Ҳам кафшери нури лазерӣ ва ҳам кафшери камонӣ муддати тӯлонӣ барои истеҳсоли саноатӣ истифода мешуданд ва имкон медиҳанд, ки дар соҳаи технологияи пайвасткунии маводҳо доираи васеи истифодаҳо мавҷуд бошанд. Ҳар яки ин равандҳо соҳаҳои мушаххаси татбиқи худро доранд, ки бо равандҳои физикии интиқоли энергия ба қисми корӣ ва ҷараёнҳои энергияе, ки ба даст оварда мешаванд, тавсиф мешаванд. Энергия аз манбаи нури лазерӣ ба мавод барои коркард тавассути радиатсияи когерентии инфрасурхи энергияи баланд, бо истифода аз кабели нахи оптикӣ интиқол дода мешавад. Камон гармии заруриро барои кафшер тавассути ҷараёни баланди электрикӣ, ки тавассути сутуни камон ба қисми корӣ ҷорӣ мешавад, интиқол медиҳад. Радиатсияи лазерӣ ба минтақаи хеле танг бо таъсири гармӣ бо таносуби калони чуқурии кафшер ба паҳнои дарз (эффекти кафшери амиқ) мерасонад. Қобилияти пайваст кардани фосила дар раванди кафшери лазерӣ аз сабаби диаметри хурди фокусаш хеле паст аст, аммо аз тарафи дигар, он метавонад ба суръати хеле баланди кафшерӣ бирасад. Раванди кафшери камонӣ зичии хеле пасттари энергия дорад, аммо боиси пайдоиши нуқтаи калонтари фокусӣ дар сатҳи қисми корӣ мегардад ва бо суръати сусттари коркард тавсиф мешавад. Бо якҷоя кардани ҳардуи ин равандҳо, синергияҳои муфид ба даст овардан мумкин аст. Дар ниҳоят, ин имкон медиҳад, ки ҳам бартариҳои сифат ва ҳам бартариҳои муҳандисии истеҳсолӣ, инчунин самаранокии беҳтари хароҷот ба даст оварда шаванд. Ин раванд барномаҳои ҷолиб ва аз ҷиҳати иқтисодӣ ҷолибро ҳам дар саноати автомобилсозӣ пешниҳод мекунад, аз ҷумла аз он сабаб, ки дар кафшерҳо таҳаммулпазирии баландтар иҷозат дода мешавад, суръати пайвастшавии баландтар имконпазир аст ва параметрҳои хеле хуби механикӣ/технологӣ ба даст оварда мешаванд.
1. Муқаддима:
Аз солҳои 1970-ум инҷониб маълум аст, ки чӣ тавр нури лазерӣ ва камонро ба раванди кафшери якҷояшуда муттаҳид кардан мумкин аст, аммо баъд аз он муддати тӯлонӣ ягон кори минбаъдаи рушд анҷом дода нашуд. Ба наздикӣ, муҳаққиқон бори дигар таваҷҷӯҳи худро ба ин мавзӯъ равона карданд ва кӯшиш карданд, ки бартариҳои камонро бо бартариҳои лазерӣ дар раванди кафшери гибридӣ муттаҳид кунанд. Дар ҳоле ки дар рӯзҳои аввал манбаъҳои лазерӣ бояд мувофиқ будани худро барои истифодаи саноатӣ исбот мекарданд, имрӯзҳо онҳо таҷҳизоти стандартии технологӣ дар бисёр корхонаҳои истеҳсолӣ мебошанд.
Якҷоя кардани кафшери лазерӣ бо раванди дигари кафшерӣ "раванди кафшери гибридӣ" номида мешавад. Ин маънои онро дорад, ки нури лазерӣ ва камон ҳамзамон дар як минтақаи кафшер амал мекунанд ва ба якдигар таъсир мерасонанд ва онҳоро дастгирӣ мекунанд.
2. Лазер:
Барои ба даст овардани "эффекти кафшери амиқ"-и дилхоҳ, кафшери лазерӣ на танҳо қувваи баланди лазер, балки нури баландсифатро низ талаб мекунад. Сифати баланди нурро метавон барои ба даст овардани диаметри хурдтари фокус ё масофаи калонтари фокусӣ истифода бурд.
Барои лоиҳаҳои рушде, ки айни замон дар ҳоли иҷро ҳастанд, лазери сахти бо лампа бо қувваи нури лазерии 4 кВт истифода мешавад. Нури лазер тавассути нахи шишагии 600 µm интиқол дода мешавад.
Нури лазерӣ тавассути нахи шишагӣ интиқол дода мешавад, ки дар он аввал ва охир бо об хунук карда мешаванд. Нури лазерӣ тавассути модули фокускунанда бо масофаи фокусии 200 мм ба рӯи қисмати корӣ проексия карда мешавад.
3. Раванди гибридии лазерӣ:
Барои кафшери қисмҳои металлӣ, шуои лазерии Nd:YAG ба шиддатҳои болотар аз 106 Вт/см2 равона карда шудааст. Вақте ки шуои лазерӣ ба сатҳи мавод мерасад, он ин нуқтаро то ҳарорати бухоршавӣ гарм мекунад ва дар металли кафшер аз сабаби буғи металлии беруншуда ковокии буғ ба вуҷуд меояд. Хусусияти фарқкунандаи дарзи кафшерӣ таносуби баланди умқ ба паҳнои он аст. Зичии ҷараёни энергияи камони озод сӯзанда каме болотар аз 104 Вт/см2 аст. Расми 1 принсипи асосии кафшери гибридиро нишон медиҳад. Шуои лазерӣ
Дар ин ҷо тасвир шудааст, илова бар гармии камон, гармиро ба металли кафшер дар қисми болоии дарз медиҳад. Бар хилофи конфигуратсияи пайдарпай, ки дар он ду раванди алоҳидаи кафшер пайдарпай амал мекунанд, кафшери гибридӣ метавонад ҳамчун маҷмӯи ҳарду раванди кафшер, ки ҳамзамон дар як минтақаи раванд амал мекунанд, баррасӣ карда шавад. Вобаста аз он ки кадом раванди камон ё лазер истифода мешавад ва аз параметрҳои раванд, равандҳо ба якдигар то андозае ва бо роҳҳои гуногун таъсир мерасонанд [1, 2].
Ба шарофати омезиши раванди лазерӣ ва раванди камоншакл, инчунин афзоиши ҳам чуқурии воридшавии кафшер ва ҳам суръати кафшер (дар муқоиса бо ҳарду раванде, ки мустақилона истифода мешаванд) ба назар мерасад. Буғи металлӣ, ки аз ковокии буғ берун мешавад, ба плазмаи камон таъсири ретро мерасонад. Ҷабби радиатсияи лазерии Nd:YAG дар плазмаи коркард ночиз боқӣ мемонад. Вобаста аз он ки кадом таносуби ду вуруди қувва интихоб карда мешавад, хусусияти раванди умумиро метавон бо дараҷаи бештар ё камтар ё бо лазер ё камон муайян кард [3,4].
Расми 1: Намунаи схемавӣ: Кафшери лазерӣ-гибридӣ
Ҷабби радиатсияи лазерӣ ба таври назаррас аз ҳарорати сатҳи қисмати корӣ таъсир мерасонад. Пеш аз оғози раванди кафшери лазерӣ, аввал бояд инъикоси ибтидоиро бартараф кард, хусусан дар сатҳҳои алюминий. Инро бо роҳи оғоз кардани кафшер бо барномаи махсуси оғозёбӣ ба даст овардан мумкин аст. Пас аз расидан ба ҳарорати бухоршавӣ, ковокии буғ ба вуҷуд меояд, ки дар натиҷа қариб тамоми энергияи радиатсия метавонад ба қисмати корӣ ворид карда шавад. Ҳамин тариқ, энергияи зарурӣ барои ин аз ҷониби ҷабби вобаста ба ҳарорат ва миқдори энергияи аз даст рафта муайян карда мешавад.
тавассути гузаронидани он ба қисми боқимондаи кор. Дар кафшери LaserHybrid, бухоршавӣ на танҳо аз сатҳи кор, балки аз сими пуркунанда низ ба амал меояд, ки маънои онро дорад, ки буғи металлӣ бештар мавҷуд аст, ки дар навбати худ воридшавии радиатсияи лазерро осон мекунад. Ин инчунин аз қатъ шудани раванд пешгирӣ мекунад [5, 6, 7, 8, 9].
4. Истифодаи автомобилӣ:
Бо истифода аз технологияи чаҳорчӯбаи фазоӣ, дар муқоиса бо кузови мошини пӯлодӣ, кам кардани вазн то 43% имконпазир аст.
Расми 2: Консепсияи чаҳорчӯбаи Audi Space A2
Чаҳорчӯбаи Audi A2 Space аз 30 м лазер (рахҳои зард дар расми 2) ва 20 м дарозии кафшери MIG иборат аст. Илова бар ин, 1700 мехкӯб низ истифода мешаванд.
Расми 3: Муқоисаи профилҳо ва усулҳои пайвастшавӣ дар Audi-A2
Дар расми 4 пайванди кафшерии LaserHybrid аз маводи рехташудаи ALMg3 бо маводи варақаи AlMgSi нишон дода шудааст. Сими пуркунанда AlSi5 ва гази муҳофизатии истифодашуда Argon мебошад. Бо афзоиши қувваи лазер, воридшавии амиқтар имконпазир аст. Якҷоя кардани нури лазер бо камон бо ин роҳ ҳавзи кафшери калонтарро нисбат ба раванди кафшери нури лазерӣ ба даст меорад. Ин имкон медиҳад, ки ҷузъҳо бо фосилаҳои васеътар кафшер карда шаванд.
Расми 4: Пайванди ҳампӯш бо фосилаи 0,5 мм
Дар саноати автомобилсозӣ бисёр намудҳои кафшери рӯйпӯш бидуни омодасозии пайвандҳо мавҷуданд. Дар айни замон, раванди муосиртарини ин кори кафшерӣ раванди кафшери лазерӣ бо сими пуркунандаи хунук мебошад, ки аз сабаби кафидани гарми хӯлаи AA 6xxx ба амал меояд. Вақте ки пайванд бо сими пуркунанда кафшер карда мешавад, қисми зиёди энергияи лазерӣ барои об кардани он сими пуркунанда талаф мешавад.
Расми навбатӣ фарқиятҳои байни кафшери LaserHybrid ва Laser-ро дар пайванди бо суръати кафшери 2,4 м/дақ нишон медиҳад. Дар мавриди кафшери лазерӣ, имкони пур кардани муҳраи кафшерӣ вуҷуд надорад ва буриши поёнӣ ба вуҷуд меояд. Ғайр аз ин, танҳо воридшавии хеле ночиз ба маводи асосӣ вуҷуд дорад. Паҳнои муҳраи кафшерӣ хеле ночиз аст ва аз ин рӯ, қувваи пасти кашишӣ интизор меравад. Дар мавриди кафшери LaserHybrid,
маводи иловагӣ ба ҳавзи кафшер интиқол дода мешавад. Қисми поёнии буриш бо сими раванди MIG пур карда мешавад ва ҳоло як қисми энергияи лазер сарфа мешавад. Ин энергияи лазерии сарфашуда метавонад барои зиёд кардани воридшавӣ ба маводи асосӣ истифода шавад ва паҳнои муҳраи кафшер аз ғафсии мавод, ки аз симулятсияи рақамӣ талаб карда мешавад, калонтар аст.
Расми 5. Муқоисаи кафшери LaserHybrid ва Laser бе сими пуркунанда
Бо истифода аз усули кафшери LaserHybrid, имкон дорад, ки маводҳои алюминий, пӯлод ва пӯлоди зангногирро бо ғафсии то 4 мм кафшер кунед. Агар ғафсӣ хеле баланд бошад, воридшавии пурра имконнопазир аст. Барои пайваст кардани маводҳои бо руҳ пӯшонидашуда, истифодаи раванди кафшери лазерӣ низ афзалтар аст.
Истифодаи минбаъда дар соҳаи автомобилсозӣ қатораҳои барқӣ, меҳварҳо ва кузовҳои мошин мебошанд, ки дар онҳо раванди кафшери гибридии лазерӣ метавонад мувофиқ бошад.
Сари кафшер:
Сари кафшер бояд андозаҳои хурди геометрӣ дошта бошад, то дастрасии хуб ба ҷузъҳои кафшершаванда, махсусан дар соҳаи корпуси худкор, таъмин карда шавад. Ғайр аз ин, он бояд тарҳрезӣ карда шавад, ки ҳам пайвасти мувофиқи ҷудошаванда ба сари робот ва ҳам танзимшавандаи чунин тағирёбандаҳои раванд ба монанди масофаи фокусӣ ва масофаҳои хомӯш кардани чароғ дар ҳама координатаҳои декартӣ имконпазир бошад. Дар расми 5 сари кафшер нишон дода шудааст, дар ҳоле ки раванд дар амал аст. Пошидани нур, ки ҳангоми раванди кафшер ба амал меояд, боиси ифлосшавии афзояндаи шишаи муҳофизатӣ мегардад. Шишаи кварсӣ аз ҳарду тараф бо маводи зиддиинъикосӣ пӯшонида шудааст ва барои муҳофизат кардани системаи оптикии лазер аз осеб пешбинӣ шудааст.
Вобаста аз дараҷаи ифлосшавӣ, пошидани порае, ки дар шиша ҷамъ мешавад, метавонад боиси коҳиши қувваи лазере гардад, ки ба қисмати корӣ таъсир мерасонад, то 90%. Ифлосшавии шадидтар одатан боиси вайроншавии шишаи муҳофизатӣ мегардад, зеро чунин қисми зиёди энергияи радиатсионӣ аз ҷониби худи шиша ҷаббида мешавад ва боиси фишори ҳароратӣ дар шиша мегардад. Бо ин сари кафшер ва таҷҳизоти кафшерӣ, онро барои кафшери лазерӣ, кафшери лазерӣ, кафшери MSG ва...Пайвандкунии сими гарми лазерӣ.
Расми 6: Сари кафшер ва раванди он
5. Бартариҳои кафшери гибридии лазерӣ:
Бартариҳои зерин аз якҷояшавии кафшери камоншакл ва нури лазерӣ ба даст меоянд: Бартариҳои кафшери лазерӣ нисбат ба кафшери лазерӣ:
• устувории баланди равандҳо
• қобилияти баланди пулкоркунӣ
• воридшавии амиқтар
• хароҷоти камтари сармоягузорӣ
• бештар часпакӣ
Афзалиятҳои кафшери лазерӣ нисбат ба кафшери MIG:
• суръати баланди кафшер
• воридшавии амиқтар дар суръати баланди кафшер
• вуруди гармии пасттар
• қувваи баланди кашиш
• дарзҳои кафшерии бориктар
Расми 7: Бартариҳои якҷоя кардани ин ду раванд
Раванди кафшери камоншакл бо манбаи арзони энергия, қобилияти хуби пул ва имконияти таъсир расонидан ба сохтор тавассути илова кардани металлҳои пуркунанда тавсиф мешавад. Аз тарафи дигар, хусусиятҳои фарқкунандаи раванди нури лазерӣ чуқурии бузурги кафшер, суръати баланди кафшер, бори пасти гармӣ ва дарзҳои танги кафшер мебошанд, ки он ба даст меорад. Зиёда аз зичии муайяни нур, нури лазерӣ дар маводҳои металлӣ "эффекти кафшери амиқ"-ро ба вуҷуд меорад, ки имкон медиҳад ҷузъҳо бо ғафсии деворҳои калонтар кафшер карда шаванд - ба шарте ки қувваи лазер ба қадри кофӣ баланд бошад. Ҳамин тариқ, кафшери гибридии лазерӣ суръати баланди кафшер, устувории равандро аз ҳисоби таъсири мутақобилаи байни камон ва нури лазер, баланд шудани самаранокии гармӣ ва таҳаммулпазирии бештари қисмҳои корӣ таъмин мекунад. Азбаски ҳавзи кафшер нисбат ба раванди MIG хурдтар аст, вуруди гармӣ камтар аст ва аз ин рӯ минтақаи хурдтари таъсири гармӣ вуҷуд дорад. Ин маънои кафшери камтарро дорад.
таҳриф, ки миқдори корҳои росткунии минбаъдаи пас аз кафшерро, ки бояд анҷом дода шаванд, кам мекунад.
Дар ҷойҳое, ки ду ҳавзи кафшери алоҳида мавҷуданд, воридшавии минбаъдаи гармӣ аз камон маънои онро дорад, ки ба минтақаи кафшершудаи нури лазерӣ - махсусан дар мавриди пӯлод - коркарди пас аз кафшерӣ дода мешавад ва арзишҳои сахтӣ дар тамоми дарз баробар паҳн мешаванд. Расми 6 бартариҳои раванди якҷоя (яъне гибридӣ)-ро ҷамъбаст мекунад.
Акнун, бо назардошти бартариҳои иқтисодии кафшери гибридӣ нисбат ба кафшери лазерӣ, метавон изҳороти зеринро баён кард: Дарзи кафшерӣ қисман аз кафшери лазерӣ ва қисман аз кафшери MIG иборат аст. Раванди гибридӣ имкон медиҳад, ки қувваи нури лазер кам карда шавад, яъне истеъмоли энергияи манбаи лазерро хеле кам кардан мумкин аст, зеро самаранокии дастгоҳи нури лазерӣ танҳо 3% аст. Ба ибораи дигар: Кам кардани 1 кВт қувваи нури лазер, ки ба қисмати корӣ таъсир мерасонад, боиси кам шудани тақрибан 35 кВА қувваи истеъмолшаванда аз шабакаи барқ мегардад.
Арзиши як дастгоҳи нури лазерӣ тақрибан 0,1 метри мураббаъ барои ҳар 1 кВт аст.қувваи нури лазерӣТанҳо як мисол, дар ҳолате, ки истифодаи раванди гибридӣ имкон медиҳад, ки ба ҷои дастгоҳи дорои қувваи 4 кВт дастгоҳи нури лазерии 2 кВт истифода шавад, ин боиси сарфаи 0,2 миллион евро дар хароҷоти сармоягузорӣ мегардад. Аммо, дар ин ҷо бояд дар хотир дошт, ки барои раванди гибридӣ дастгоҳи MIG бо арзиши тақрибан 20,000 евро лозим мешавад.
Ба шарофати суръати баланди кафшер, ҳам вақти истеҳсол ва ҳам хароҷоти кафшерро кам кардан мумкин аст.
6. Пайвандкунии LaserHotwire:
Имконияти дигари якҷоя кардани нури лазер бо сими пуркунанда раванди LaserHotwire мебошад [10]. Дар ин тартиб сими пуркунанда бо ҳамон манбаи барқ пеш аз гармкунӣ гарм карда мешавад, ки онро барои ... истифода бурдан мумкин аст.Раванди кафшери гибридии лазерӣСими пуркунанда дорои ҷараёни аз 100 А то 220 А мебошад. Суръати интиқоли сим аз буриши кунҷи кафшер ва суръати кафшер вобаста аст. Кафшер тавассути миқдори металли пуркунанда маводи қолабӣ пешниҳод мекунад, ки онро нисбат ба дарзҳои кафшери муқоисашаванда осонтар анҷом додан мумкин аст. Тавассути кафшери қисмҳои варақ, корҳои таъмирро нисбат ба дарзҳои кафшершуда осонтар анҷом додан мумкин аст. Яке аз бартариҳои кафшери LaserHotwire муқовимати хуби зангзании минтақаи кафшершуда мебошад.
Ҳамчун металлҳои пуркунанда, хӯлаҳои арзони мисӣ, ба монанди SG-CuSi3, истифода мешаванд ва аргон ҳамчун гази муҳофизатӣ хизмат мекунад.
Расми 8: Намунаи схемавӣПайвандкунии сими гарми лазерӣ:
Дар расми навбатӣ буриши маводи кафшершудаи бо сими гарми лазерӣ нишон дода шудааст. Маводи бо руҳ пӯшонидашуда бо суръати 3 м/дақ кафшер карда мешавад ва ҷараёни сими пуркунанда 205 А аст. Вуруди гармӣ хеле паст аст, аз ин рӯ, натиҷаи раванди кафшеркунӣ таҳрифи паст аст.
7. Хулоса:
Кафшери лазерӣ бо гибрид як технологияи комилан нав аст, ки синергияро барои соҳаҳои васеи татбиқ дар саноати коркарди металл пешниҳод мекунад, хусусан дар ҷойҳое, ки ба даст овардани таҳаммулпазирии ҷузъҳо, ки барои онҳо заруранд, имконнопазир ё аз ҷиҳати молиявӣ қобили қабул нест.кафшери нури лазерӣДоираи хеле васеътари татбиқ ва қобилияти баланди раванди якҷоя боиси афзоиши рақобатпазирӣ аз ҷиҳати кам шудани хароҷоти сармоягузорӣ, кӯтоҳтар шудани мӯҳлати истеҳсол, кам шудани хароҷоти истеҳсолӣ ва баланд шудани ҳосилнокӣ мегардад.
Раванди LaserHybrid инчунин ба кафшери алюминий равиши нав пешниҳод мекунад. Аммо, раванди устуворе, ки дар амал истифода бурдан мумкин аст, танҳо нисбатан ба наздикӣ имконпазир гардид, ба шарофати қудрати баланди баромади лазерҳои сахтҳол. Тадқиқотҳои сершумор асосҳои равандҳои кафшери лазерӣ-камонӣ-гибридиро омӯхтаанд. Бо "раванди кафшери гибридӣ", мо омезиши кафшери нури лазерӣ ва раванди кафшери камонро дар назар дорем, ки танҳо як минтақаи ягонаи раванд (плазма ва гудохта) дорад. Тадқиқотҳои асосӣ нишон доданд, ки раванде имконпазир аст, ки дар он - бо якҷоя кардани ин ду раванд - синергия ба даст оварда мешавад ва камбудиҳои ҳар як раванди алоҳида ҷуброн карда мешаванд, ки дар натиҷа имкониятҳои кафшер, қобилияти кафшер ва эътимоднокии кафшер барои бисёр маводҳо ва сохторҳои гуногун афзоиш меёбанд. Аз ҷумла, ин барои хӯлаҳои алюминий нишон дода шудааст. Бо интихоби параметрҳои мусоиди раванд, имкон дорад, ки ба хосиятҳои кафшер, ба монанди геометрия ва сохтори сохторӣ, ба таври интихобӣ таъсир расонад. Раванди кафшери камон қобилияти пулкоркуниро бо илова кардани металли пуркунанда зиёд мекунад; он инчунин паҳнои дарзи кафшерро муайян мекунад ва аз ин рӯ миқдори омодасозии кори заруриро кам мекунад. Ғайр аз ин, таъсири мутақобила байни равандҳо боиси афзоиши назарраси самаранокии раванд мегардад. Ин раванди якҷоякунӣ инчунин нисбат ба раванди кафшери лазерӣ хароҷоти сармоягузории хеле камтарро талаб мекунад.
Раванди кафшери сими гарми лазерӣ метавонад махсусан барои маводи пӯшонидашудаи руҳ истифода шавад, то муқовимати хуби зангзанӣ ба даст орад.
Вақти нашр: 18 апрели соли 2025
