Saldimi me pika është një metodë bashkimi me shpejtësi të lartë dhe me kosto efektive. Është i përshtatshëm për lidhjen e komponentëve me pllaka të holla me nyje të prera që nuk kërkojnë hermeticitet. Ekzistojnë shumë lloje të saldimit me pika, siç janë saldimi me pika me rezistencë, saldimi me pika me hark, saldimi me pika me ngjitës,saldim me pika kompozite, dhe saldimi me pika me lazer. Aktualisht, saldimi me pika me rezistencë përdoret gjerësisht në prodhim. Duke marrë si shembull industrinë e automobilave, nevojiten 3,000 deri në 4,000 pika saldimi gjatë montimit të komponentëve të panelit të karrocerisë së makinës, gjë që kërkon 250 deri në 300 robotë, së bashku me sisteme kontrolli mbështetës dhe pajisje të tjera ndihmëse. Megjithatë, saldimi me pika me rezistencë ka fleksibilitet të dobët. Me zhvillimin e shpejtë ekonomik, cikli i azhurnimit të formave dhe strukturave gjeometrike të komponentëve të automobilave është bërë shumë i shkurtër. Përmirësimi i produkteve dhe modeleve të reja kërkon një lloj të ri të teknologjisë së saldimit me pika që është efikase dhe fleksibile. Prandaj, teknologjia e saldimit me pika me lazer është bërë gradualisht në qendër të vëmendjes dhe pritet të aplikohet gjerësisht në prodhimin industrial të automobilave. Në fushën e hapësirës ajrore, saldimi me pika me lazer po testohet gjithashtu si një teknologji alternative. Për një kohë të gjatë, nyjet e rrathëve të produkteve të hapësirës ajrore kanë përdorur përgjithësisht thumba, të cilat përfshijnë shumë procese prodhimi dhe ngarkesë të lartë pune. Me aplikimin në rritje të materialeve të reja si lidhjet e aluminit, lidhjet e titanit dhe materialet kompozite, miratimi i teknologjive të reja të saldimit për të zëvendësuar metodat tradicionale të bashkimit është bërë një trend i zakonshëm. Kjo jo vetëm që përmirëson efikasitetin e prodhimit, por gjithashtu zvogëlon peshën strukturore dhe përmbush kërkesat e reja të projektimit strukturor, gjë që është me rëndësi të madhe për produktet hapësinore. Preciziteti i lartë dhe fleksibiliteti i lartë i saldimit me pika me lazer i japin asaj avantazhe të konsiderueshme në prodhimin praktik, veçanërisht në industrinë e aviacionit, ku mund të zëvendësojë proceset tradicionale siç janë saldimi me pika me rezistencë dhe fiksimi me gozhda.
I. Përkufizimi dhe Karakteristikat e Saldimit me Lazer me Pika
Përkufizim
Saldimi me pika me lazer i referohet procesit të shkrirjes dhe bashkimit të pjesëve të punës duke përdorur një impuls të vetëm lazeri (t > 1ms) ose një seri impulsesh lazeri në të njëjtin pozicion.
Saldimi me pika me lazer është në thelb i ngjashëm me proceset e tjera të saldimit me lazer; ndryshimi i vetëm është se nuk ka zhvendosje relative midis rrezes së lazerit dhe pjesës së punës gjatë saldimit me pika. Saldimi me pika me lazer ndahet në dy lloje: saldim me përçueshmëri termike dhe saldim me vrimë çelësi. Në saldimin me pika me përçueshmëri termike, lazeri mund ta shkrijë metalin vetëm pa e avulluar atë. Kjo metodë është më e përshtatshme për saldimin e metaleve me një trashësi më të vogël se 0.5 mm, siç është saldimi me pika me lazer Nd:YAG i komponentëve elektronikë. Në saldimin me pika me lazer me vrimë çelësi, lazeri mund të hyjë direkt në brendësi të materialit përmes vrimës së çelësit, duke rritur shkallën e shfrytëzimit të energjisë së lazerit dhe duke arritur një thellësi më të madhe depërtimi. Saldimi tradicional me pika me rezistencë shkrin pjesët e punës për të formuar pika saldimi duke përdorur nxehtësinë e rezistencës të gjeneruar nga rryma elektrike, ndërsa burimi i nxehtësisë së saldimit me pika me lazer vjen nga rrezatimi i lazerit, duke rezultuar në forma të pikave të saldimit dukshëm të ndryshme.
Parametrat e rregullueshëm të saldimit me pika me lazer në përgjithësi përfshijnë fuqinë e lazerit, kohën e saldimit me pika dhe sasinë e defokusit. Për saldimin me pika duke përdorur modalitetin e pulsit, parametrat përfshijnë gjithashtu formën e valës së pulsit, frekuencën dhe ciklin e punës. Midis këtyre, fuqia e lazerit ndikon kryesisht në thellësinë e depërtimit të pikës së saldimit, ndërsa koha e saldimit me pika ka një ndikim më të madh në madhësinë anësore të pikës së saldimit. Në përgjithësi, sa më e gjatë të jetë koha e veprimit të lazerit, aq më e madhe është madhësia e sipërfaqeve të sipërme dhe të poshtme të pikës së saldimit dhe madhësia e sipërfaqes së bashkimit. Ndryshimet në sasinë e defokusit ndikojnë kryesisht në diametrin e pikës dhe dendësinë e energjisë që vepron në sipërfaqen e copës së punës, duke pasur kështu një ndikim të rëndësishëm në formën e përgjithshme të pikës së saldimit.
Karakteristikat
- Me lazerin si burim nxehtësie, saldimi me pika ofron shpejtësi të lartë, saktësi të lartë, hyrje të ulët të nxehtësisë dhe deformim minimal të copës së punës.
- Shkalla e lirisë në pozicionet e saldimit me pika është përmirësuar shumë, duke mundësuar saldim me pika në të gjitha pozicionet dhe duke e realizuar lehtësisht.saldim me pika të njëanshme, duke rritur kështu ndjeshëm lirinë e dizajnit të produktit.
- Saldimi me pika me lazer ka kërkesa të ulëta për madhësinë e nyjeve me mbivendosje. Ka kufizime minimale në parametra të tillë si sasia e mbivendosjes së nyjeve dhe distanca midis pikave të saldimit, dhe nuk ka nevojë të merret në konsideratë ndikimi i devijimit të rrymës.
- Për saldimin e pllakave me trashësi të pabarabartë, materialeve të ndryshme dhe materialeve speciale (aliazhe alumini, fletë të galvanizuara), saldimi me pika me lazer funksionon më mirë se metodat tradicionale të saldimit me pika.
- Nuk kërkon një numër të madh pajisjesh ndihmëse, mund të përshtatet shpejt me ndryshimet e produktit dhe të përmbushë kërkesat e tregut.
II. Analiza e defekteve të saldimit me pika me lazer
Çarjet, poret dhe varja janë defektet më të zakonshme në saldimin me pika me lazer, të cilat analizohen një nga një më poshtë.
1. Çarje
Çarjet ndahen në çarje sipërfaqësore dhe çarje gjatësore. Shkalla e ngrohjes dhe ftohjes gjatë saldimit me pika me lazer është shumë e shpejtë, duke rezultuar në një gradient të madh të temperaturës midis zonës së nxehtë dhe metalit përreth, gjë që çon lehtësisht në formimin e çarjeve. Shfaqja e çarjeve është e lidhur ngushtë me materialin; për shembull, lidhjet e aluminit kanë një tendencë shumë më të lartë për t'u çarë gjatë saldimit me pika me lazer sesa çeliku inox. Një metodë efektive për të shtypur formimin e çarjeve është optimizimi i formës së valës së pulsit për të kontrolluar shkallën e ftohjes së procesit të ngurtësimit të metalit dhe për të zvogëluar stresin e brendshëm.
2. Poret
Defektet poroze (poret) në saldimet me pika me lazer mund të ndahen në pore të vogla dhe pore të mëdha. Poret e vogla shkaktohen kryesisht nga ulja e tretshmërisë së hidrogjenit në metalin e lëngshëm gjatë ngurtësimit të metalit, si dhe avullimit të shpejtë të metalit në vrimën e çelësit dhe shqetësimit të pellgut të shkrirë. Poret e mëdha shkaktohen kryesisht nga shkalla shumë e shpejtë e ftohjes gjatë saldimit me pika me lazer, e cila i lë kohë të pamjaftueshme metalit rreth vrimës së çelësit për t'u mbushur përsëri. Në përgjithësi, poret e vogla janë të prirura të formohen në saldimin me pika me pulse të gjata, ndërsa poret e mëdha ka të ngjarë të ndodhin në saldimin me pika me pulse të shkurtra.
Ekzistojnë dy vende ku poret kanë më shumë gjasa të shfaqen në saldimin me pika me lazer: njëri është pranë zonës së bashkimit në mes të pikës së saldimit dhe tjetri është në rrënjën e saldimit. Imazhet e shkrirjes të kapura nga rrezet X tregojnë se poret pranë zonës së bashkimit shkaktohen kryesisht nga ngushtimi kur mbyllet vrima e çelësit; për poret në rrënjën e saldimit, ato formohen kryesisht nga shembja e vrimës së çelësit për shkak të zhdukjes së shpejtë të lazerit pas formimit të vrimës së çelësit.
3. Varje
Varja është një fenomen i dukshëm në saldimin me pika me lazer. Varja qendrore në sipërfaqen e pikës së saldimit dhe akumulimi i metalit rreth tij shkaktohen nga forca e tërheqjes e gjeneruar nga avullimi i metalit që e shtyn metalin e lëngshëm drejt sipërfaqes së pikës së saldimit. Gjatë procesit të ftohjes, metali i akumuluar në sipërfaqe ngurtësohet shpejt dhe nuk mund të mbushet plotësisht. Përveç kësaj, humbja e materialit e shkaktuar nga avullimi i shpejtë i metalit dhe spërkatja është një faktor tjetër që kontribuon në varjen qendrore. Koha e pulsit ka një ndikim të rëndësishëm si në varjen e sipërfaqes së pikës së saldimit ashtu edhe në formimin e poreve. Pika të kënaqshme të saldimit mund të arrihen duke optimizuar formën e valës së pulsit dhe kohën.
4. Ndikimi i Sasisë së Defokusit në Pikat e Saldimit
Ndryshimet në sasinë e defokusit ndryshojnë drejtpërdrejt diametrin e pikës dhe dendësinë e energjisë. Kur sasia e defokusit rritet si në drejtimin negativ ashtu edhe në atë pozitiv, kjo do të thotë që diametri i pikës rritet dhe dendësia e energjisë zvogëlohet. Gjatë saldimit me pikë me lazer, ekziston një marrëdhënie e caktuar korresponduese midis diametrit të pikës dhe madhësisë së vrimës fillestare të çelësit të formuar nga goditja e lazerit në copën e provës, ndërsa dendësia e energjisë përcakton shkallën e zgjerimit të pishinës së shkrirë. Kur vlera absolute e sasisë së defokusit është e vogël, diametri i pikës së lazerit është i vogël, dendësia e fuqisë së lazerit është e lartë dhe shkalla e zgjerimit të pishinës së shkrirë të pikës së saldimit është e shpejtë, por diametri i vrimës fillestare të çelësit është i vogël. Përkundrazi, kur sasia e defokusit është e madhe, diametri i vrimës fillestare të çelësit është i madh, por shkalla e zgjerimit të pishinës së shkrirë ngadalësohet dhe madhësia e pikës së saldimit që rezulton mund të mos jetë e madhe. Prandaj, gjatë ndryshimit të sasisë së defokusit, efekti gjithëpërfshirës i diametrit të pikës dhe dendësisë së fuqisë sipërfaqësore të pikës së saldimit përcakton madhësinë e pikës së saldimit.
III. Zbatimi i Teknologjisë së Saldimit me Lazer me Pika
Saldimi me pika me lazer karakterizohet nga shpejtësi e lartë, thellësi e madhe depërtimi, deformim minimal dhe mund të kryhet në temperaturë ambienti ose në kushte të veçanta me pajisje të thjeshta saldimi. Përveç kësaj, shfaqja e lazerëve me puls me frekuencë të lartë (me një frekuencë më të lartë se 40 pulsime në sekondë) ka mundësuar aplikimin e gjerë të saldimit me pika me lazer në montimin dhe saldimin e komponentëve mikro dhe të vegjël në prodhimin e automatizuar në masë. Kur saldohen komponentë të vegjël elektronikë që kërkojnë një zonë të vogël të prekur nga nxehtësia - siç është lidhja midis qelqit dhe metalit, lidhja e nyjeve në qarqet gjysmëpërçuese të ndjeshme ndaj nxehtësisë dhe lidhja midis metaleve të ndryshme në tela - saldimi me pika me lazer është më i favorshëm sesa proceset tradicionale të saldimit me pika (p.sh., saldimi me pika me rezistencë), me pika saldimi pa ndotje dhe cilësi të lartë saldimi. Figura 6-60 tregon një shembull aplikimi të saldimit me pika me lazer në prodhimin e fenerëve të automobilave: një lazer pulsues në gjendje të ngurtë 500W gjeneron katër pika të ngjashme saldimi me një frekuencë shumë të lartë pulsimi.
Kur kryhet saldim me pika me precizion të lartë në mikrostruktura duke përdorur energji të lartë pulsi, lazerët Nd:YAG të pulsuar kanë avantazhe teknike dhe ekonomike. Në shumicën e aplikimeve industriale të saldimit me pika, përdoren kryesisht lazerë pulsues në gjendje të ngurtë me një fuqi mesatare prej 50W dhe një fuqi pulsi > 2kW. Lazeri mund të veprojë drejtpërdrejt në copën e punës përmes fibrave optike ose lenteve të fokusuara të kombinuara.
Saldimi me lazer me pika është i zbatueshëm në një gamë të gjerë materialesh. Për shembull, kur saldohen bateritë Li me pika, duke përdorur Nd:Teknologjia e saldimit me lazer YAG në pikaLidhja e metaleve të ndryshme është më efikase sesa saldimi TIG dhe saldimi me pika me rezistencë. Në veçanti, meqenëse fibrat optike përdoren për të transmetuar lazerë gjatë prodhimit, është e përshtatshme të lëvizësh shpejt dhe në mënyrë fleksibile midis tavolinave të ndryshme të punës.
Si përmbledhje, saldimi me pika me lazer ka karakteristikat e mëposhtme:
- Me rritjen e fuqisë së lazerit, diametri sipërfaqësor i pikës së saldimit luhatet lart e poshtë, ndërsa diametri i sipërfaqes së bashkimit dhe sipërfaqes së poshtme rritet ngadalë. Ndryshimi në formën e prerjes tërthore të pikës së saldimit nuk është i dukshëm. Ndërsa kohëzgjatja rritet, madhësia e pikës së saldimit rritet me shpejtësi dhe shkalla e ndryshimit të diametrit të sipërfaqes së bashkimit është më e madhe se ajo e diametrave të sipërfaqes së sipërme dhe të poshtme. Ndryshimi në sasinë e defokusit ka një ndikim të rëndësishëm në madhësinë e pikës së saldimit. Ai ndryshon drejtpërdrejt diametrin e pikës dhe dendësinë e fuqisë së lazerit, dhe efekti gjithëpërfshirës i këtyre dy faktorëve përcakton madhësinë e pikës së saldimit.
- Në rastin e depërtimit të plotë, ka një varje të dukshme në sipërfaqen e saldimit me pika me lazer. Me rritjen e fuqisë dhe kohëzgjatjes së lazerit, thellësia e varjes në sipërfaqen e pikës së saldimit rritet. Kur kohëzgjatja ose madhësia e boshllëkut është e madhe, sipërfaqja e poshtme mund të shfaqë edhe gropëzim.
- Ndërsa boshllëku rritet, deformimi i përgjithshëm i pikës së saldimit, varja qendrore dhe gropëza bëhen të dukshme. Sipërfaqja e bashkimit tkurret dhe forca zvogëlohet me shpejtësi. Aktualisht, në saldimin e rezistorëve, baterive dhe në fushën e elektronikës, përdoret zakonisht procesi i saldimit të dy pikave njëkohësisht, i cili zakonisht miraton një dizajn me dy burime drite lazer.
Koha e postimit: 27 tetor 2025
