طريقة عملية اللحام بالليزر

اللحام بالليزر هو طريقة لحام فعالة ودقيقة تستخدم شعاع الليزر عالي الكثافة كمصدر للحرارة.

اللحام بالليزر هو أحد الجوانب الهامة لتطبيق تكنولوجيا معالجة المواد بالليزر.

فيما يلي مقدمة موجزة لعدة طرق عملية.

لوحة 1 لحام لوحة

تتضمن أربع طرق معالجة:

لحام بعقب.

لحام نهاية.

مركز اختراق اللحام;

مركز لحام الانصهار ثقب.

2 خط لحام إلى خط

تتضمن أربع طرق معالجة:

خط لحام إلى خط.

لحام الصليب.

لحام اللفة المتوازية.

لحام على شكل حرف T.

3 لحام من الأسلاك المعدنية ومكونات على شكل كتلة

يمكن للحام بالليزر توصيل الأسلاك بنجاح إلى المكونات المقطوعة ، والتي يمكن أن تكون بأي حجم. عند اللحام ، يجب الانتباه إلى الشكل الهندسي لمكونات أسلاك اللحام.

4 لحام من المعادن المختلفة

يجب أن يعالج لحام أنواع مختلفة من المعادن مجموعة معايير قابلية اللحام وقابلية اللحام.

اللحام بالليزر بين المواد المختلفة مناسب فقط لمجموعات معينة من المواد.

إن اللحام بالليزر غير مناسب لتوصيل مكونات معينة ، ولكن الليزر يمكن أن يكون بمثابة مصدر حراري للنحام الناعم والقاسي ، والذي يتميز أيضًا بمزايا اللحام بالليزر.

هناك طرق مختلفة لاستخدام اللحام بالنحاس ، من بينها اللحام الناعم بالليزر يستخدم بشكل رئيسي للحام لوحات الدوائر المطبوعة ، مناسبة بشكل خاص لتقنية تجميع مكونات الرقاقات.

العوامل التي تؤثر على جودة اللحام بالليزر

اللحام بالليزر هو عملية يقوم فيها شعاع الليزر عالي الطاقة بإشعاع قطعة عمل ، مما يسبب زيادة حادة في درجة حرارة العمل ، مما يؤدي إلى ذوبان قطعة العمل وإعادة الانضمام لتشكيل مفصل دائم.

لحام الليزر لديه قوة القص أفضل وقوة المسيل للدموع.

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على جودة اللحام بالليزر. بعضها غير مستقر للغاية وله قدر كبير من عدم الاستقرار. كيفية ضبط هذه المعلمات والتحكم فيها بشكل صحيح للحفاظ عليها ضمن النطاق الصحيح لعملية اللحام بالليزر المستمر عالي السرعة ، لضمان جودة اللحام. تعد موثوقية وثبات تشكيل اللحام من القضايا المهمة المتعلقة بتطبيق تكنولوجيا اللحام بالليزر وتصنيعها.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على جودة اللحام بالليزر هي معدات اللحام وحالة الشغل ومعلمات العملية.

1. معدات اللحام

أهم متطلبات الجودة للليزر هي وضع الشعاع ، طاقة الخرج ، والاستقرار.

كلما انخفض ترتيب نمط الحزمة ، كلما كان أداء تركيز الحزمة أفضل ، كلما كانت البقعة أصغر ، زادت كثافة الطاقة تحت نفس قوة الليزر ، وكلما زاد عمق وعرض التماس اللحام.

بشكل عام ، مطلوب وضع قاعدة (TEM00) أو وضع ترتيب منخفض ، وإلا فإنه من الصعب تلبية متطلبات اللحام بالليزر عالي الجودة.

في الوقت الحالي ، لا يزال من الصعب استخدام الليزر في الصين للحام بالليزر من حيث جودة الحزمة وثبات خرج الطاقة.

من منظور الأوضاع الخارجية ، فإن جودة أشعة الليزر واستقرار طاقة الخرج مرتفعة بالفعل ولن تصبح مشكلة في اللحام بالليزر.

أكبر عامل يؤثر على جودة اللحام في الأنظمة البصرية هو عدسات التركيز ، التي تستخدم عادة الطول البؤري بين من من من من من ؟ (5in) ومن ومن ثم (7.9in). يعد الطول البؤري الصغير مفيدًا لتقليل قطر نقطة خصر شعاع التركيز ، ولكن كونها صغيرة جدًا يمكن أن تؤدي بسهولة إلى التلوث والتلف أثناء عملية اللحام.

كلما كان طول الموجة أقصر ، كلما كان الامتصاص أعلى.

عادة ، المواد ذات الموصلية الجيدة لها انعكاسية أعلى.

انعكاسية ليزر YAG هي: الفضة ، والألومنيوم ، والنحاس ، و الحديد.

كلما ارتفعت درجة الحرارة ، كلما ارتفع الامتصاص ، مما يدل على علاقة خطية. عموما ، طلاء السطح مع الفوسفات ، أسود الكربون ، الجرافيت ، وما إلى ذلك يمكن تحسين معدل الامتصاص.

2. حالة الشغل

يتطلب اللحام بالليزر دقة عالية لقطعة العمل التي تتم معالجتها وتجميعها ، ومحاذاة صارمة بين نقاط اللحام وخط اللحام ، ولا يوجد تشويه في دقة التجميع الأصلية ومحاذاة نقطة قطعة العمل بسبب حرارة اللحام أثناء عملية اللحام.

هذا لأن بقعة الليزر صغيرة ، وخط اللحام ضيق ، وعموما لا تتم إضافة معدن حشو. إذا كانت فجوة التجميع كبيرة جدًا ، فيمكن أن تمر الحزمة عبر الفجوة ولا يمكنها إذابة المادة الأساسية ، أو تسبب تأثيرًا أو اكتئابًا واضحًا. إذا كان الانحراف بين النقاط كبيرًا قليلاً ، فقد يؤدي إلى انصهار غير كامل أو لحام غير مكتمل.

وبالتالي ، لا ينبغي أن تتجاوز فجوة التجميع وانحراف نقطة التماس لرسو لوح الالتحام العام ، ويجب ألا يتجاوز اختلال المحاذاة: ange.

في الإنتاج الفعلي ، في بعض الأحيان لا يمكن استخدام تكنولوجيا اللحام بالليزر بسبب عدم القدرة على تلبية هذه المتطلبات.

لتحقيق لحام جيد ، يجب التحكم في الفجوات المسموح بها في اللفة والأرداف ضمن نتائج سمك الصفيحة الرقيقة. يتطلب اللحام بالليزر الناجح اتصالًا وثيقًا بين الركائز التي يتم لحامها. وهذا يتطلب تشديد الأجزاء بعناية لتحقيق أفضل النتائج.

3. معلمات اللحام

(1) معلمة اللحام الأكثر أهمية لتأثير طريقة اللحام بالليزر وثبات تشكيل اللحام هي كثافة الطاقة لبقعة الليزر. تأثيره على طريقة اللحام وثبات تشكيل اللحام هو كما يلي.

كثافة طاقة بقعة الليزر ، من الصغيرة إلى الكبيرة ، هي في ترتيب لحام التوصيل الحراري المستقر ، لحام الوضع غير المستقر ، ولحام الاختراق العميق المستقر.

يتم تحديد كثافة طاقة بقعة الليزر بشكل أساسي بواسطة طاقة الليزر وموضع تركيز الحزمة تحت وضع شعاع معين والطول البؤري لمرآة التركيز.

كثافة طاقة الليزر تتناسب مباشرة مع قوة الليزر.

توجد قيمة مثلى لتأثير الموقع البؤري.

عندما يكون تركيز الشعاع في موضع معين على سطح قطعة العمل (ضمن نطاق 1-2 ، اعتمادًا على سمك اللوحة ومعلمات) ، يمكن الحصول على التماس اللحام الأكثر مثالية. سيؤدي الانحراف عن موضع التركيز الأمثل هذا إلى زيادة بقعة ضوء سطح قطعة العمل ، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة الطاقة. ضمن نطاق معين ، سوف يسبب تغييرات في شكل عملية اللحام.

تأثير سرعة اللحام على شكل عملية اللحام والأجزاء الثابتة ليس بنفس أهمية قوة الليزر وموضع التركيز. فقط عندما تكون سرعة اللحام مرتفعة للغاية ، لا يمكن الحفاظ على عملية اللحام المستقر للاختراق العميق بسبب المدخلات الحرارية الصغيرة.

أثناء اللحام الفعلي ، يجب اختيار لحام ثابت عميق الاختراق أو لحام توصيل حراري ثابت بناءً على متطلبات موقع اللحام لعمق الاختراق ، لتجنب لحام عدم الاستقرار في الوضع تمامًا.

(2) تأثير معلمات اللحام على عمق الاختراق ضمن نطاق لحام الاختراق العميق.

ضمن نطاق ثابت من لحام الاختراق العميق ، كلما زادت قوة الليزر ، زاد عمق الاختراق ، بعلاقة تبلغ حوالي مرة.

علاوة على ذلك ، كلما زادت سرعة اللحام ، كلما كان عمق الاختراق أكثر ضحالة.

في ظل ظروف معينة من قوة الليزر وسرعة اللحام ، يكون التركيز في الموضع الأمثل عندما يكون عمق الاختراق هو الحد الأقصى. إذا انحرفت عن هذا الموضع ، ينخفض عمق الاختراق ويصبح حتى وضع لحام غير مستقر أو وضع لحام توصيل حراري ثابت.

(3) دور الغازات الواقية

الوظائف الرئيسية للغازات الواقية هي:

حماية قطعة العمل من الأكسدة أثناء عملية اللحام.

حماية عدسة التركيز من تلوث بخار المعدن ورذاذ قطرات سائلة.

تفريق البلازما الناتجة عن لحام الليزر عالية الطاقة.

تبريد قطعة العمل وتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة.

الغاز الواقي عادة ما يكون الأرجون أو الهيليوم ، وإذا كانت الكتلة الظاهرة ليست عالية ، فهو نيتروجين.

ميلها إلى إنتاج البلازما يختلف بشكل كبير: الهيليوم ، بسبب كتلة التأين العالية والتوصيل الحراري السريع ، لديه ميل أقل لإنتاج البلازما في نفس الظروف من الأرجون ، السماح لمزيد من عمق ذوبان.

ضمن نطاق معين ، مع زيادة معدل تدفق الغاز الواقي ، يزداد اتجاه كبح البلازما ، مما يزيد من عمق الذوبان ، لكنها تميل إلى أن تصبح سلسة ضمن نطاق معين.

(4) تحليل قابلية رصد كل معلمة.

من بين معلمات اللحام الأربعة ، سرعة اللحام ومعدل تدفق الغاز التدريع سهلة المراقبة والحفاظ على الاستقرار ، في حين أن قوة الليزر وموضع التركيز هما معلمات قد تتقلب أثناء عملية اللحام ويصعب مراقبتها.

على الرغم من أن طاقة خرج الليزر مستقرة للغاية وسهلة المراقبة ، فإن طاقة الليزر التي تصل إلى قطعة العمل ستتغير بسبب فقدان الدليل البصري ونظام التركيز ، والذي يرتبط بالجودة ، استخدام الوقت ، وتلوث سطح الشغل البصري ، مما يجعل من الصعب مراقبتها وتصبح عاملاً غير مؤكد في جودة اللحام.

يعد موضع تركيز الشعاع أحد العوامل الأكثر صعوبة في المراقبة والتحكم في معلمات اللحام التي تؤثر على جودة تماس اللحام.

في الوقت الحالي ، يلزم إجراء الضبط اليدوي واختبار العمليات المتكررة في الإنتاج لتحديد موضع التركيز المناسب والحصول على عمق الذوبان المطلوب.

ومع ذلك ، بسبب تشوه قطعة العمل ، أو تأثير العدسة الحرارية ، أو المنحنى المكاني متعدد الأبعاد أثناء عملية اللحام ، قد يتغير موضع التركيز وقد يتجاوز النطاق المسموح به.