Tha tàthadh le beam leusair agus tàthadh stuagh air a bhith gan cleachdadh o chionn fhada airson cinneasachadh gnìomhachais, agus tha iad a’ ceadachadh raon farsaing de chleachdaidhean ann an raon teicneòlas ceangail stuthan. Tha raointean tagraidh sònraichte aig gach aon de na pròiseasan seo, mar a tha air a mhìneachadh leis na pròiseasan corporra a bhios a’ giùlan lùth chun phìos obrach agus leis na sruthan lùtha a gheibhear. Tha an lùth air a thar-chuir bhon stòr beam leusair chun stuth airson a phròiseasadh le bhith a’ cleachdadh rèididheachd co-leanailteach infridhearg àrd-lùtha, a’ cleachdadh càball snàithleach-optaigeach. Bidh an stuagh a’ tar-chuir an teas a dh’ fheumar airson tàthadh le bhith a’ cleachdadh sruth dealain àrd a’ sruthadh chun phìos obrach tro cholbh stuagh. Bidh an rèididheachd leusair a’ leantainn gu sòn glè chumhang a tha fo bhuaidh teas le co-mheas mòr de dhoimhneachd tàthaidh ri leud seam (buaidh tàthaidh dhomhainn). Tha comas drochaid-bheàrn a’ phròiseis tàthaidh leusair glè ìosal, air sgàth a thrast-thomhas fòcas beag, ach air an làimh eile faodaidh e astaran tàthaidh glè àrd a ruighinn. Tha dùmhlachd lùtha mòran nas ìsle aig a’ phròiseas tàthaidh stuagh, ach bidh e ag adhbhrachadh puing fòcas nas motha air uachdar a’ phìos obrach agus tha e air a chomharrachadh le astar giollachd nas slaodaiche. Le bhith a’ cothlamadh an dà phròiseas seo, faodar co-obrachadh feumail a choileanadh. Mu dheireadh, tha seo ga dhèanamh comasach buannachdan càileachd agus buannachdan innleadaireachd cinneasachaidh a choileanadh, a bharrachd air èifeachdas cosgais nas fheàrr. Tha am pròiseas seo a’ tabhann thagraidhean inntinneach agus tarraingeach a thaobh eaconamaidh, an dà chuid ann an gnìomhachas nan càraichean, gu h-àraidh leis gu bheil fulangas nas àirde ceadaichte air na tàthaidhean, gu bheil ìrean ceangail nas àirde comasach, agus gu bheil paramadairean meacanaigeach/teicneòlais glè mhath rim faighinn.
1. Ro-ràdh:
Tha fios bho na 1970an mar a chuireas sinn solas leusair agus an stuagh còmhla ann am pròiseas tàthaidh aonaichte, ach airson ùine mhòr às dèidh sin, cha deach obair leasachaidh sam bith eile a dhèanamh. O chionn ghoirid, tha luchd-rannsachaidh air an aire a thionndadh chun a’ chuspair seo a-rithist agus air feuchainn ri buannachdan an stuagh a chur còmhla ri buannachdan an leusair, ann am pròiseas tàthaidh measgaichte. Ged a bha aig stòran leusair ri dearbhadh anns na tràth-làithean an robh iad freagarrach airson cleachdadh gnìomhachais, an-diugh tha iad nan uidheamachd teicneòlais àbhaisteach ann am mòran iomairtean saothrachaidh.
Canar “pròiseas tàthaidh measgaichte” ri measgachadh tàthaidh leusair le pròiseas tàthaidh eile. Tha seo a’ ciallachadh gu bheil gath leusair agus bogha ag obair aig an aon àm ann an aon raon tàthaidh, agus a’ toirt buaidh air a chèile agus a’ toirt taic dha chèile.
2. Leusair:
Chan e a-mhàin gu bheil feum aig tàthadh leusair air cumhachd àrd leusair ach cuideachd air beam àrd-inbhe gus an “buaidh tàthaidh dhomhainn” a tha thu ag iarraidh fhaighinn. Faodar a’ chàileachd nas àirde a thig às a sin a chleachdadh gus trast-thomhas fòcas nas lugha no astar fòcas nas motha fhaighinn.
Airson nam pròiseactan leasachaidh a tha a’ dol air adhart an-dràsta, thathas a’ cleachdadh leusair staid-chruaidh le pumpa lampa agus cumhachd beam leusair de 4 kW. Tha solas an leusair air a thar-chur tro shnàithleach glainne 600 µm.
Tha solas an leusair air a thar-chur tro shnàithleach glainne, anns a bheil an toiseach agus an deireadh air am fuarachadh le uisge. Tha gath an leusair air a phròiseict air a’ phìos obrach le modúl fòcasachaidh le astar fòcasach de 200 mm.
3. Pròiseas hibrid leusair:
Airson pìosan obrach meatailteach a thàthadh, tha gath laser Nd:YAG air a fhòcasadh aig dian os cionn 106W/cm2. Nuair a bhuaileas gath laser uachdar an stuth, bidh e a’ teasachadh an àite seo gu teòthachd smùididh, agus bidh cuas smùid air a chruthachadh anns a’ mheatailt tàthaidh air sgàth an smùid meatailt a tha a’ teicheadh. Is e am feart sònraichte den t-seam tàthaidh an co-mheas àrd doimhneachd-gu-leud aige. Tha dùmhlachd lùtha-sruthadh an arc a tha a’ losgadh gu saor beagan os cionn 104 W/cm2. Tha Figear 1 a’ sealltainn prionnsapal bunaiteach tàthaidh measgaichte. Gath laser
Tha an dealbh an seo a’ biathadh teas don mheatailt tàthaidh anns a’ phàirt as àirde den t-seam, a bharrachd air an teas bhon arc. Eu-coltach ri rèiteachadh sreathmhor far a bheil dà phròiseas tàthaidh fa leth ag obair às dèidh a chèile, faodar tàthadh measgaichte fhaicinn mar mheasgachadh den dà phròiseas tàthaidh ag obair aig an aon àm ann an aon raon pròiseis. A rèir dè am pròiseas arc no laser a thathar a’ cleachdadh, agus air paramadairean a’ phròiseis, bidh buaidh aig na pròiseasan air a chèile gu diofar ìre agus ann an diofar dhòighean [1, 2].
Taing don cho-mheasgachadh den phròiseas leusair agus den phròiseas stuagh, tha àrdachadh ann an doimhneachd treòrachaidh an tàthaidh agus astar an tàthaidh cuideachd (an coimeas ri gin de na pròiseasan a thathas a’ cleachdadh leotha fhèin). Bidh an ceò meatailt a tha a’ teicheadh bho chuas a’ cheò ag obair air ais air plasma a’ stuagh. Tha gabhail a-steach rèididheachd leusair Nd:YAG anns a’ phlasma giullachd fhathast neo-shuntasach. A rèir dè an co-mheas den dà chur-a-steach cumhachd a thèid a thaghadh, faodar caractar a’ phròiseis iomlan a dhearbhadh gu ìre nas motha no nas lugha an dàrna cuid leis an leusair no leis a’ stuagh [3,4].
Figear 1: Riochdachadh sgemataigeach: Tàthadh LaserHybrid
Tha buaidh mhòr aig teòthachd uachdar na h-obrach-obrach air mar a ghabhas rèididheachd an leusair a ghabhail a-steach. Mus tòisich am pròiseas tàthaidh leusair, feumar faighinn thairis air an ath-fhilleadh tùsail an toiseach, gu h-àraidh air uachdaran alùmanaim. Faodar seo a choileanadh le bhith a’ tòiseachadh air tàthadh le prògram tòiseachaidh sònraichte. Às deidh teòthachd an smùid a ruighinn, thèid an cuas smùid a chruthachadh, agus mar thoradh air sin faodar cha mhòr a h-uile lùth rèididheachd a chuir a-steach don obair-obrach. Mar sin, tha an lùth a tha a dhìth airson seo air a dhearbhadh leis an gabhail a-steach a tha an urra ri teòthachd agus leis an ìre lùtha a chaidh a chall.
le bhith ga ghiùlan a-steach don chòrr den phìos-obrach. Ann an tàthadh LaserHybrid, chan ann a-mhàin bho uachdar a’ phìos-obrach a bhios ceò a’ tachairt ach cuideachd bhon uèir lìonaidh, a’ ciallachadh gu bheil barrachd ceò meatailt ri fhaighinn, a tha an uair sin a’ comasachadh cuir a-steach rèididheachd an laser. Tha seo cuideachd a’ cur casg air tuiteam a-mach sa phròiseas [5, 6, 7, 8, 9].
4. Iarrtas chàraichean:
Le bhith a’ cleachdadh teicneòlas frèam-fànais, tha e comasach cuideam a lùghdachadh de 43% an coimeas ri bodhaig càr stàilinn.
Figear 2: Bun-bheachd frèam A2 Audi Space
Tha frèam an Audi A2 Space air a dhèanamh suas de thàthadh laser 30m (stiallan buidhe san fhigear 2) agus tàthadh MIG 20m. A bharrachd air sin, thathas a’ cleachdadh 1700 ribead cuideachd.
Figear 3: Coimeas eadar pròifilean agus dòighean ceangail air an Audi-A2
Tha Figear 4 a’ sealltainn co-cheangal tàthaichte LaserHybrid de stuth tilgte ALMg3 le stuth duilleag AlMgSi. Is e AlSi5 an uèir lìonaidh agus is e Argon an gas dìon a thathar a’ cleachdadh. Le cumhachd laser a tha a’ sìor fhàs, tha e comasach dol a-steach nas doimhne. Le bhith a’ cothlamadh a’ ghath laser leis an arc san dòigh seo, gheibhear amar tàthaidh nas motha na bhiodh ann leis a’ phròiseas tàthaidh gath laser leis fhèin. Tha seo ga dhèanamh comasach pàirtean le beàrnan nas fharsainge a thàthadh.
Figear 4: Co-cheangal thar-chòmhdach le beàrn de 0.5 mm
Anns a’ ghnìomhachas chàraichean tha mòran chleachdaidhean ann airson tàthadh thar-chòmhdach gun ullachadh co-phàirteach. An-dràsta, is e am pròiseas as ùire airson na h-obrach tàthaidh seo am pròiseas tàthaidh leusair le uèir lìonaidh fuar, air sgàth sgàineadh teth an aloidh AA 6xxx. Nuair a thèid an co-phàirt a thàthadh le uèir lìonaidh, thèid tòrr den lùth leusair a chall gus an uèir lìonaidh sin a leaghadh.
Tha an ath fhigear a’ riochdachadh nan eadar-dhealachaidhean eadar tàthadh LaserHybrid agus Laser air co-cheangal thar-chòmhdach le astar tàthaidh de 2.4m/min. Ann an tàthadh laser, chan eil cothrom ann am bead an tàthaidh a lìonadh, agus thèid fo-ghearradh a dhèanamh. Cuideachd, chan eil ach glè bheag de dhol a-steach don stuth bunaiteach. Tha leud a’ bhead tàthaidh glè bheag, agus mar sin bidh dùil ri neart tensile ìosal. Ann an tàthadh LaserHybrid,
Tha stuth a bharrachd air a ghiùlan a-steach don amar tàthaidh. Tha an fo-ghearradh air a lìonadh leis an uèir bhon phròiseas MIG, agus tha cuibhreann de lùth an leusair air a shàbhaladh a-nis. Faodar an lùth leusair seo a chaidh a shàbhaladh a chleachdadh gus an dol a-steach don stuth bunaiteach a mheudachadh agus tha leud a’ ghrìogag tàthaidh nas motha na tiugh an stuth, a tha riatanach bhon atharrais àireamhach.
Figear 5 Coimeas eadar tàthadh LaserHybrid agus tàthadh laser gun uèir lìonaidh
Leis a’ mhodh-obrach tàthaidh LaserHybrid, tha e comasach stuthan alùmanaim, stàilinn agus stàilinn gun smal a thàthadh suas ri 4 mm de thiugh stuth. Mura h-eil an tighead ro àrd, chan eil e comasach làn-thàthadh a dhèanamh. Airson stuthan còmhdaichte le sinc a cheangal ri chèile, tha e nas fheàrr cuideachd am pròiseas tàthaidh leusair a chleachdadh.
Am measg nan tagraidhean eile anns na càraichean tha trèanaichean cumhachd, aisealan agus cuirp chàraichean, far am faod am pròiseas tàthaidh leusair measgaichte a bhith freagarrach.
Ceann tàthaidh:
Bu chòir tomhasan beaga geoimeatrach a bhith aig a’ cheann tàthaidh, gus dèanamh cinnteach gu bheil e furasta faighinn chun na pàirtean a tha ri tàthadh, gu h-àraidh ann an raon bodhaig chàraichean. A bharrachd air an sin, bu chòir a dhealbhadh gus leigeil le ceangal so-ruigsinneach iomchaidh ris a’ cheann inneal-fuadain agus comas atharrachadh caochladairean pròiseis leithid astar fòcas, agus astaran seasamh-off lòchrain anns a h-uile co-òrdanachadh Cartesian. Tha Figear 5 a’ sealltainn a’ cheann tàthaidh, fhad ‘s a tha am pròiseas ag obair. Bidh an frasadh a thachras rè a’ phròiseas tàthaidh ag adhbhrachadh barrachd salachar air a’ ghlainne dìon. Tha glainne a’ chriostail còmhdaichte air gach taobh le stuth an-aghaidh meòrachadh agus tha e an dùil an siostam optigeach laser a dhìon bho mhilleadh.
A rèir ìre an t-salachair, faodaidh an spùtadh a chruinnicheas air a’ ghlainne adhbhrachadh gum bi cumhachd an leusair a tha a’ toirt buaidh air a’ phìos obrach a’ lùghdachadh suas ri 90%. Mar as trice bidh salachar nas truime ag adhbhrachadh sgrios a’ ghlainne dìona, leis gu bheil cuibhreann cho mòr den lùth rèididh an uairsin air a ghabhail a-steach leis a’ ghlainne fhèin, ag adhbhrachadh cuideaman teirmeach sa ghlainne. Leis a’ cheann tàthaidh agus an uidheamachd tàthaidh sin, tha e comasach a chleachdadh airson tàthadh LaserHybrid, tàthadh leusair, tàthadh MSG agusTàthadh uèir teth leusair.
Figear 6: Ceann agus pròiseas tàthaidh
5. Buannachdan tàthaidh hibrid leusair:
Tha na buannachdan a leanas mar thoradh air cothlamadh arc agus gath leusair: Buannachdan tàthaidh LaserHybrid thairis air tàthadh leusair:
• seasmhachd pròiseas nas àirde
• comas drochaid nas àirde
• treòrachadh nas doimhne
• cosgaisean tasgaidh calpa nas ìsle
• sùbailteachd nas motha
Buannachdan tàthaidh LaserHybrid an taca ri tàthadh MIG:
• astaran tàthaidh nas àirde
• treòrachadh nas doimhne aig astaran tàthaidh nas àirde
• cuir-a-steach teirmeach nas ìsle
• neart teannachaidh nas àirde
• claisean tàthaidh nas cumhainge
Figear 7: Buannachdan bho bhith a’ cothlamadh an dà phròiseas
Tha am pròiseas tàthaidh stuagh air a chomharrachadh le stòr lùtha aig prìs ìseal, deagh chomas drochaid agus leis a’ chomas buaidh a thoirt air an structar le bhith a’ cur meatailtean lìonaidh ris. Is e na feartan sònraichte den phròiseas beam laser, air an làimh eile, an doimhneachd tàthaidh mhòr, astar tàthaidh àrd, luchd teirmeach ìosal agus claisean tàthaidh cumhang a choileanas e. Os cionn dùmhlachd beam sònraichte, bidh am beam laser a’ toirt a-mach “buaidh tàthaidh domhainn” ann an stuthan meatailteach a leigeas le pàirtean le tiugh balla nas motha a bhith air an tàthadh - fhad ‘s a tha cumhachd an laser àrd gu leòr. Mar sin bidh tàthadh laser hybrid a’ dèanamh astaran tàthaidh nas àirde, seasmhachd pròiseas mar thoradh air an eadar-obrachadh eadar an stuagh agus am beam laser, èifeachdas teirmeach nas motha agus fulangas nas motha airson pìosan obrach. Leis gu bheil an amar tàthaidh nas lugha na anns a’ phròiseas MIG, tha nas lugha de chuir a-steach teirmeach ann agus mar sin sòn nas lugha a tha fo bhuaidh teas. Tha seo a’ ciallachadh nas lugha de thàthadh.
saobhadh, a lùghdaicheas an ìre de dh’ obair dhìreach às dèidh tàthaidh a dh’ fheumar a dhèanamh.
Far a bheil dà amar tàthaidh fa leth ann, tha an cuir-a-steach teirmeach às dèidh sin bhon arc a’ ciallachadh gu bheil làimhseachadh teasachaidh às dèidh tàthaidh air a thoirt don ghath laser - an raon tàthaichte - gu h-àraidh a thaobh stàilinn - a’ sgaoileadh luachan cruas nas cothromaiche air feadh an t-seam. Tha Figear 6 a’ toirt geàrr-chunntas air buannachdan a’ phròiseis còmhla (ie measgaichte).
A’ tionndadh a-nis gu na buannachdan eaconamach a tha an lùib tàthadh measgaichte an taca ri tàthadh leusair, faodar na leanas a ràdh: Tha pàirt den t-seam tàthaidh air a dhèanamh suas de thàthadh leusair agus pàirt de thàthadh MIG. Tha am pròiseas measgaichte ga dhèanamh comasach cumhachd a’ ghathan leusair a lùghdachadh, a’ ciallachadh gum faodar caitheamh lùtha stòr an leusair a lùghdachadh gu mòr, leis nach eil èifeachdas ach 3% aig an inneal ghathan leusair. Ann am faclan eile: Bidh lùghdachadh de 1 kW ann an cumhachd a’ ghathan leusair a’ toirt buaidh air a’ phìos obrach a’ leantainn gu lùghdachadh de mu 35 kVA anns a’ chumhachd a thèid a chaitheamh bhon phrìomh phìob dealain.
Cosgaidh inneal gath leusair timcheall air EUR 0.1 m airson gach 1 kW decumhachd beam laserGus aon eisimpleir a thoirt, ann an cùis far a bheil cleachdadh a’ phròiseis hibrid ga dhèanamh comasach inneal beam leusair 2 kW a chleachdadh an àite fear le 4 kW de chumhachd beam, tha seo a’ leantainn gu sàbhalaidhean de EUR 0.2 m ann an cosgaisean tasgaidh. Ach, feumar cuimhneachadh an seo gum bi feum air inneal MIG a chosgas timcheall air EUR 20,000 airson a’ phròiseis hibrid.
Taing don astar tàthaidh nas àirde, faodar an dà chuid na h-amannan saothrachaidh agus na cosgaisean tàthaidh a lùghdachadh.
6. Tàthadh uèir-lasair teth:
Is e cothrom eile airson a’ ghath leusair a chur còmhla ri uèir lìonaidh am pròiseas LaserHotwire [10]. Anns a’ mhodh-obrach seo, tha an uèir lìonaidh air a ro-theasachadh leis an aon stòr cumhachd, a ghabhas cleachdadh airson anPròiseas tàthaidh laser hybridTha luchd srutha aig an uèir lìonaidh bho 100 A suas gu 220 A. Tha astar beathachaidh na uèire an urra ri earrann-tarsainn a’ ghrìogag bhraidseadh agus astar a’ bhraidseadh. Bidh bhraidseadh, tro mheud a’ mheatailt lìonaidh, a’ tabhann stuth molltair a ghabhas crìochnachadh nas fhasa na claisean tàthaidh coimeasach. Tro bhith a’ bhraidseadh phàirtean duilleig, faodar obair càraidh a dhèanamh ann an dòigh nas fhasa na bhiodh e le co-phàirtean tàthaichte. Is e aon bhuannachd a tha an lùib bhraidseadh LaserHotwire an deagh aghaidh creimeadh a tha aig a’ chrios bhraidseadh.
Mar mheatailtean lìonaidh, thathas a’ cleachdadh aloidhean saor stèidhichte air copar leithid SG-CuSi3 agus tha argon na ghas dìona.
Figear 8: Riochdachadh sgemataigeachTàthadh uèir teth leusair:
Tha an ath fhigear a’ sealltainn earrann-tarsainn stuth air a bhàthadh le uèir teth laser. Tha an stuth còmhdaichte le sinc air a bhàthadh le astar de 3 m/min agus tha luchd sruth de 205 A aig an uèir lìonaidh. Tha an teas a-steach glè ìosal, agus mar sin tha saobhadh ìosal mar thoradh air a’ phròiseas bhàthaidh.
7. Geàrr-chunntas:
Tha tàthadh leusair hibrid na theicneòlas gu tur ùr a tha a’ tabhann co-obrachadh airson raointean farsaing de thagraidhean ann an gnìomhachasan obair-mheatailt, gu sònraichte far nach eil e comasach no seasmhach a thaobh ionmhais na fulangasan co-phàirteach a tha a dhìth a choileanadh airsontàthadh beam leusairTha an raon tagraidh fada nas fharsainge agus comas àrd a’ phròiseis cho-mheasgaichte a’ leantainn gu farpaiseachd nas fheàrr a thaobh lùghdachadh ann an tasgaidhean, amannan saothrachaidh nas giorra, cosgaisean saothrachaidh nas ìsle agus cinneasachd nas àirde.
Tha am pròiseas LaserHybrid cuideachd a’ tabhann dòigh-obrach ùr airson tàthadh alùmanaim. Ach, chan eil pròiseas seasmhach a ghabhas cleachdadh ann an cleachdadh air a bhith comasach ach o chionn ghoirid, le taing dha na cumhachdan toraidh nas àirde a tha rim faighinn bho leusairean staid-chruaidh. Tha grunn sgrùdaidhean air sgrùdadh a dhèanamh air bunaitean phròiseasan tàthaidh laser-arc-hybrid. Le “pròiseas tàthaidh hybrid”, tha sinn a’ ciallachadh measgachadh de thàthadh laserbeam agus am pròiseas tàthaidh arc, le dìreach aon raon pròiseas singilte (plasma agus leaghadh). Tha sgrùdaidhean rannsachaidh bunaiteach air sealltainn gu bheil pròiseas comasach anns am faodar - le bhith a’ cothlamadh an dà phròiseas - sinergidhean a choileanadh agus gum faodar dìoladh a dhèanamh airson eas-bhuannachdan gach pròiseas fa leth, agus mar thoradh air sin tha cothroman tàthaidh, comas tàthaidh agus earbsachd tàthaidh nas fheàrr airson mòran stuthan agus togail eadar-dhealaichte. Gu sònraichte, chaidh seo a dhearbhadh airson aloidhean alùmanaim. Le bhith a’ taghadh paramadairean pròiseas fàbharach, tha e comasach buaidh roghnach a thoirt air feartan tàthaidh leithid geoimeatraidh agus bun-stèidh structarail. Bidh am pròiseas tàthaidh arc a’ meudachadh comas drochaid le bhith a’ cur meatailt lìonaidh ris; bidh e cuideachd a’ dearbhadh leud an t-seam tàthaidh agus mar sin a’ lughdachadh na tha de dh’ ullachadh pìos obrach a dhìth. A bharrachd air sin, bidh na h-eadar-obrachaidhean a tha a’ gabhail àite eadar na pròiseasan ag adhbhrachadh àrdachadh mòr ann an èifeachdas a’ phròiseis. Tha cosgaisean tasgaidh mòran nas lugha a dhìth airson a’ phròiseas measgaichte seo na tha am pròiseas tàthaidh leusair.
Faodar am pròiseas bràisidh uèir teth le laser a chleachdadh gu sònraichte airson stuth còmhdaichte le sinc gus deagh sheasamh an aghaidh creimeadh fhaighinn.
Àm puist: 18 Giblean 2025
