Shkaqet dhe metodat e kontrollit të porave të gazit në bashkësitë e lidhjes me laser

I. Përshkrim

Barkimi me laser ofron përfitime si dendësi e lartë energjie, zonë e vogël e prekur nga nxehtësia, formim i mirë i barkimit dhe deformim i ulët. Ai përdoret gjerësisht në prodhimin e pllakave metalike, elektronikën konsumatore, prodhimin e baterive, pajisjet mjekësore dhe në industrinë automobilistike. Megjithatë, në aplikimet praktike të barkimit, defektet e porozitetit ndodhin shpesh brenda ose në sipërfaqen e bashkimeve të braktitura si pasojë e efekteve të kombinuara të materialeve, pajisjeve dhe faktorëve të procesit. Këto defekte kanë një ndikim negativ në fortësinë e barkimit, dendësinë dhe cilësinë e pamjes. Prandaj, është e nevojshme të analizohen mekanizmat e formimit të porozitetit dhe të propozohen masa efektive kontrolli për të përmirësuar stabilitetin e barkimit dhe cilësinë e produktit.

II. Shkaqet Kryesore të Porozitetit në Barkim

Poroziteti në barkim zakonisht shkaktohet nga gazet e bllokuara, precipitimi i gazeve të tretura ose avullimi i materialit. Shkakët kryesorë përfshijnë:

1. Pllaja e Sipërfaqes së Materialeve

Kur sipërfaqet e bashkimit përmbajnë yndyrë, lagështi, korrrozion ose shtresa, ato shpërbashkohen nën temperaturë të lartë dhe prodhojnë gase që hyjnë në pllazmin e shkrirë. Për shembull:

Përmbytja me yndyrë → prodhon gase hidrokarbonike

Lagështia → prodhon H₂ dhe O₂

Shtresat → shpërbashkohen në gase organike ose inorganike

Nëse pllazmi i shkrirë ngurtësohet shpejt, këto gase nuk mund të dalin në kohë dhe formojnë pora.

2. Përmbajtja e Lartë e Gazrave në Materiale

Certa materiale përmbajnë sasi më të larta hidrogjeni, oksigjeni, azoti ose përfshirje, të cilat mund të precipitojnë dhe të formojnë flluskë gjatë shkrirjes. Për shembull:

Legurat e aluminis janë të ndjeshme ndaj hidrogjenit

Çeliku është i ndjeshëm ndaj oksigjenit

Legurat e bakrit janë të ndjeshme ndaj azotit

Nëse koha e pllazmit të shkrirë është e papjekur ose ftohja është shumë e shpejtë, gazet mbeten të bllokuara dhe formojnë pora.

3. Hyrja e Energjisë së Lazerit është e Papjekur ose e Papandëshme

Nëse dendësia e energjisë është e pamjaftueshme, pllazmi i shkrirë bëhet i hapës me fluiditet të dobët, gjë që e vështirëson daljen e gazeve. Fluktuacionet e energjisë gjithashtu mund të shkaktojnë mbyllje të moskonsekuentë të pllazmit të shkrirë, duke çuar në bllokimin e flluskave.

Shprehjet e zakonshme përfshijnë:

Fluktuacione të fuqisë së lazerit

Devijimi i fokusit që çon në uljen e dendësisë së fuqisë

Shpejtësi e vargut e tepërt që shkakton therrëzim të paplotë

4. Mbulesa e Gazit Mbrojtës është e Pafituar

Mbrojtja e pamjaftueshme ose drejtimi i gabuar i mbrojtjes lejon hyrjen e ajrit në pllazmin e shkrirë dhe prodhimin e reaksioneve gazore. Rryma e tepërt e gazit mund të prodhojë turbullime ose përfshirje ajri.

Problemet e zakonshme përfshijnë:

Rrymë argoni e tepërt që shkakton formimin e vrilave

Pambarimi i gazit që çon në mbytje të paplotë

Ndotja e duzës që shkakton fusha rrjedhje të turbulluar

5. Përputhja midis materialit plotësues dhe metalit bazë

Në rastin e kryqëzimit me tel plotësues, nëse përbërja e teli plotësues, përmbajtja e gazit ose pastërtia janë të dobëta, mund të futet gaz shtesë ose përfshirje.

Shembujt përfshijnë:

Tel i lagur ose higroskopik i kryqëzimit

Kushte të pavolshme ruftimi

Pastrim i pasufishëm i telit

III. Rreziqet kryesore të porozitetit në kryqëzim

Defektet e porozitetit ndikojnë në cilësinë e produktit kryesisht përmes:

Zvogëlimi i fortësisë së kryqëzimit dhe jetëgjatësisë nga lodhja

Performanca e dobët e sigilimit dhe e barrierës

Zvogëlimi i cilësisë së pamjes

Besueshmëria e ulët në aplikime kritike

Industri si kutitë e baterive, pajisjet mjekësore dhe strukturat hermetike mund të refuzojnë plotësisht produktet për shkak të defekteve të porozitetit.

IV. Metodat e Kontrollit të Defekteve të Porozitetit në Bashkim

Për të përmirësuar cilësinë e bashkimit me rreze lazer, duhet bërë optimizimi në materiale, pajisje, procese dhe mjedis.

1. Zbatoni Përpunimin e Duhur të Sipërfaqes Para Bashkimit

Pastrimi i sipërfaqes së bashkimit zvogëlon në mënyrë të konsiderueshme rrezikun e porozitetit. Metodat e zakonshme përfshijnë:

Pastrim mekanik (grimdhim, fërsitje)

Pastrim me tretës (alkool, aceton)

Pastroja me laser (e përshtatshme për prodhim masiv)

Tharja dhe shkumësimi (veçanërisht për legura alumini)

Zonat kyçe përfshijnë zonën e bashkimit dhe sipërfaqet e brendshme të kontaktit të lidhjeve të mbuluar.

2. Kontrolloni Cilësinë e Materialit dhe Kushtet e Ruajtjes

Sipas karakteristikave të thithjes së gazit të materialit:

Legurat e aluminit duhet mbajtur të thata për të parandaluar thithjen e lagështisë

Pjesët e bakrit duhet mbrojtur nga oksidimi me anë të gazit ose shtresash mbulesë

Çeliku duhet shmangur korrozionin e rëndë dhe ndotësit

Në lidhjet me tel plotës, teli duhet të mbetet i thatë dhe i pastër.

3. Optimizoni Parametrat e Energjisë së Laserit

Përputhja e duhur e procesit është kritike për daljen e gazit. Drejtimet e optimizimit përfshijnë:

Rritja e dendësisë së energjisë → përmirëson penetrimin dhe lëvizshmërinë

Zvogëlimi i shpejtësisë së lidhjes → rrit kohën e hapur të pllakës shkrirëse

Rregullimi i pozicionit të fokusit → thekson stabilitetin e pllakës shkrirëse

Stabilizimi i daljes së laserit → shmang fluktuacionet e energjisë

Në lidhjen me penetrim të thellë, defokusi negativ mund të thellojë penetrimin dhe sjelljen e rrjedhjes.

4. Përmirësoni Sistemet e Gazit Mbrojtës

Optimizimi i gazit mbrojtës përfshin:

Zgjedhja e gazeve të përshtatshme (p.sh., argon për lidhjen e aluminisë)

Kontrolli i shkallëve të duhura të rrjedhjes (shmangni turbulencën)

Optimizimi i këndit të nozelit dhe distancës së largimit

Rritja e mbulimit të mbrojtjes për të parandaluar përfshirjen e ajrit

Për lidhjet e aluminisë, zakonisht përdoret mbrojtja me dy gaze ose me kapsulë për të zvogëluar porozitetin.

5. Optimizoni Dizajnin e Bashkimit dhe Konfigurimin e Lidhjes

Dizajni i bashkimit ndikon në sjelljen e daljes së gazit:

Preferoni bashkimet krahu-krahu mbi ato mbivendosë kur është e mundur

Sigurojini shtigje daljeje për bashkimet mbivendosë nëse nuk mund të shmangen

Shmangni strukturat e mbyllura që ngarkojnë gazin gjatë ftohjes së shpejtë

Dizajni i duhur strukturor zvogëlon stresin dhe përmirëson efikasitetin e daljes së gazit.

V. Përfundim

Poroziteti i bashkimit me laser është një defekt tipik që rezulton nga efektet e kombinuara të materialeve, proceseve dhe kushteve mjedisore. Mekanizmi i formimit të tij është shumë i lidhur me disa faktorë. Përmes përmirësimit të pastërtisë së materialit, optimizimit të parametrave të lasers dhe gazit mbrojtës, si dhe miratimit të dizajneve të duhura të lidhjeve, cilësia dhe performanca e formimit të bashkimit mund të përmirësohen në mënyrë të konsiderueshme. Në mjediset e prodhimit, integrimi i sistemeve të monitorimit në linjë dhe kontrollit të mbyllur të cilësisë mund të stabilizojë më tej cilësinë e bashkimit dhe të mbështesë adoptimin e gjerë industrial të teknologjisë së bashkimit me laser.