Një udhëzues për bazat e saldimit me lazer

Bazat e saldimit me lazer

Saldimi me lazer është një proces pa kontakt që kërkon qasje në zonën e saldimit nga njëra anë e pjesëve që saldohen.

• Saldimi formohet pasi drita intensive e lazerit e ngroh me shpejtësi materialin - zakonisht llogaritet në mili sekonda.

• Zakonisht ekzistojnë 3 lloje saldimesh:

– Mënyra e përcjelljes.

– Mënyra e përcjelljes/depërtimit.

– Mënyra e depërtimit ose e vrimës së çelësit.

• Saldimi në mënyrën e përcjelljes kryhet me densitet të ulët të energjisë duke formuar një copë saldimi që është i cekët dhe i gjerë.

• Modaliteti i përcjelljes/depërtimit ndodh në densitet të mesëm të energjisë dhe tregon më shumë depërtim sesa modaliteti i përcjelljes.

• Saldimi me penetrim ose me vrima të çelësit karakterizohet nga saldime të ngushta të thella.

– Në këtë modalitet, drita lazer formon një filament të materialit të avulluar, i njohur si "vrima e çelësit" që shtrihet në material dhe siguron kanal që drita lazer të shpërndahet në mënyrë efikase në material.

– Kjo shpërndarje e drejtpërdrejtë e energjisë në material nuk mbështetet në përçueshmëri për të arritur depërtimin, dhe kështu minimizon nxehtësinë në material dhe zvogëlon zonën e prekur nga nxehtësia.

Saldimi me përçueshmëri

• Lidhja e përçueshmërisë përshkruan një familje procesesh në të cilat fokusohet rrezja lazer:

– Për të dhënë një densitet fuqie të rendit prej 10³ Wmm⁻²

– Ai bashkon materialin për të krijuar një bashkim pa avullim të konsiderueshëm.

• Saldimi me përçueshmëri ka 2 mënyra:

– Ngrohje direkte

– Transmetimi i energjisë.

Nxehtësia e drejtpërdrejtë

• Gjatë ngrohjes direkte,

– Rrjedha e nxehtësisë rregullohet nga përçueshmëria termike klasike nga një burim nxehtësie sipërfaqësore dhe saldimi bëhet nga shkrirja e pjesëve të materialit bazë.

• Saldimet e para të përçueshmërisë u bënë në fillim të viteve 1, përdorën rubin me pulsim të ulët dhe CO2 lazer për lidhës tela.

• Saldimet me përçueshmëri mund të bëhen në një gamë të gjerë metalesh dhe lidhjesh në formën e telave dhe fletëve të holla në konfigurime të ndryshme duke përdorur.

- CO2 , Nd:YAG dhe lazer diodë me nivele të fuqisë në rendin e dhjetëra vat.

– Ngrohje direkte me a CO2 Rrezja e lazerit mund të përdoret gjithashtu për saldimet e xhiros dhe prapanicës në fletët e polimerit.

Saldimi me transmision

• Saldimi me transmision është një mjet efikas për bashkimin e polimerëve që transmetojnë rrezatimin afër infra të kuqe të laserëve Nd:YAG dhe diodë.

• Energjia absorbohet nëpërmjet metodave të reja të përthithjes ndërfaqesore.

• Kompozitat mund të bashkohen me kusht që vetitë termike të matricës dhe të armaturës të jenë të ngjashme.

• Mënyra e transmetimit të energjisë së saldimit me përçueshmëri përdoret me materiale që transmetojnë rrezatim afër infra të kuqe, veçanërisht polimere.

• Një bojë thithëse vendoset në ndërfaqen e një nyjeje të prehrit. Boja thith energjinë e rrezes lazer, e cila përçohet në një trashësi të kufizuar të materialit rrethues për të formuar një film ndërfaqësor të shkrirë që ngurtësohet si bashkimi i salduar.

• Lidhjet me prehër me seksion të trashë mund të bëhen pa shkrirë sipërfaqet e jashtme të bashkimit.

• Saldimet me prapanicë mund të bëhen duke e drejtuar energjinë drejt vijës së bashkimit në një kënd përmes materialit në njërën anë të bashkimit, ose nga një skaj nëse materiali është shumë transmetues.

Saldim dhe ngjitje me lazer

• Në proceset e saldimit dhe ngjitjes me lazer, rrezja përdoret për të shkrirë një shtesë mbushëse, e cila lag skajet e bashkimit pa shkrirë materialin bazë.

• Saldimi me lazer filloi të fitonte popullaritet në fillim të viteve 1980 për bashkimin e prizave të komponentëve elektronikë përmes vrimave në bordet e qarkut të printuar. Parametrat e procesit përcaktohen nga vetitë e materialit.

Saldim me lazer me penetrim

• Në densitet të lartë të fuqisë të gjitha materialet do të avullojnë nëse energjia mund të absorbohet. Kështu, gjatë saldimit në këtë mënyrë zakonisht formohet një vrimë nga avullimi.

• Kjo "vrimë" më pas përshkohet përmes materialit me muret e shkrirë që mbyllen pas saj.

• Rezultati është ai që njihet si "saldimi me vrima çelësi. Kjo karakterizohet nga zona e saj e shkrirjes paralele dhe gjerësia e ngushtë.

Efikasiteti i saldimit me lazer

• Një term për të përcaktuar këtë koncept të efikasitetit njihet si "efikasiteti i bashkimit".

• Efikasiteti i bashkimit nuk është një efikasitet i vërtetë në atë që ka njësi prej (mm2 të bashkuara /kJ të ofruara).

– Efikasiteti=Vt/P (reciprociteti i energjisë specifike në prerje) ku V = shpejtësia e përshkimit, mm/s; t = trashësia e salduar, mm; P = fuqia e incidentit, KW.

Efikasiteti i bashkimit

• Sa më e lartë të jetë vlera e efikasitetit të bashkimit aq më pak energji harxhohet në ngrohje të panevojshme.

– Zona e prekur nga nxehtësia më e ulët (HAZ).

– Shtrembërim më i ulët.

• Saldimi me rezistencë është më efikasi në këtë aspekt sepse energjia e shkrirjes dhe HAZ gjenerohet vetëm në ndërfaqen me rezistencë të lartë që do të saldohet.

• Lazeri dhe tufa elektronike gjithashtu kanë efikasitet të mirë dhe densitet të lartë të fuqisë.

Variacionet e procesit

• Saldim me lazer me hark të shtuar.

– Harku nga një pishtar TIG i montuar afër pikës së ndërveprimit të rrezes lazer do të kyçet automatikisht në pikën e nxehtë të krijuar nga lazeri.

– Temperatura e kërkuar për këtë fenomen është rreth 300°C mbi temperaturën përreth.

– Efekti është ose për të stabilizuar një hark që është i paqëndrueshëm për shkak të shpejtësisë së tij kaluese ose për të zvogëluar rezistencën e një harku që është i qëndrueshëm.

– Kyçja ndodh vetëm për harqet me rrymë të ulët dhe rrjedhimisht rrymë katodë të ngadaltë; pra për rryma më të vogla se 80A.

– Harku është në të njëjtën anë të pjesës së punës me lazerin, gjë që lejon dyfishimin e shpejtësisë së saldimit për një rritje modeste të kostos kapitale.

• Saldim me lazer me dy rreze

– Nëse përdoren 2 rreze lazer njëkohësisht, atëherë ekziston mundësia e kontrollit të gjeometrisë së pishinës së saldimit dhe formës së rruazës së saldimit.

– Duke përdorur 2 rreze elektronike, vrima e çelësit mund të stabilizohet duke shkaktuar më pak valë në pishinën e saldimit dhe duke dhënë një depërtim më të mirë dhe formë rruaza.

– Një excimer dhe CO2 Kombinimi i rrezeve lazer tregoi bashkim të përmirësuar për saldimin e materialeve me reflektim të lartë, si alumini ose bakri.

– Lidhja e përmirësuar u konsiderua kryesisht për shkak të:

• ndryshimi i reflektueshmërisë nga valëzimet sipërfaqësore të shkaktuara nga excimer.

• një efekt dytësor që vjen nga bashkimi përmes plazmës së gjeneruar nga excimer.