טכנולוגיית חיבור לייזר, או טכנולוגיית ריתוך לייזר, משתמשת בקרן לייזר בעלת עוצמה גבוהה כדי למקד ולווסת את הקרינה של פני החומר, ופני החומר סופגים את אנרגיית הלייזר וממירים אותה לאנרגיית חום, מה שגורם לחומר להתחמם ולהתיך באופן מקומי, ולאחר מכן להתקרר ולהתמצק כדי להשיג חיבור של חומרים הומוגניים או שונים. תהליך ריתוך הלייזר דורש צפיפות הספק לייזר של 104עד 108רוחב/ס"מ2בהשוואה לשיטות ריתוך מסורתיות, לריתוך בלייזר יש את היתרונות הבאים.
טכנולוגיית חיבור לייזר, או טכנולוגיית ריתוך לייזר, משתמשת בקרן לייזר בעלת עוצמה גבוהה כדי למקד ולווסת את הקרינה של פני החומר, ופני החומר סופגים את אנרגיית הלייזר וממירים אותה לאנרגיית חום, מה שגורם לחומר להתחמם ולהתיך באופן מקומי, ולאחר מכן להתקרר ולהתמצק כדי להשיג חיבור של חומרים הומוגניים או שונים. תהליך ריתוך הלייזר דורש צפיפות הספק לייזר של 104עד 108רוחב/ס"מ2בהשוואה לשיטות ריתוך מסורתיות, לריתוך בלייזר יש את היתרונות הבאים.
1- ענן פלזמה, 2- חומר נמס, 3- חור מנעול, 4- עומק היתוך
בשל קיומו של חור המנעול, קרן הלייזר, לאחר הקרנה של פנים חור המנעול, תגביר את ספיגת הלייזר על ידי החומר ותקדם את היווצרות בריכת המותך לאחר פיזור ואפקטים אחרים, שתי שיטות הריתוך מושוות כדלקמן.
האיור לעיל מציג את תהליך ריתוך הלייזר של אותו חומר ואותו מקור אור, מנגנון המרת האנרגיה מתבצע רק דרך חור המנעול, חור המנעול והמתכת המותכת ליד דופן החור נעים עם התקדמות קרן הלייזר, המתכת המותכת מזיזה את חור המנעול הרחק מהאוויר שנותר מאחור כדי להתמלא ולאחר עיבוי, ויוצרת תפר ריתוך.
אם החומר המיועד לריתוך הוא מתכת שונה, קיומם של הבדלים בתכונות התרמיות ישפיע רבות על תהליך הריתוך, כגון הבדלים בנקודות התכה, מוליכות תרמית, קיבול חום סגולי ומקדמי התפשטות של חומרים שונים, וכתוצאה מכך ייווצרו מאמצי ריתוך, עיוות ריתוך ושינויים בתנאי ההתגבשות של מתכת החיבור המרותך, מה שיגרום לירידה בתכונות המכניות של הריתוך.
לכן, בהתאם למאפיינים השונים של סצנת הריתוך, תהליך הריתוך התפתח ריתוך מילוי בלייזר, הלחמת לייזר, ריתוך לייזר דו-קרן, ריתוך מרוכב בלייזר וכו'.
ריתוך מילוי חוטי לייזר
בתהליך ריתוך הלייזר של סגסוגות אלומיניום, טיטניום ונחושת, עקב ספיגה נמוכה של אור לייזר (<10%) בחומרים אלה, לפלזמה הנוצרת בצילום יש מיגון מסוים מפני אור לייזר, כך שקל להיווצר התזות ולהוביל ליצירת פגמים כמו נקבוביות וסדקים. בנוסף, איכות הריתוך מושפעת גם כאשר הרווח בין חלקי העבודה גדול מקוטר הנקודה במהלך התזה של פלטות דקות.
בפתרון הבעיות הנ"ל, ניתן להשיג תוצאת ריתוך טובה יותר באמצעות שימוש בשיטת חומר המילוי. המילוי יכול להיות חוט או אבקה, או שניתן להשתמש בשיטת מילוי מוגדרת מראש. בשל הנקודה הקטנה והממוקדת, הריתוך הופך צר יותר ובעל צורה קמורה מעט על פני השטח לאחר מריחת חומר המילוי.
הלחמת לייזר
בניגוד לריתוך היתוך, הממיס שני חלקים מרותכים בו זמנית, הלחמה מוסיפה חומר מילוי בעל נקודת התכה נמוכה יותר מחומר הבסיס למשטח הריתוך, מתיכה את חומר המילוי כדי למלא את הפער בטמפרטורה נמוכה מנקודת ההיתוך של חומר הבסיס וגבוהה מנקודת ההיתוך של חומר המילוי, ולאחר מכן מתעבה ליצירת ריתוך מוצק.
הלחמה מתאימה למכשירים מיקרואלקטרוניים רגישים לחום, לוחות דקים וחומרים מתכתיים נדיפים.
יתר על כן, ניתן לסווג אותו עוד יותר כהלחמה רכה (<450 מעלות צלזיוס) והלחמה קשה (>450 מעלות צלזיוס) בהתאם לטמפרטורה בה מתחמם חומר ההלחמה.
ריתוך לייזר כפול קרן
ריתוך כפול-קרן מאפשר שליטה גמישה ונוחה על זמן ומיקום קרינת הלייזר, ובכך מתאימה את פיזור האנרגיה.
הוא משמש בעיקר לריתוך לייזר של סגסוגות אלומיניום ומגנזיום, ריתוך שחבור ולחפיפה לרכבים, הלחמת לייזר וריתוך היתוך עמוק.
ניתן להשיג את הקרן הכפולה על ידי שני לייזרים עצמאיים או על ידי פיצול קרן בעזרת מפצל קרן.
שתי הקרניים יכולות להיות שילוב של לייזרים בעלי מאפייני תחום זמן שונים (פולסים לעומת רציפים), אורכי גל שונים (אורכי גל אינפרא אדום בינוני לעומת אורכי גל גלויים) ועוצמות שונות, שניתן לבחור בהתאם לחומר המעובד בפועל.
4. ריתוך מרוכבים בלייזר
בשל השימוש בקרן לייזר כמקור חום יחיד, לריתוך לייזר עם מקור חום יחיד יש שיעור המרת אנרגיה וניצול נמוכים, קל לייצר חוסר יישור בממשק יציאת חומר הבסיס לריתוך, קל לייצר נקבוביות וסדקים וחסרונות אחרים. על מנת לפתור בעיה זו, ניתן להשתמש במאפייני החימום של מקורות חום אחרים כדי לשפר את חימום הלייזר על חומר העבודה, מה שנקרא בדרך כלל ריתוך מרוכב בלייזר.
הצורה העיקרית של ריתוך מרוכב בלייזר היא ריתוך מרוכב של לייזר וקשת חשמלית, כאשר האפקט 1 + 1 > 2 הוא כדלקמן.
לאחר קרן הלייזר ליד הקשת המופעלת,צפיפות האלקטרונים מצטמצמת משמעותית, ענן הפלזמה שנוצר על ידי ריתוך הלייזר מדולל, אשריכול לשפר מאוד את קצב ספיגת הלייזר, בעוד שהקשת על חימום מוקדם של חומר הבסיס תגביר עוד יותר את קצב הספיגה של הלייזר.
2. ניצול האנרגיה הגבוה של הקשת והסך הכלניצול האנרגיה יוגדל.
3, אזור הפעולה של ריתוך הלייזר קטן, קל לגרום לחוסר יישור של פתח הריתוך, בעוד שהפעולה התרמית של הקשת גדולה, מה שיכוללהפחית את חוסר היישור של פתח הריתוךבמקביל, ה-איכות הריתוך ויעילות הקשת משתפרותעקב השפעת המיקוד וההנחיה של קרן הלייזר על הקשת.
4, ריתוך לייזר עם טמפרטורת שיא גבוהה, אזור מושפע חום גדול, קירור מהיר והתמצקות מהירים, קל ליצור סדקים ונקבוביות; בעוד שאזור המושפע חום של הקשת קטן, מה שיכול להפחית את מפל הטמפרטורה, הקירור ומהירות ההתמצקות,יכול להפחית ולחסל את יצירת הנקבוביות והסדקים.
ישנן שתי צורות נפוצות של ריתוך מרוכבים בקשת לייזר: ריתוך מרוכבים בלייזר TIG (כפי שמוצג להלן) וריתוך מרוכבים בלייזר MIG.
ישנן גם צורות ריתוך אחרות כגון ריתוך בלייזר וקשת פלזמה, ריתוך בלייזר ובמקור חום אינדוקטיבי.
אודות MavenLaser
מייבן לייזר היא המובילה בתחום יישומי התיעוש של לייזר בסין והספקית הסמכותית של פתרונות עיבוד לייזר גלובליים. אנו מבינים לעומק את מגמת הפיתוח של תעשיית הייצור, מעשירים ללא הרף את המוצרים והפתרונות שלנו, מתעקשים לבחון את השילוב של אוטומציה, אינפורמציה ובינה עם תעשיית הייצור, מספקים ציוד ריתוך בלייזר, ציוד לסימון בלייזר, ציוד ניקוי בלייזר וציוד לחיתוך תכשיטי זהב וכסף בלייזר עבור תעשיות שונות, כולל סדרות הספק מלא, ומרחיבים ללא הרף את השפעתנו בתחום ציוד הלייזר.
זמן פרסום: 13 בינואר 2023
