L-iwweldjar fuq il-post huwa metodu ta' twaħħil b'veloċità għolja u kosteffettiv. Huwa adattat għall-konnessjoni ta' komponenti ta' pjanċa rqiqa b'ġonot ta' fuq li ma jeħtiġux siġillar. Hemm ħafna tipi ta' iwweldjar fuq il-post, bħal iwweldjar fuq il-post b'reżistenza, iwweldjar fuq il-post bl-ark, iwweldjar fuq il-post b'adeżiv,iwweldjar bil-post kompost, u l-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post. Bħalissa, l-iwweldjar bil-post tar-reżistenza jintuża ħafna fil-produzzjoni. Jekk nieħdu l-industrija tal-karozzi bħala eżempju, huma meħtieġa minn 3,000 sa 4,000 post tal-iwweldjar waqt l-assemblaġġ tal-komponenti tal-pannelli tal-karozzerija tal-karozzi, li jeħtieġ minn 250 sa 300 robot, flimkien ma' sistemi ta' kontroll ta' appoġġ u tagħmir awżiljarju ieħor. Madankollu, l-iwweldjar bil-post tar-reżistenza għandu flessibilità fqira. Bl-iżvilupp ekonomiku mgħaġġel, iċ-ċiklu ta' aġġornament tal-forom ġeometriċi u l-istrutturi tal-komponenti tal-karozzi sar qasir ħafna. L-aġġornament ta' prodotti u mudelli ġodda jeħtieġ tip ġdid ta' teknoloġija tal-iwweldjar bil-post li hija effiċjenti u flessibbli. Għalhekk, it-teknoloġija tal-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post saret gradwalment il-fokus tal-attenzjoni u hija mistennija li tiġi applikata b'mod wiesa' fil-produzzjoni industrijali tal-karozzi. Fil-qasam tal-ajruspazju, l-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post qed jiġi ttestjat ukoll bħala teknoloġija alternattiva. Għal żmien twil, il-ġonot tal-lap tal-prodotti tal-ajruspazju ġeneralment użaw l-irbattar, li jinvolvi ħafna proċessi ta' produzzjoni u tagħbija tax-xogħol tqila. Bl-applikazzjoni dejjem tikber ta' materjali ġodda bħal ligi tal-aluminju, ligi tat-titanju, u materjali komposti, l-adozzjoni ta' teknoloġiji ġodda tal-iwweldjar biex jissostitwixxu l-metodi tradizzjonali ta' twaħħil saret xejra mainstream. Dan mhux biss itejjeb l-effiċjenza tal-produzzjoni iżda jnaqqas ukoll il-piż strutturali u jissodisfa r-rekwiżiti ġodda tad-disinn strutturali, li huwa ta' sinifikat kbir għall-prodotti aerospazjali. Il-preċiżjoni għolja u l-flessibbiltà għolja tal-iwweldjar bil-lejżer jagħtuh vantaġġi sinifikanti fil-produzzjoni prattika, speċjalment fl-industrija tal-avjazzjoni, fejn jista' jissostitwixxi proċessi tradizzjonali bħall-iwweldjar bir-reżistenza u l-irbattar.
I. Definizzjoni u Karatteristiċi tal-Iwweldjar bil-Laser Spot
Definizzjoni
L-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post jirreferi għall-proċess ta' tidwib u tgħaqqid ta' biċċiet tax-xogħol bl-użu ta' impuls wieħed tal-lejżer (t > 1ms) jew serje ta' impulsi tal-lejżer fl-istess pożizzjoni.
L-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post huwa bażikament simili għal proċessi oħra tal-iwweldjar bil-lejżer; l-unika differenza hija li m'hemm l-ebda spostament relattiv bejn ir-raġġ tal-lejżer u l-biċċa tax-xogħol waqt l-iwweldjar fuq il-post. L-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post huwa maqsum f'żewġ tipi: iwweldjar b'konduzzjoni termali u iwweldjar b'toqba taċ-ċavetta. Fl-iwweldjar fuq il-post b'konduzzjoni termali, il-lejżer jista' biss idub il-metall mingħajr ma jivvaporizzah. Dan il-metodu huwa aktar adattat għall-iwweldjar ta' metalli bi ħxuna ta' inqas minn 0.5mm, bħall-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post Nd:YAG ta' komponenti elettroniċi. Fl-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post b'toqba taċ-ċavetta, il-lejżer jista' jidħol direttament fl-intern tal-materjal permezz tat-toqba taċ-ċavetta, u b'hekk iżid ir-rata ta' utilizzazzjoni tal-enerġija tal-lejżer u jikseb fond ta' penetrazzjoni akbar. L-iwweldjar tradizzjonali fuq il-post b'reżistenza jdub il-biċċiet tax-xogħol biex jifforma tikek tal-iwweldjar bl-użu tas-sħana tar-reżistenza ġġenerata mill-kurrent elettriku, filwaqt li s-sors tas-sħana tal-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post ġej mir-radjazzjoni tal-lejżer, li tirriżulta f'forom ta' tikek tal-iwweldjar sinifikament differenti.
Il-parametri aġġustabbli tal-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post ġeneralment jinkludu l-qawwa tal-lejżer, il-ħin tal-iwweldjar fuq il-post, u l-ammont ta' defokus. Għall-iwweldjar fuq il-post bl-użu tal-modalità tal-polz, il-parametri jinkludu wkoll il-forma tal-mewġa tal-polz, il-frekwenza, u ċ-ċiklu tad-dazju. Fost dawn, il-qawwa tal-lejżer taffettwa prinċipalment il-fond tal-penetrazzjoni tal-post tal-iwweldjar, filwaqt li l-ħin tal-iwweldjar fuq il-post għandu impatt akbar fuq id-daqs laterali tal-post tal-iwweldjar. Ġeneralment, iktar ma jkun twil il-ħin tal-azzjoni tal-lejżer, iktar ikun kbir id-daqs tal-uċuħ ta' fuq u ta' isfel tal-post tal-iwweldjar u d-daqs tal-wiċċ tal-fużjoni. Il-bidliet fl-ammont ta' defokus jaffettwaw prinċipalment id-dijametru tal-post u d-densità tal-enerġija li jaġixxu fuq il-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol, u b'hekk ikollhom impatt sinifikanti fuq il-forma ġenerali tal-post tal-iwweldjar.
Karatteristiċi
- Bil-lejżer bħala s-sors tas-sħana, l-iwweldjar fuq il-post joffri veloċità għolja, preċiżjoni għolja, input baxx tas-sħana, u deformazzjoni minima tal-biċċa tax-xogħol.
- Il-grad ta' libertà fil-pożizzjonijiet tal-iwweldjar fuq il-post huwa mtejjeb ħafna, u b'hekk jippermetti l-iwweldjar fuq il-post fil-pożizzjonijiet kollha u faċilment jirrealizzaiwweldjar fuq naħa waħda, u b'hekk itejjeb b'mod sinifikanti l-libertà tad-disinn tal-prodott.
- L-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post għandu rekwiżiti baxxi għad-daqs tal-ġonot tal-lap. Hemm restrizzjonijiet minimi fuq parametri bħall-ammont ta' ġonot tal-lap u d-distanza bejn il-punti tal-iwweldjar, u m'hemmx bżonn li jiġi kkunsidrat l-impatt tax-shunting tal-kurrent.
- Għall-iwweldjar ta' pjanċi ta' ħxuna mhux ugwali, materjali differenti, u materjali speċjali (ligi tal-aluminju, folji galvanizzati), l-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post jaħdem aħjar mill-metodi tradizzjonali tal-iwweldjar fuq il-post.
- Ma jeħtieġx numru kbir ta' tagħmir awżiljarju, jista' jadatta malajr għall-bidliet fil-prodott, u jissodisfa d-domandi tas-suq.
II. Analiżi tad-Difetti tal-Iwweldjar bil-Laser Spot
Xquq, pori, u tċediment huma l-aktar difetti komuni fl-iwweldjar bil-lejżer, li huma analizzati wieħed wieħed hawn taħt.
1. Xquq
Ix-xquq huma maqsuma f'xquq tal-wiċċ u xquq lonġitudinali. Ir-rati tat-tisħin u t-tkessiħ waqt l-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post huma veloċi ħafna, u jirriżultaw fi gradjent kbir tat-temperatura bejn iż-żona msaħħna u l-metall tal-madwar, li faċilment iwassal għall-formazzjoni ta' xquq. L-okkorrenza ta' xquq hija relatata mill-qrib mal-materjal; pereżempju, il-ligi tal-aluminju għandhom tendenza ferm ogħla li jixxququ waqt l-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post milli l-istainless steel. Metodu effettiv biex titrażżan il-formazzjoni ta' xquq huwa li tottimizza l-forma tal-mewġa tal-polz biex tikkontrolla r-rata tat-tkessiħ tal-proċess ta' solidifikazzjoni tal-metall u tnaqqas l-istress intern.
2. Pori
Id-difetti porużi (pori) fil-weldjaturi spot bil-lejżer jistgħu jinqasmu f'pori żgħar u pori kbar. Il-pori żgħar huma prinċipalment ikkawżati mit-tnaqqis fis-solubilità tal-idroġenu fil-metall likwidu waqt is-solidifikazzjoni tal-metall, kif ukoll mill-evaporazzjoni rapida tal-metall fit-toqba taċ-ċavetta u t-tfixkil tal-ġabra mdewba. Il-pori kbar huma prinċipalment dovuti għar-rata ta' tkessiħ mgħaġġla wisq waqt l-iwweldjar spot bil-lejżer, li ma tħallix biżżejjed ħin biex il-metall madwar it-toqba taċ-ċavetta jimtela mill-ġdid. Ġeneralment, il-pori żgħar huma suxxettibbli li jiffurmaw fl-iwweldjar spot b'impuls twil, filwaqt li l-pori kbar x'aktarx iseħħu fl-iwweldjar spot b'impuls qasir.
Hemm żewġ postijiet fejn il-pori x'aktarx jidhru fl-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post: wieħed huwa ħdejn iż-żona tal-fużjoni fin-nofs tal-punt tal-iwweldjar, u l-ieħor huwa fl-għerq tal-iwweldjar. Immaġni tat-tidwib maqbuda bir-raġġi-X juru li l-pori ħdejn iż-żona tal-fużjoni huma prinċipalment ikkawżati minn għonq meta t-toqba taċ-ċavetta tingħalaq; għall-pori fl-għerq tal-iwweldjar, dawn huma prinċipalment iffurmati mill-kollass tat-toqba taċ-ċavetta minħabba l-għajbien rapidu tal-lejżer wara l-formazzjoni tat-toqba taċ-ċavetta.
3. Tnaqqis
It-tgħawwiġ huwa fenomenu ovvju fl-iwweldjar bil-lejżer. It-tgħawwiġ ċentrali fuq il-wiċċ tal-punt tal-iwweldjar u l-akkumulazzjoni tal-metall madwaru huma kkawżati mill-forza ta' rkupru ġġenerata mill-vaporizzazzjoni tal-metall li timbotta l-metall likwidu lejn il-wiċċ tal-punt tal-iwweldjar. Matul il-proċess tat-tkessiħ, il-metall akkumulat fuq il-wiċċ jissolidifika malajr u ma jistax jimtela kompletament. Barra minn hekk, it-telf ta' materjal ikkawżat mill-evaporazzjoni rapida tal-metall u t-tixrid huwa fattur ieħor li jikkontribwixxi għat-tgħawwiġ ċentrali. Il-ħin tal-polz għandu impatt sinifikanti kemm fuq it-tgħawwiġ tal-wiċċ tal-punt tal-iwweldjar kif ukoll fuq il-formazzjoni ta' pori. Punti tal-iwweldjar sodisfaċenti jistgħu jinkisbu billi jiġu ottimizzati l-forma tal-mewġa tal-polz u l-ħin.
4. L-Impatt tal-Ammont tad-Defocus fuq il-Punti tal-Weldjatura
Tibdil fl-ammont ta' defokus jibdel direttament id-dijametru tal-post u d-densità tal-enerġija. Meta l-ammont ta' defokus jiżdied kemm fid-direzzjoni negattiva kif ukoll f'dik pożittiva, dan ifisser li d-dijametru tal-post jiżdied u d-densità tal-enerġija tonqos. Waqt l-iwweldjar bil-lejżer, hemm ċerta relazzjoni korrispondenti bejn id-dijametru tal-post u d-daqs tat-toqba taċ-ċavetta inizjali ffurmata mill-lejżer inċident fuq il-biċċa tat-test, filwaqt li d-densità tal-enerġija tiddetermina r-rata ta' espansjoni tal-ġabra mdewba. Meta l-valur assolut tal-ammont ta' defokus ikun żgħir, id-dijametru tal-post tal-lejżer ikun żgħir, id-densità tal-qawwa tal-lejżer tkun għolja, u r-rata ta' espansjoni tal-ġabra mdewba tal-post tal-iwweldjar tkun mgħaġġla, iżda d-dijametru tat-toqba taċ-ċavetta inizjali jkun żgħir. Għall-kuntrarju, meta l-ammont ta' defokus ikun kbir, id-dijametru tat-toqba taċ-ċavetta inizjali jkun kbir, iżda r-rata ta' espansjoni tal-ġabra mdewba tonqos, u d-daqs tal-post tal-iwweldjar li jirriżulta jista' ma jkunx kbir. Għalhekk, waqt il-bidla fl-ammont ta' defokus, l-effett komprensiv tad-dijametru tal-post u d-densità tal-qawwa tal-wiċċ tal-post tal-iwweldjar jiddetermina d-daqs tal-post tal-iwweldjar.
III. Applikazzjoni tat-Teknoloġija tal-Iwweldjar bil-Laser Spot
L-iwweldjar bil-lejżer spot għandu veloċità għolja, fond ta' penetrazzjoni kbir, deformazzjoni minima, u jista' jsir f'temperatura tal-kamra jew taħt kundizzjonijiet speċjali b'tagħmir sempliċi tal-iwweldjar. Barra minn hekk, il-feġġ ta' lejżers tal-polz ta' frekwenza għolja (bi frekwenza ogħla minn 40 pulsazzjoni kull sekonda) ippermetta l-applikazzjoni wiesgħa tal-iwweldjar bil-lejżer spot fl-assemblaġġ u l-iwweldjar ta' komponenti mikro u żgħar fil-produzzjoni awtomatizzata tal-massa. Meta jiġu wweldjati komponenti elettroniċi żgħar li jeħtieġu żona żgħira affettwata mis-sħana—bħall-konnessjoni bejn il-ħġieġ u l-metall, il-konnessjoni ta' ġonot f'ċirkwiti semikondutturi sensittivi għas-sħana, u l-konnessjoni bejn metalli differenti fil-wajers—l-iwweldjar bil-lejżer spot huwa aktar vantaġġjuż mill-proċessi tradizzjonali tal-iwweldjar bil-lejżer spot (eż., iwweldjar bir-reżistenza spot), b'punti ta' wweldjar ħielsa mit-tniġġis u kwalità għolja tal-iwweldjar. Il-Figura 6-60 turi eżempju ta' applikazzjoni tal-iwweldjar bil-lejżer spot fil-produzzjoni ta' headlights tal-karozzi: lejżer tal-polz ta' stat solidu ta' 500W jiġġenera erba' punti ta' wweldjar simili bi frekwenza ta' pulsazzjoni għolja ħafna.
Meta titwettaq iwweldjar fuq il-post ta' preċiżjoni għolja fuq mikrostrutturi bl-użu ta' enerġija għolja tal-polz, il-lejżers Nd:YAG pulsati għandhom vantaġġi tekniċi u ekonomiċi. Fil-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet industrijali tal-iwweldjar fuq il-post, bażikament jintużaw lejżers ta' stat solidu pulsati b'qawwa medja ta' 50W u qawwa tal-polz ta' > 2kW. Il-lejżer jista' jaġixxi direttament fuq il-biċċa tax-xogħol permezz ta' fibri ottiċi jew lentijiet tal-iffukar ikkombinati.
L-iwweldjar bil-lejżer fuq il-post huwa applikabbli għal firxa wiesgħa ta' materjali. Pereżempju, meta ssaldja batteriji Li fuq il-post, bl-użu ta' Nd:Teknoloġija tal-iwweldjar bil-lejżer YAGLi tgħaqqad metalli differenti huwa aktar effiċjenti mill-iwweldjar TIG u l-iwweldjar bir-reżistenza. B'mod partikolari, peress li l-fibri ottiċi jintużaw biex jittrażmettu l-lejżers waqt il-produzzjoni, huwa konvenjenti li tiċċaqlaq malajr u b'mod flessibbli bejn diversi bankijiet tax-xogħol.
Fil-qosor, l-iwweldjar bil-lejżer għandu l-karatteristiċi li ġejjin:
- Biż-żieda fil-qawwa tal-lejżer, id-dijametru tal-wiċċ tal-punt tal-iwweldjar ivarja 'l fuq u 'l isfel, filwaqt li d-dijametru tal-wiċċ tal-fużjoni u l-wiċċ t'isfel jiżdiedu bil-mod. Il-bidla fil-forma trasversali tal-punt tal-iwweldjar mhijiex ovvja. Hekk kif tiżdied it-tul ta' żmien, id-daqs tal-punt tal-iwweldjar jiżdied malajr, u r-rata ta' bidla fid-dijametru tal-wiċċ tal-fużjoni hija akbar minn dik tad-dijametri tal-wiċċ ta' fuq u t'isfel. Il-bidla fl-ammont ta' defokus għandha impatt sinifikanti fuq id-daqs tal-punt tal-iwweldjar. Tibdel direttament id-dijametru tal-punt u d-densità tal-qawwa tal-lejżer, u l-effett komprensiv ta' dawn iż-żewġ fatturi jiddetermina d-daqs tal-punt tal-iwweldjar.
- Fil-każ ta' penetrazzjoni sħiħa, ikun hemm indentazzjoni ovvja fuq il-wiċċ tal-iwweldjar bil-lejżer. Biż-żieda fil-qawwa u t-tul tal-lejżer, il-fond tal-indentazzjoni fuq il-wiċċ tal-iwweldjar jiżdied. Meta t-tul jew id-daqs tal-vojt ikun kbir, il-wiċċ t'isfel jista' juri wkoll indentazzjoni.
- Hekk kif id-distakk jiżdied, id-deformazzjoni ġenerali tal-punt tal-iwweldjar, it-tgħawwiġ ċentrali, u l-indentazzjoni jsiru ovvji. Il-wiċċ tal-fużjoni jiċkien, u s-saħħa tonqos malajr. Bħalissa, fl-iwweldjar ta' reżisturi, batteriji, u l-qasam tal-elettronika, il-proċess tal-iwweldjar ta' żewġ punti simultanjament huwa komunement użat, li ġeneralment jadotta disinn b'żewġ sorsi tad-dawl tal-lejżer.
Ħin tal-posta: 27 ta' Ottubru 2025
