Кафшери нуқтаӣ як усули пайвасткунии баландсуръат ва аз ҷиҳати хароҷот самаранок аст. Он барои пайваст кардани ҷузъҳои тунук бо пайвандҳои гиреҳӣ, ки ба ҳавоногузарӣ ниёз надоранд, мувофиқ аст. Намудҳои зиёди кафшери нуқтаӣ мавҷуданд, ба монанди кафшери нуқтаӣ бо муқовимат, кафшери нуқтаӣ бо камон, кафшери нуқтаӣ бо часпак.кафшери нуқтаӣ аз композитӣ, ва кафшери нуқтаи лазерӣ. Айни замон, кафшери нуқтаи муқовимат дар истеҳсолот ба таври васеъ истифода мешавад. Масалан, саноати автомобилӣ, ҳангоми васл кардани ҷузъҳои панели кузови мошин аз 3000 то 4000 нуқтаи кафшер лозим аст, ки барои он аз 250 то 300 робот, дар баробари системаҳои идоракунӣ ва дигар таҷҳизоти ёрирасон лозим аст. Аммо, кафшери нуқтаи муқовимат чандирии паст дорад. Бо рушди босуръати иқтисодӣ, давраи навсозии шаклҳо ва сохторҳои геометрии ҷузъҳои автомобилӣ хеле кӯтоҳ шудааст. Навсозии маҳсулот ва моделҳои нав ба як намуди нави технологияи кафшери нуқтаи самаранок ва чандир ниёз дорад. Аз ин рӯ, технологияи кафшери нуқтаи лазерӣ тадриҷан ба маркази таваҷҷӯҳ табдил ёфтааст ва интизор меравад, ки дар истеҳсоли саноати автомобилӣ васеъ истифода шавад. Дар соҳаи аэрокосмос, кафшери нуқтаи лазерӣ низ ҳамчун технологияи алтернативӣ санҷида мешавад. Муддати тӯлонӣ, пайвандҳои лапарии маҳсулоти аэрокосмосӣ одатан аз парчин истифода мекарданд, ки бисёр равандҳои истеҳсолӣ ва бори кории зиёдро дар бар мегирад. Бо истифодаи афзояндаи маводҳои нав, ба монанди хӯлаҳои алюминий, хӯлаҳои титан ва маводҳои композитӣ, қабули технологияҳои нави кафшер барои иваз кардани усулҳои анъанавии пайвастшавӣ ба як тамоюли асосӣ табдил ёфтааст. Ин на танҳо самаранокии истеҳсолотро беҳтар мекунад, балки вазни сохториро низ кам мекунад ва ба талаботи нави тарроҳии сохторӣ ҷавобгӯ аст, ки барои маҳсулоти аэрокосмикӣ аҳамияти калон дорад. Дақиқии баланд ва чандирии баланди кафшери нуқтавии лазерӣ ба он бартариҳои назаррасро дар истеҳсолоти амалӣ, махсусан дар саноати ҳавопаймоӣ, медиҳад, ки дар он ҷо он метавонад равандҳои анъанавиро, ба монанди кафшери нуқтавии муқовимат ва парчинкуниро иваз кунад.
I. Таъриф ва хусусиятҳои кафшери нуқтавии лазерӣ
Таъриф
Кафшери нуқтаӣ бо лазер ба раванди гудохта ва пайваст кардани қисмҳои корӣ бо истифода аз як импулси лазерӣ (t > 1ms) ё як қатор импулсҳои лазерӣ дар як мавқеъ ишора мекунад.
Кафшери нуқтавии лазерӣ асосан ба дигар равандҳои кафшери лазерӣ монанд аст; ягона фарқият дар он аст, ки ҳангоми кафшери нуқтаӣ байни нури лазерӣ ва қисми корӣ ҷойивазкунии нисбӣ вуҷуд надорад. Кафшери нуқтавии лазерӣ ба ду намуд тақсим мешавад: кафшери гармигузаронӣ ва кафшери сӯрохи калидӣ. Дар кафшери нуқтавии гармигузаронӣ, лазер танҳо метавонад металлро бе бухор кардани он об кунад. Ин усул барои кафшери металлҳои ғафсии камтар аз 0,5 мм, ба монанди кафшери нуқтавии лазерии Nd:YAG ҷузъҳои электронӣ, мувофиқтар аст. Дар кафшери нуқтавии лазерии сӯрохи калидӣ, лазер метавонад мустақиман ба дохили мавод тавассути сӯрохи калидӣ ворид шавад ва суръати истифодаи энергияи лазерро афзоиш диҳад ва ба чуқурии воридшавии калонтар ноил гардад. Кафшери нуқтавии анъанавии муқовимат қисмҳои кориро об мекунад, то нуқтаҳои кафшерро бо истифода аз гармии муқовимат, ки аз ҷараёни электрикӣ тавлид мешавад, ташкил диҳад, дар ҳоле ки манбаи гармии кафшери нуқтавии лазерӣ аз радиатсияи лазерӣ сарчашма мегирад, ки дар натиҷа шаклҳои нуқтаҳои кафшер ба таври назаррас фарқ мекунанд.
Параметрҳои танзимшавандаи кафшери нуқтавии лазерӣ одатан қувваи лазер, вақти кафшери нуқтавӣ ва миқдори дефокусро дар бар мегиранд. Барои кафшери нуқтавӣ бо истифода аз режими импулсӣ, параметрҳо инчунин шакли мавҷи импулсӣ, басомад ва давраи корро дар бар мегиранд. Дар байни инҳо, қувваи лазерӣ асосан ба чуқурии воридшавии нуқтаи кафшер таъсир мерасонад, дар ҳоле ки вақти кафшери нуқтаӣ ба андозаи паҳлӯии нуқтаи кафшер таъсири бештар мерасонад. Умуман, ҳар қадар вақти амали лазер дарозтар бошад, андозаи сатҳҳои болоӣ ва поёнии нуқтаи кафшер ва андозаи сатҳи омезиш калонтар мешавад. Тағйирот дар миқдори дефокусӣ асосан ба диаметри нуқта ва зичии энергияе, ки ба сатҳи қисмати корӣ таъсир мерасонад, таъсир мерасонад ва ба ин васила ба шакли умумии нуқтаи кафшерӣ таъсири назаррас мерасонад.
Хусусиятҳо
- Бо истифода аз лазер ҳамчун манбаи гармӣ, кафшери нуқтаӣ суръати баланд, дақиқии баланд, вуруди гармии кам ва деформатсияи ҳадди ақали қисмати корро таъмин мекунад.
- Дараҷаи озодӣ дар мавқеъҳои кафшери нуқтаӣ ба таври назаррас беҳтар шудааст, ки имкон медиҳад кафшери нуқтаӣ дар ҳама мавқеъҳо ба осонӣ амалӣ карда шавадкафшери яктарафа бо нуқта, бо ин васила озодии тарроҳии маҳсулотро ба таври назаррас афзоиш медиҳад.
- Кафшери нуқтаӣ бо лазер ба андозаи пайвандҳои даврӣ талаботи кам дорад. Дар параметрҳо, ба монанди миқдори пайвандҳои даврӣ ва масофаи байни нуқтаҳои кафшер, маҳдудиятҳои ҳадди ақал мавҷуданд ва зарурати ба назар гирифтани таъсири маневркунии ҷараён вуҷуд надорад.
- Барои кафшери плитаҳои ғафсии нобаробар, маводҳои гуногун ва маводҳои махсус (хӯлаҳои алюминий, варақаҳои галванӣ), кафшери нуқтагии лазерӣ нисбат ба усулҳои анъанавии кафшери нуқтагӣ беҳтар кор мекунад.
- Он ба шумораи зиёди таҷҳизоти ёрирасон ниёз надорад, метавонад ба тағйироти маҳсулот зуд мутобиқ шавад ва ба талаботи бозор ҷавобгӯ бошад.
II. Таҳлили камбудиҳои кафшери нуқтаӣ бо лазер
Тарқишҳо, сӯрохиҳо ва овезоншавӣ камбудиҳои маъмултарин дар кафшери нуқтаӣ бо лазер мебошанд, ки дар зер як ба як таҳлил карда мешаванд.
1. Тарқишҳо
Тарқишҳо ба тарқишҳои сатҳӣ ва тарқишҳои тӯлонӣ тақсим мешаванд. Суръати гармкунӣ ва хунуккунӣ ҳангоми кафшери нуқтаӣ бо лазер хеле зуд аст, ки дар натиҷа градиенти калони ҳарорат байни минтақаи гармшуда ва металли атроф ба вуҷуд меояд, ки ба осонӣ ба пайдоиши тарқишҳо оварда мерасонад. Пайдоиши тарқишҳо бо мавод зич алоқаманд аст; масалан, хӯлаҳои алюминий нисбат ба пӯлоди зангногир майли хеле баландтари тарқиш доранд. Усули муассири пешгирии пайдоиши тарқишҳо ин беҳтар кардани шакли мавҷи импулс барои назорат кардани суръати хунуккунии раванди сахтшавии металл ва коҳиш додани фишори дохилӣ мебошад.
2. Сӯрохиҳо
Нуқсонҳои сӯрохдор (сӯрохиҳо)-ро дар кафшерҳои нуқтавии лазерӣ ба сӯрохиҳои хурд ва сӯрохиҳои калон тақсим кардан мумкин аст. Сӯрохиҳои хурд асосан аз сабаби коҳиши ҳалшавии гидроген дар металли моеъ ҳангоми сахтшавии металл, инчунин бухоршавии босуръати металл дар сӯрохи калид ва халалдор шудани ҳавзи гудохта ба вуҷуд меоянд. Сӯрохиҳои калон асосан аз сабаби суръати хеле баланди хунуккунӣ ҳангоми кафшери нуқтавии лазерӣ мебошанд, ки барои пур шудани металл дар атрофи сӯрохи калид вақти кофӣ намегузорад. Умуман, сӯрохиҳои хурд дар кафшери нуқтавии импулси дароз ба пайдоиш майл доранд, дар ҳоле ки сӯрохиҳои калон дар кафшери нуқтавии импулси кӯтоҳ эҳтимолан ба вуҷуд меоянд.
Ду ҷой вуҷуд дорад, ки дар онҳо эҳтимоли пайдо шудани сӯрохиҳо ҳангоми кафшери нуқтавии лазерӣ бештар аст: яке дар наздикии минтақаи пайвастшавӣ дар мобайни нуқтаи кафшер ва дигаре дар решаи кафшер. Тасвирҳои обшавӣ, ки тавассути рентген гирифта шудаанд, нишон медиҳанд, ки сӯрохиҳо дар наздикии минтақаи пайвастшавӣ асосан аз сабаби пайдоиши гардан ҳангоми пӯшидани сӯрохи калид ба вуҷуд меоянд; барои сӯрохиҳо дар решаи кафшер, онҳо асосан аз фурӯпошии сӯрохи калидӣ аз сабаби нопадидшавии босуръати лазер пас аз пайдоиши сӯрохи калидӣ ба вуҷуд меоянд.
3. Кам шудан
Камшавӣ дар кафшери нуқтаӣ бо лазер як падидаи возеҳ аст. Камшавии марказӣ дар сатҳи нуқтаи кафшер ва ҷамъшавии металл дар атрофи он аз қувваи бозгашт, ки дар натиҷаи бухоршавии металл ба вуҷуд меояд, ки металли моеъро ба сатҳи нуқтаи кафшер тела медиҳад, ба вуҷуд меояд. Дар раванди хунуккунӣ, металли ҷамъшуда дар рӯи он зуд сахт мешавад ва пурра пур карда намешавад. Илова бар ин, талафоти мавод, ки аз бухоршавии босуръати металл ва пошидани он ба вуҷуд меояд, омили дигаре мебошад, ки ба камшавии марказӣ мусоидат мекунад. Вақти импулс ҳам ба камшавии сатҳи нуқтаи кафшер ва ҳам ба ташаккули сӯрохиҳо таъсири назаррас мерасонад. Нуқтаҳои қаноатбахши кафшерро метавон бо роҳи беҳтар кардани шакли мавҷи импулс ва вақт ба даст овард.
4. Таъсири миқдори дефект ба нуқтаҳои кафшер
Тағйирот дар миқдори дефокус мустақиман диаметри нуқта ва зичии энергияро тағйир медиҳад. Вақте ки миқдори дефокус ҳам дар самтҳои манфӣ ва ҳам мусбат меафзояд, ин маънои онро дорад, ки диаметри нуқта зиёд мешавад ва зичии энергия кам мешавад. Ҳангоми кафшери нуқтавии лазерӣ, байни диаметри нуқта ва андозаи сӯрохи калиди ибтидоӣ, ки аз афтиши лазер ба порчаи озмоишӣ ба вуҷуд омадааст, робитаи муайяни мувофиқ вуҷуд дорад, дар ҳоле ки зичии энергия суръати васеъшавии ҳавзи гудохтаро муайян мекунад. Вақте ки арзиши мутлақи миқдори дефокус хурд аст, диаметри нуқтаи лазер хурд аст, зичии қувваи лазер баланд аст ва суръати васеъшавии ҳавзи гудохтаи нуқтаи кафшерӣ зуд аст, аммо диаметри сӯрохи калиди ибтидоӣ хурд аст. Баръакс, вақте ки миқдори дефокус калон аст, диаметри сӯрохи калиди ибтидоӣ калон аст, аммо суръати васеъшавии ҳавзи гудохта суст мешавад ва андозаи нуқтаи кафшери ҳосилшуда метавонад калон набошад. Аз ин рӯ, ҳангоми тағирёбии миқдори дефокус, таъсири ҳамаҷонибаи диаметри нуқта ва зичии қувваи сатҳии нуқтаи кафшер андозаи нуқтаи кафшерро муайян мекунад.
III. Татбиқи технологияи кафшери нуқтаӣ бо лазер
Кафшери нуқтавии лазерӣ дорои суръати баланд, чуқурии калони воридшавӣ, деформатсияи ҳадди ақал мебошад ва онро дар ҳарорати хонагӣ ё дар шароити махсус бо таҷҳизоти оддии кафшерӣ анҷом додан мумкин аст. Илова бар ин, пайдоиши лазерҳои импулсии басомади баланд (бо басомади бештар аз 40 импулс дар як сония) имкон дод, ки кафшери нуқтавии лазерӣ дар васлкунӣ ва кафшери ҷузъҳои хурд ва хурд дар истеҳсолоти автоматии оммавӣ васеъ истифода шавад. Ҳангоми кафшери ҷузъҳои хурди электронӣ, ки минтақаи хурди таъсири гармиро талаб мекунанд - ба монанди пайвасти байни шиша ва металл, пайвасти пайвандҳо дар схемаҳои нимноқилҳои ҳассос ба гармӣ ва пайвасти байни металлҳои гуногун дар симҳо - кафшери нуқтавии лазерӣ нисбат ба равандҳои анъанавии кафшери нуқтавӣ (масалан, кафшери нуқтавии муқовимат) бо нуқтаҳои кафшери бе ифлосшавӣ ва сифати баланди кафшер бартарӣ дорад. Дар расми 6-60 намунаи татбиқи кафшери нуқтавии лазерӣ дар истеҳсоли чароғҳои мошин нишон дода шудааст: лазери импулсии сахти 500 Вт чор нуқтаи кафшери монандро бо басомади хеле баланди импулс тавлид мекунад.
Ҳангоми анҷом додани кафшери дақиқи баланд дар микросохторҳо бо истифода аз энергияи баланди импулс, лазерҳои импулсии Nd:YAG бартариҳои техникӣ ва иқтисодӣ доранд. Дар аксари замимаҳои кафшери нуқтавии саноатӣ, лазерҳои импулсии ҳолати сахт бо қувваи миёнаи 50 Вт ва қувваи импулсии > 2 кВт асосан истифода мешаванд. Лазер метавонад мустақиман ба қисмати корӣ тавассути нахҳои оптикӣ ё линзаҳои фокусии якҷоя таъсир расонад.
Кафшери нуқтаӣ бо лазер барои доираи васеи маводҳо истифода мешавад. Масалан, ҳангоми кафшери нуқтаӣ бо батареяҳои Li, бо истифода аз Nd:Технологияи кафшери нуқтаӣ бо лазери YAGПайваст кардани металлҳои гуногун нисбат ба кафшери TIG ва кафшери нуқтаи муқовимат самараноктар аст. Аз ҷумла, азбаски нахҳои оптикӣ барои интиқоли лазерҳо ҳангоми истеҳсол истифода мешаванд, ҳаракати зуд ва чандир байни мизҳои кории гуногун қулай аст.
Хулоса, кафшери нуқтаӣ бо лазер хусусиятҳои зеринро дорад:
- Бо афзоиши қувваи лазер, диаметри сатҳи нуқтаи кафшер ба боло ва поён тағйир меёбад, дар ҳоле ки диаметри сатҳи омезиш ва сатҳи поёнӣ оҳиста меафзояд. Тағйирёбии шакли буриши нуқтаи кафшер возеҳ нест. Бо афзоиши давомнокӣ, андозаи нуқтаи кафшер босуръат меафзояд ва суръати тағйирёбии диаметри сатҳи омезиш нисбат ба диаметрҳои сатҳи болоӣ ва поёнӣ зиёдтар аст. Тағйирёбии миқдори дефокус ба андозаи нуқтаи кафшер таъсири назаррас мерасонад. Он мустақиман диаметри нуқтаи кафшер ва зичии қувваи лазерро тағйир медиҳад ва таъсири ҳамаҷонибаи ин ду омил андозаи нуқтаи кафшерро муайян мекунад.
- Дар ҳолати воридшавии пурра, дар сатҳи кафшери нуқтаи лазерӣ овезонии намоён ба назар мерасад. Бо афзоиши қудрат ва давомнокии лазер, чуқурии овезонӣ дар сатҳи нуқтаи кафшерӣ меафзояд. Вақте ки давомнокӣ ё андозаи фосила калон аст, сатҳи поёнӣ низ метавонад овезониро нишон диҳад.
- Бо зиёд шудани фосила, деформатсияи умумии нуқтаи кафшер, хамшавии марказӣ ва чуқурӣ ба назар мерасад. Сатҳи омезиш хурд мешавад ва қувват зуд коҳиш меёбад. Дар айни замон, дар кафшери резисторҳо, батареяҳо ва соҳаи электроника, раванди кафшери ду нуқтаи ҳамзамон маъмулан истифода мешавад, ки одатан тарҳеро бо ду манбаи нури лазерӣ қабул мекунад.
Вақти нашр: 27 октябри соли 2025
