היכרות עם ריתוך קשת היברידי בלייזר בהספק גבוה

ריתוך היברידית קשת לייזרg היא שיטת ריתוך לייזר המשלבת קרן לייזר וקשת לריתוך. השילוב של קרן לייזר וקשת מדגים באופן מלא את השיפור המשמעותי במהירות הריתוך, עומק החדירה ויציבות התהליך. מאז סוף שנות ה-80, הפיתוח המתמשך של לייזרים בעלי הספק גבוה קידם את הפיתוח של טכנולוגיית ריתוך היברידית קשת לייזר. נושאים כמו עובי החומר, רפלקטיביות החומר ויכולת גישור הפערים אינם עוד מכשולים לטכנולוגיית הריתוך. הוא שימש בהצלחה בריתוך של חלקי חומר בעובי בינוני.

טכנולוגיית ריתוך היברידית קשת לייזר

בתהליך הריתוך ההיברידית של קשת הלייזר, קרן הלייזר והקשת מתקשרות בבריכה מותכת משותפת כדי לייצר ריתוכים צרים ועמוקים, ובכך משפרות את הפרודוקטיביות, כפי שמוצג באיור 1.

איור 1 ערכת תהליך ריתוך היברידית קשת לייזר

עקרונות בסיסיים של ריתוך היברידי קשת בלייזר

ריתוך בלייזר ידוע באזור הצר מאוד שלו מושפע החום, וניתן למקד את קרן הלייזר שלו על שטח קטן כדי לייצר ריתוכים צרים ועמוקים, שיכולים להשיג מהירויות ריתוך גבוהות יותר, ובכך להפחית את כניסת החום ולהפחית את הסיכוי לעיוות תרמי של חלקים מרותכים. עם זאת, לריתוך בלייזר יכולת גישור ירודה של פערים, ולכן נדרש דיוק גבוה בהרכבת חלקי העבודה ובהכנת הקצוות. ריתוך בלייזר קשה מאוד לריתוך חומרים בעלי השתקפות גבוהה כגון אלומיניום, נחושת וזהב. לעומת זאת, לתהליך ריתוך הקשת יש יכולת מצוינת לגישור פערים, יעילות חשמלית גבוהה, ויכול לרתך ביעילות חומרים עם רפלקטיביות גבוהה. עם זאת, צפיפות האנרגיה הנמוכה במהלך ריתוך קשת מאטה את תהליך הריתוך, וכתוצאה מכך כמות גדולה של הכנסת חום באזור הריתוך וגורמת לעיוות תרמי של חלקים מרותכים. לכן, שימוש בקרן לייזר בעלת הספק גבוה לריתוך חדירה עמוקה והסינרגיה של קשת בעלת יעילות אנרגטית גבוהה, שהאפקט ההיברידי שלה מפצה על חסרונות התהליך ומשלים את יתרונותיו, כפי שמוצג באיור 2.

החסרונות של ריתוך בלייזר הם יכולת גישור ירודה של פערים ודרישות גבוהות להרכבת חלקים; החסרונות של ריתוך קשת הם צפיפות אנרגיה נמוכה ועומק התכה רדוד בעת ריתוך צלחות עבות, מה שיוצר כמות גדולה של קלט חום באזור הריתוך וגורם לעיוות תרמי של חלקים מרותכים. השילוב של השניים יכול להשפיע ולתמוך אחד בשני ולפצות על הפגמים בתהליך הריתוך זה של זה, נותן משחק מלא ליתרונות של התכה עמוקה בלייזר וכיסוי ריתוך קשת, השגת היתרונות של הכנסת חום קטנה, עיוות ריתוך קטן, מהירות ריתוך מהירה וחוזק ריתוך גבוה, כפי שמוצג באיור 3. ההשוואה בין ההשפעות של ריתוך לייזר, ריתוך קשת וריתוך היברידית קשת בלייזר על לוחות בינוניים ועבים מוצגת בטבלה 1.

טבלה 1 השוואה בין השפעות ריתוך של לוחות בינוניים ועבים

איור 3 דיאגרמת תהליך ריתוך היברידית קשת לייזר

נרתיק ריתוך היברידי של Mavenlaser arc

ציוד ריתוך היברידי של Mavenlaser arc מורכב בעיקר מאזרוע רובוט, לייזר, צ'ילר, אראש ריתוך, מקור כוח לריתוך קשת וכו', כפי שמוצג באיור 4.

תחומי יישום ומגמות פיתוח של ריתוך היברידית קשת בלייזר

שדות יישום

ככל שטכנולוגיית לייזר בעוצמה גבוהה מתבגרת, ריתוך היברידית קשת בלייזר נמצא בשימוש נרחב בתחומים שונים. יש לו את היתרונות של יעילות ריתוך גבוהה, סובלנות גבוהה לפערים וחדירת ריתוך עמוקה. זוהי שיטת הריתוך המועדפת עבור צלחות בינוניות ועבות. זוהי גם שיטת ריתוך שיכולה להחליף את הריתוך המסורתי בתחום ייצור הציוד בקנה מידה גדול. הוא נמצא בשימוש נרחב בתחומים תעשייתיים כגון מכונות הנדסיות, גשרים, מכולות, צינורות, ספינות, מבני פלדה ותעשייה כבדה.