маңызды шартына жақын жерде терең ену және жылу өткізгіштік дәнекерлеу кезектесіп жүреді, бұл ену тереңдігінің үлкен ауытқулары бар тұрақсыз процесске әкеледі. Лазерлік қуат лазерлік өңдеудегі ең маңызды параметрлердің бірі және дәнекерлеу тереңдігінің негізгі анықтаушысы болып табылады. Белгіленген фокусталған нүкте диаметрі үшін лазерлік қуат тығыздығы лазерлік қуатқа пропорционалды: жоғары қуат ену тереңдігін және дәнекерлеу жылдамдығын арттырады. Дегенмен, шамадан тыс қуат балқытылған бассейннің қатты қызып кетуіне әкеледі, дәнекерлеу енін және жылу әсер ететін аймақты (HAZ) арттырады және көбірек шашырауға әкеледі, бұл дәнекерлеу линзасын ластауы мүмкін. Жоғары қуатпен беткі қабатты қайнау температурасына дейін қыздырып, микросекунд ішінде айтарлықтай булануға болады, бұл оны бұрғылау, кесу және гравировка сияқты материалды кетіру процестері үшін өте қолайлы етеді. Төмен қуатпен беттің қайнау температурасына жетуі миллисекундты алады, ал астыңғы қабат беттік булану алдында ериді, бұл жақсы балқыту дәнекерлеуін жеңілдетеді.
2. Лазерлік импульс ені
Лазерлік импульс ені немесе «импульс ені» импульсті лазерлік пісірудегі негізгі параметр болып табылады. Ол ену тереңдігімен және HAZ арқылы анықталады: ұзын импульс ендері HAZ-ды арттырады, ал ену тереңдігі импульс енінің квадрат түбірімен артады. Дегенмен, ұзын импульс ендері шың қуатын азайтады, сондықтан олар әдетте жылу өткізгіштік пісіру үшін қолданылады, кең, таяз пісірулерді құрайды - әсіресе жұқа және қалың пластиналардың тізе қосылыстарына жарамды. Дегенмен, төмен шың қуаты шамадан тыс жылу енін тудырады және әрбір материалдың максималды ену тереңдігі үшін оңтайлы импульс ені бар.
3. Фокусты алып тастау мөлшерін таңдау
Фокусталған нүктенің орналасуы өте маңыздылазерлік балқыту дәнекерлеуіФокус дайындама бетінің үстінде болған кезде, ену тереңдігі аз болады, бұл терең ену дәнекерлеуді қиындатады. Фокус бетінің астында болған кезде, дайындама ішіндегі қуат тығыздығы бетіне қарағанда жоғары болады, бұл балқу мен буланудың күштірек болуына ықпал етеді, бұл энергияның дайындама бетіне тереңірек өтуіне және ену тереңдігін арттыруға мүмкіндік береді. Дефокустаудың екі режимі бар: оң дефокустау (дайындама бетінің үстіндегі фокустау жазықтығы) және теріс дефокустау (дайындама бетінің астындағы фокустау жазықтығы). Іс жүзінде үлкен ену тереңдігін қажет ететін қалың пластиналар үшін теріс дефокустау қолданылады, лазерлік фокус әдетте дайындама бетінен 1-2 мм төмен болады. Жұқа пластиналар үшін оң дефокустау қолданылады, фокус бетінен 1-1,5 мм жоғары болады.
4. Дәнекерлеу жылдамдығы
Басқа параметрлер бекітілген кезде, дәнекерлеу жылдамдығы артқан сайын ену тереңдігі азаяды, ал тиімділігі артады. Шамадан тыс жоғары жылдамдықтар ену талаптарына сай келмейді; шамадан тыс төмен жылдамдықтар шамадан тыс балқуға, кең дәнекерлеуге, HAZ қызып кетуіне және ыстық жарылу үрдісінің жоғарылауына әкеледі.импульсті лазерлік дәнекерлеу, жылдамдық сонымен қатар максималды импульс жиілігімен және қажетті нүктелік қабаттасумен анықталады — әрбір кейінгі импульстік нүкте белгілі бір дәрежеде қабаттасуы керек. Осылайша, берілген лазерлік қуат пен материалдың қалыңдығы үшін белгілі бір жылдамдықта максималды ену тереңдігіне қол жеткізілетін оңтайлы жылдамдық диапазоны бар.
5. Қорғаныс газы
Инертті газдар көбінесе лазерлік дәнекерлеу кезінде балқытылған бассейнді қорғау үшін қолданылады. Кейбір материалдар беттік тотығудан қорғауды қажет етпеуі мүмкін, бірақ көптеген қолданбаларда қорғау қажет. Дәстүрлі түрде, тотығудың алдын алу үшін алюминий қорытпасымен лазерлік дәнекерлеу үшін Ar, N₂ және He қолданылады. Теориялық тұрғыдан алғанда, He ең жеңіл және ең жоғары иондану энергиясы бар, бірақ төмен қуатта және жоғары жылдамдықта плазма әлсіз, бұл газдар арасындағы айырмашылықтарды азайтады. Зерттеулер көрсеткендей, бірдей жағдайларда N₂ Al-мен экзотермиялық реакцияларға байланысты кілт тесіктерінің пайда болуын оңайырақ тудырады; нәтижесінде пайда болған Al-NO үштік қосылыстары лазерлік сіңіруді жоғарылатады. Дегенмен, таза N₂ дәнекерлеулерде сынғыш Al-N фазалары мен кеуектерін түзеді. Инертті газдар жеңіл болғандықтан, кеуектерді тудырмай шығады, бұл аралас газдарды тиімдірек етеді. Жақында Ar-O₂ және N₂-O₂ қоспаларын пайдаланып Al лазерлік дәнекерлеу бойынша зерттеулер көбейді.
6. Материалды сіңіру
Лазер энергиясының материалдық сіңірілуі сіңіру, шағылыстыру, жылу өткізгіштік, балқу температурасы және булану температурасы сияқты қасиеттерге байланысты, ал сіңіру ең маңызды болып табылады. Жұтылуға әсер ететін факторларға мыналар жатады:
Электрлік кедергі: Жылтыратылған беттер үшін сіңірушілік температураға байланысты өзгеретін кедергінің квадрат түбіріне пропорционалды.
Беткі жағдайы: сіңіруге және осылайша дәнекерлеу нәтижелеріне айтарлықтай әсер етеді.
Қолмен талшықты лазермен дәнекерлеуге арналған пайдалану кеңестері мен тыйымдар
1. Доғалық сәулеленуден аулақ болыңыз
Қолмен ұсталатын талшықты лазерлік дәнекерлеу машиналарыШығу қуаты 1000 Вт-тан асатын (үлгісіне байланысты) (1080±3)нм сәуле шығаратын 4-сыныпты талшықты лазерлерді пайдаланыңыз. Тікелей немесе жанама әсер ету көзге немесе теріге зақым келтіруі мүмкін. Көрінбесе де, сәуле торлы қабыққа немесе қасаң қабыққа қайтымсыз зақым келтіруі мүмкін. Лазер жұмыс істеп тұрған кезде әрқашан сертификатталған лазерлік қауіпсіздік көзілдірігін киіңіз. Лазер қосулы тұрған кезде, тіпті көзілдірікпен де, шығыс басына ешқашан тікелей қарамаңыз.
2. Дәнекерлеу параметрлерін орнату
Сенсорлық экранға төмен лазер қуатын орнатыңыз (8-2 суретте көрсетілгендей). Дәнекерлеу басының мыс саптамасын дайындамаға қойып, дәнекерлеу үшін лазер шығару үшін алау қосқышын басыңыз. Типтік параметрлер: лазер жиілігі 5000 Гц, гальванометр жылдамдығы 300–600, газ кідірісі >100 мс, үздіксіз сәуле шығару үшін 100% жұмыс циклі. Дәнекерлеу енін құрастыру саңылауларына негіздеп реттеңіз; қуат 0–1000 Вт аралығында реттеледі (максимумның 0–100%). Параметрлерді енгізгеннен кейін, «OK» түймесін басып, параметрлер күшіне енуі үшін сақтаңыз.
4. Дәнекерлеу жылдамдығын шамадан тыс арттырмаңыз
Дәнекерлеу тігістері лазер көзін жылжыту арқылы түзіледі (8-3 суретті қараңыз). Тереңдігі мен ені жылдамдық пен қуатқа байланысты, әдеттегі жылдамдықтары 1-3 м/мин, бұл тегіс, қабыршақсыз беттерді түзеді, арақатынасы <1. Тұрақты ток пен кернеу үшін жылдамдықтың өзгеруі жылу кірісіне тікелей әсер етеді, ену мен енін өзгертеді. Шамадан тыс жоғары жылдамдықтар қыздырудың жеткіліксіздігіне әкеледі, бұл енудің төмендеуіне, енінің тарылуына, астыңғы кесілуіне, тесіктердің болмауына және толық емес енуіне әкеледі.
Механикалық тазалау: Ашық ақ түске жеткенше оксидтерді кетіру үшін тот баспайтын болаттан жасалған щеткаларды немесе пневматикалық дөңгелектерді пайдаланыңыз. Жылтыратудан кейін бірден дәнекерлеңіз; егер дәнекерлеу 36 сағаттан астам кешіктірілсе, қайта жылтыратыңыз.
Химиялық тазалау: Химиялық реакцияларды қолдана отырып, оксидтерді кетіріңіз (әдістер материалға байланысты өзгереді). 8-3 кестеде алюминий қорытпаларын химиялық тазалау әдістері көрсетілген. Майды/шаңды органикалық еріткіштермен (бензин, изопропил спирті) жібіту, сүрту және кептіру арқылы кетіріңіз.
5. Кеуектілікті азайтыңыз
Алюминий қорытпасынан жасалған лазерлік дәнекерлеуде сутегі тесіктері жиі кездеседі. Беткі ылғалды, майды және оксидтерді кетіру арқылы оларды азайтыңыз. Балқытылған бассейннің салқындату уақытын ұзарту (импульс енін арттыру арқылы) газдардың шығуына көмектеседі, себебі лазерлік дәнекерлеудің жылдам термиялық циклі газдың бөлінуін шектейді. Фокустау немесе теріс дефокустау позицияларынан аулақ болыңыз, мұнда балқытылған бассейннің қарқынды реакциялары және қорытпаның булануы кеуектілікті арттырады; булануды азайту үшін реттелмеген дефокустау арқылы жұмсақ энергияны пайдаланыңыз.
6. Алауды ұстап тұруға назар аударыңыз
Қолмен жұмыс істейтін лазерлік шамдар (8-4 суретті қараңыз) TIG шамдарына қарағанда ауыр және қалың кабельдері бар, бұл оператордың шаршауына әкеледі. Ұзақ уақыт пісіру үшін шамды екі қолыңызбен ұстаңыз, саптаманы дайындамаға тигізіп тұрыңыз, дәнекерлеуді көзбен туралаңыз және шамды өзіңізге қарай біртіндеп тартыңыз. Шаршау мен қосылыстар санын азайту үшін дәнекерлеу орнына негізделген қалыпта реттеңіз.
7. Лазерлік жарақаттардың алдын алыңыз
Дұрыс пайдаланбау апаттарға әкелуі мүмкін. Келесі ережелерді орындаңыз:
Жұмыс кезінде лазер шығыс басына ешқашан қарамаңыз.
Қолданбаңызталшықты лазерлеркүңгірт/қараңғы ортада.
Құрылғы қосулы тұрғанда, ешқашан фонарьды адамдарға бағыттамаңыз.
Дәнекерлеу алаңынан 3 м қашықтықта металл тосқауылдарды қолданыңыз.
Дәнекерлеу аймағына тек операторлардың кіруін шектеңіз.
Қорғаныш құралдарын (сертификатталған көзілдірік, маска, қолғап) киіңіз. Лазер қосулы тұрғанда, тіпті көзілдірікпен болса да, шығыс басына ешқашан қарамаңыз.
Шам мен кабельді абайлап ұстаңыз (ең аз иілу радиусы > 200 мм).
Пайдаланылмаған кезде лазерлік сәулелену кілтін өшіріңіз.
Тиімді газдан қорғау үшін саптаманың сапасын қамтамасыз етіңіз:
Тегіс ішкі қабырғалар, лазермен концентрлі.
Оттың тұрақты қозғалысын қамтамасыз ету үшін деформацияланған форсункаларды дереу ауыстырыңыз.
Саптама саңылауының өлшемі (8-6 суретті қараңыз) дәнекерлеу сапасына әсер етеді: үлкенірек саңылаулар газ ағынын арттырады, қатаюды жеделдетеді және кеуектілік/жарылу қаупін арттырады.
8. Жарылуға сезімтал қорытпалар үшін жоғары жылдамдықтардан аулақ болыңыз
Қолмен лазермен дәнекерлеуавтогенді, сымсыз, тербелмелі гальванометрлік алауларды пайдаланады. Жоғары жылдамдықтар енуді азайтады, дәнекерлеуді тарылтады, кесілуді тудырады және қорғаныш газының жабынын бұзады, бұл қорғанысты нашарлатады. Жарыққа сезімтал қорытпалар үшін төмен жылдамдықтарды пайдаланыңыз.
9. Біріктіру сапасын қамтамасыз етіңіз
Температура айырмашылықтары және сымсыз дәнекерлеу күйікке, кратерлерге немесе кратер жарықтарына әкелуі мүмкін. Тоқтауларды азайту үшін үздіксіз дәнекерлеңіз; егер тоқтаулар сөзсіз болса (мысалы, позицияның өзгеруі, сегменттелген дәнекерлеу), кратерлердің алдын алу үшін тоқтамас бұрын аздап баяулаңыз (10 мм). Қабаттасу және сапаны қамтамасыз ету үшін алдыңғы кратердің артынан 20 мм қайта іске қосыңыз.
10. Алаудың дұрыс қозғалысын қадағалаңыз
Жалынды өзіңізге қарай (алыстан жақынға қарай) бүйірлік тербеліссіз тартыңыз. Дәнекерлеудің біркелкі қалыптасуын бақылай отырып, тұрақты жылдамдықты сақтаңыз. Тік дәнекерлеу үшін жылдам қатаюды қамтамасыз ету және тұрақты қозғалысты қамтамасыз ету үшін төмен қарай қозғалысты пайдаланыңыз (жоғары емес).
11. Тізбектей дәнекерленген жерлерде кесіліп қалудан, кішкентай филелерден және құлап қалудан аулақ болыңыз
Тізбектей дәнекерлеу үшін лазердің түсу бұрышын гальванометр тік пластинаның 2/3 бөлігін жабатындай етіп реттеңіз (8-7 суретті қараңыз). Бұл жылу өткізгіштік арқылы тік пластинаны (толтырғыш ретінде) және негізгі пластинаның 1/3 бөлігін балқытады, салқындағаннан кейін жеткілікті өлшемді дәнекерлеуді қалыптастырады. Нашар тізбектей дәнекерлеу қосылыстың беріктігін әлсіретеді, жарықшақтарға төзімділікті төмендетеді немесе құрылымның бұзылуына әкеледі - астыңғы кесуден аулақ болыңыз.
12. Алюминий қорытпасынан дәнекерлеу кезінде шағылыстыруды азайту
Алюминий лазер энергиясының 60–98%-ын шағылыстырады. Шағылыстыру балқу температурасында күрт төмендейді және балқыған кезде тұрақтанады. Жұтылу түсу бұрышының артуымен төмендейді; максималды жұтылу қалыпты түсу кезінде болады (линзаны қорғау үшін реттеңіз). Механикалық/химиялық тазалау арқылы оксидтерді кетіру арқылы шағылыстыруды азайтыңыз.
13. Қорғаныс газын дұрыс пайдалану
Қорғаныс газы дәнекерлеудің қалыптасуына, енуіне және еніне әсер етеді. Көптеген газдар сапаны жақсартады, бірақ кемшіліктері болуы мүмкін:
Ar: Төмен иондану энергиясы, жоғары плазма түзілуі (лазер тиімділігін төмендетеді), бірақ инертті, арзан және тығыз — балқытылған бассейнді тиімді жабады (жалпы пайдалану үшін өте қолайлы).
N₂: Орташа иондану энергиясы (плазманы Ar-ге қарағанда жақсырақ тотықсыздандырады), бірақ алюминий/көміртекті болатпен әрекеттесіп, сынғыш нитридтер түзеді, бұл беріктіктің төмендеуіне әкеледі (бұл материалдар үшін ұсынылмайды). Нитридтер беріктікті арттыратын тот баспайтын болатқа жарамды.
14. Қорғаныс газының ағын жылдамдығы
Газ форсунка арқылы белгілі бір қысыммен шығарылады. Фоссиланың гидродинамикалық дизайны мен шығыс диаметрі өте маңызды: дәнекерлеуді жабуға жеткілікті үлкен, бірақ турбулентті ағынның (ауаны тартып, кеуектілікті тудыратын) алдын алу үшін шектелген. Қолмен лазерлік дәнекерлеу үшін әдеттегі ағын жылдамдығы 7 л/мин құрайды. Шамадан тыс ағын ластаушы заттарды балқытылған бассейнге араластырады, бұл газдың тазалығын бұзады - дұрыс ағын жылдамдығын таңдаңыз.
15. Лазерлік фокустау позициясы
Фокус позициясы: ең кішкентай нүкте, ең жоғары энергия - пайдалану үшіннүктелік дәнекерлеунемесе энергияны аз қажет ететін, минималды нүкте өлшеміне қойылатын талаптар (8-8 суретті қараңыз).
Теріс дефокустау: Үлкенірек нүкте (фокустан қашықтыққа қарай артады) — терең ену арқылы үздіксіз дәнекерлеуге және терең нүктелі дәнекерлеуге жарамды.
Оң дефокустау: Үлкенірек нүкте (фокустан қашықтыққа қарай артады) — бетті тығыздауға немесе төмен ену жылдамдығымен үздіксіз дәнекерлеуге жарамды.
Толық ену арқылы пісіруді бақылау: Артқы жағындағы түстің аздап өзгеруі жақсы сапаны көрсетеді; айқын белгілер/ену үздіксіз пісіру кезінде шашыраңқылықтарды немесе терең ойықтарды тудырады. Үлгілерге негізделген фокусты, энергияны және толқын пішінін реттеңіз. Күйіп кетпеу үшін жұқа материалдар үшін кішірек нүктелерді пайдаланыңыз.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 21 тамыз
