Ləkə qaynağı yüksək sürətli və qənaətcil birləşdirmə üsuludur. Nazik lövhəli komponentləri hava keçirməyən birləşmələrlə birləşdirmək üçün uyğundur. Müqavimət nöqtəli qaynağı, qövs nöqtəli qaynağı, yapışqan nöqtəli qaynaq kimi bir çox növ nöqtəli qaynaq mövcuddur.kompozit spot qaynaq, və lazer nöqtəli qaynaq. Hazırda müqavimət nöqtəli qaynaq istehsalda geniş istifadə olunur. Avtomobil sənayesini nümunə götürsək, avtomobil kuzov paneli komponentlərinin yığılması zamanı 3000-4000 qaynaq nöqtəsi tələb olunur ki, bu da 250-300 robot, dəstəkləyici idarəetmə sistemləri və digər köməkçi avadanlıqlar tələb edir. Lakin müqavimət nöqtəli qaynaq zəif elastikliyə malikdir. Sürətli iqtisadi inkişafla avtomobil komponentlərinin həndəsi formalarının və strukturlarının yenilənmə dövrü çox qısalmışdır. Yeni məhsulların və modellərin təkmilləşdirilməsi səmərəli və çevik olan yeni növ nöqtəli qaynaq texnologiyası tələb edir. Buna görə də, lazer nöqtəli qaynaq texnologiyası tədricən diqqət mərkəzinə çevrilib və avtomobil sənayesi istehsalında geniş tətbiq olunması gözlənilir. Aerokosmik sahədə lazer nöqtəli qaynaq da alternativ texnologiya kimi sınaqdan keçirilir. Uzun müddətdir ki, aerokosmik məhsulların ətək birləşmələrində ümumiyyətlə bir çox istehsal prosesləri və ağır iş yükü ilə əlaqəli perçinq istifadə olunur. Alüminium ərintiləri, titan ərintiləri və kompozit materiallar kimi yeni materialların artan tətbiqi ilə ənənəvi birləşmə metodlarını əvəz etmək üçün yeni qaynaq texnologiyalarının tətbiqi əsas trendə çevrilib. Bu, təkcə istehsalın səmərəliliyini artırmaqla yanaşı, həm də struktur çəkisini azaldır və aerokosmik məhsullar üçün böyük əhəmiyyət kəsb edən yeni struktur dizayn tələblərinə cavab verir. Lazer ləkəli qaynağın yüksək dəqiqliyi və yüksək elastikliyi ona praktik istehsalda, xüsusən də müqavimət ləkəli qaynaq və perçinləmə kimi ənənəvi prosesləri əvəz edə biləcəyi aviasiya sənayesində əhəmiyyətli üstünlüklər verir.
I. Lazer Ləkə Qaynağının Tərifi və Xüsusiyyətləri
Tərif
Lazer nöqtəli qaynaq, tək bir lazer impulsu (t > 1ms) və ya eyni mövqedə bir sıra lazer impulsları istifadə edərək iş parçalarının əridilməsi və birləşdirilməsi prosesinə aiddir.
Lazer nöqtəli qaynaq əsasən digər lazer qaynaq proseslərinə bənzəyir; yeganə fərq, nöqtəli qaynaq zamanı lazer şüası ilə iş parçası arasında nisbi yerdəyişmənin olmamasıdır. Lazer nöqtəli qaynaq iki növə bölünür: istilik keçirici qaynaq və açar dəliyi qaynağı. İstilik keçirici nöqtəli qaynaqda lazer yalnız metalı buxarlandırmadan əridə bilər. Bu üsul, elektron komponentlərin Nd:YAG lazer nöqtəli qaynağı kimi 0,5 mm-dən az qalınlığı olan metalların qaynaqlanması üçün daha uyğundur. Açar dəliyi lazer nöqtəli qaynaqda lazer açar dəliyi vasitəsilə birbaşa materialın içinə daxil ola bilər, lazer enerjisinin istifadə nisbətini artırır və daha böyük nüfuz dərinliyinə nail olur. Ənənəvi müqavimət nöqtəli qaynağı iş parçalarını elektrik cərəyanının yaratdığı müqavimət istiliyindən istifadə edərək qaynaq ləkələri əmələ gətirmək üçün əridir, lazer nöqtəli qaynaqının istilik mənbəyi isə lazer şüalanmasından gəlir və bu da əhəmiyyətli dərəcədə fərqli qaynaq ləkələri formalarına səbəb olur.
Lazer nöqtəli qaynaqının tənzimlənən parametrlərinə ümumiyyətlə lazer gücü, nöqtəli qaynaq müddəti və defokus miqdarı daxildir. İmpuls rejimindən istifadə edərək nöqtəli qaynaq üçün parametrlərə impuls dalğa forması, tezlik və iş dövrü də daxildir. Bunlar arasında lazer gücü əsasən qaynaq nöqtəsinin nüfuz dərinliyinə təsir göstərir, nöqtəli qaynaq müddəti isə qaynaq nöqtəsinin yan ölçüsünə daha çox təsir göstərir. Ümumiyyətlə, lazer təsir müddəti nə qədər uzun olarsa, qaynaq nöqtəsinin yuxarı və aşağı səthlərinin ölçüsü və ərimə səthinin ölçüsü bir o qədər böyük olur. Defokus miqdarındakı dəyişikliklər əsasən iş parçasının səthinə təsir edən nöqtənin diametrinə və enerji sıxlığına təsir göstərir və beləliklə, qaynaq nöqtəsinin ümumi formasına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir.
Xüsusiyyətlər
- İstilik mənbəyi kimi lazerdən istifadə edildikdə, nöqtəli qaynaq yüksək sürət, yüksək dəqiqlik, aşağı istilik girişi və minimal iş parçası deformasiyası təklif edir.
- Ləkə qaynaq mövqelərində sərbəstlik dərəcəsi çox yaxşılaşdırılır, bu da bütün mövqelərdə ləkə qaynağı etməyə və asanlıqla həyata keçirməyə imkan verirtək tərəfli spot qaynaq, beləliklə, məhsul dizaynının sərbəstliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
- Lazerlə qaynaq üsulu ilə diz birləşmələrinin ölçüsünə dair tələblər aşağıdır. Diz birləşmələrinin sayı və qaynaq nöqtələri arasındakı məsafə kimi parametrlərdə minimal məhdudiyyətlər mövcuddur və cərəyan şuntlamasının təsirini nəzərə almağa ehtiyac yoxdur.
- Qeyri-bərabər qalınlıqlı lövhələrin, fərqli materialların və xüsusi materialların (alüminium ərintiləri, sinklənmiş təbəqələr) qaynağı üçün lazer nöqtəli qaynaq ənənəvi nöqtəli qaynaq üsullarından daha yaxşı nəticə göstərir.
- Çox sayda köməkçi avadanlıq tələb etmir, məhsul dəyişikliklərinə tez uyğunlaşa və bazar tələblərini ödəyə bilir.
II. Lazer Ləkəli Qaynaqda Qüsur Təhlili
Çatlar, məsamələr və sallanmalar lazer ləkəli qaynaqda ən çox rast gəlinən qüsurlardır və aşağıda bir-bir təhlil edilir.
1. Çatlar
Çatlar səth çatlarına və uzununa çatlara bölünür. Lazerlə qaynaq zamanı qızma və soyutma sürətləri çox sürətlidir və bu da qızdırılan sahə ilə ətrafdakı metal arasında böyük bir temperatur qradiyentinə səbəb olur ki, bu da asanlıqla çatların əmələ gəlməsinə səbəb olur. Çatların əmələ gəlməsi materialla sıx bağlıdır; məsələn, alüminium ərintiləri paslanmayan poladdan daha çox lazerlə qaynaq zamanı çatlamağa daha çox meyllidir. Çatların əmələ gəlməsinin qarşısını almağın təsirli üsulu metalın bərkimə prosesinin soyutma sürətini idarə etmək və daxili gərginliyi azaltmaq üçün impuls dalğa formasını optimallaşdırmaqdır.
2. Məsamələr
Lazer nöqtəli qaynaqlarda məsaməli qüsurlar (məsamələr) kiçik məsamələr və böyük məsamələr olmaqla bölünə bilər. Kiçik məsamələr əsasən metalın bərkiməsi zamanı maye metalda hidrogenin həllolma qabiliyyətinin azalması, eləcə də açar dəliyində metalın sürətli buxarlanması və ərimiş hovuzun pozulması nəticəsində yaranır. Böyük məsamələr əsasən lazer nöqtəli qaynaq zamanı çox sürətli soyutma sürətindən qaynaqlanır ki, bu da açar dəliyinin ətrafındakı metalın geri dolması üçün kifayət qədər vaxt qoymur. Ümumiyyətlə, uzun impulslu nöqtəli qaynaqda kiçik məsamələr əmələ gəlməyə meyllidir, qısa impulslu nöqtəli qaynaqda isə böyük məsamələr əmələ gəlmə ehtimalı yüksəkdir.
Lazer nöqtəli qaynaqda məsamələrin ən çox göründüyü iki yer var: biri qaynaq nöqtəsinin ortasındakı ərimə zonasının yaxınlığında, digəri isə qaynağın kökündədir. Rentgen şüaları ilə çəkilmiş ərimə görüntüləri göstərir ki, ərimə zonasının yaxınlığındakı məsamələr əsasən açar dəliyi bağlandıqda boyun yırtılmasından qaynaqlanır; qaynaq kökündəki məsamələr isə əsasən açar dəliyi əmələ gəldikdən sonra lazerin sürətlə yoxa çıxması səbəbindən açar dəliyinin çökməsi nəticəsində əmələ gəlir.
3. Sallanma
Lazer nöqtəli qaynaqda əyrilik aşkar bir fenomendir. Qaynaq nöqtəsi səthindəki mərkəzi əyrilik və onun ətrafındakı metal yığılması, maye metalı qaynaq nöqtəsi səthinə itələyən metalın buxarlanması nəticəsində yaranan geri çəkilmə qüvvəsindən qaynaqlanır. Soyutma prosesi zamanı səthdə yığılan metal tez bir zamanda bərkiyir və tam doldurula bilmir. Bundan əlavə, metalın sürətli buxarlanması və sıçraması nəticəsində yaranan material itkisi mərkəzi əyriliyə səbəb olan digər bir amildir. İmpuls vaxtı həm qaynaq nöqtəsi səthinin əyilməsinə, həm də məsamələrin əmələ gəlməsinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Qənaətbəxş qaynaq ləkələri impuls dalğa formasını və vaxtını optimallaşdırmaqla əldə edilə bilər.
4. Qaynaq ləkələrinə fokusdan kənarlaşdırma miqdarının təsiri
Fokusdan çıxarılma miqdarındakı dəyişikliklər ləkənin diametrini və enerji sıxlığını birbaşa dəyişir. Fokusdan çıxarılma miqdarı həm mənfi, həm də müsbət istiqamətdə artdıqda, bu, ləkənin diametrinin artması və enerji sıxlığının azalması deməkdir. Lazerlə qaynaq zamanı, ləkənin diametri ilə sınaq parçasına lazer düşməsi nəticəsində əmələ gələn ilkin açar dəliyinin ölçüsü arasında müəyyən bir uyğunluq mövcuddur, enerji sıxlığı isə əridilmiş hovuzun genişlənmə sürətini müəyyən edir. Fokusdan çıxarılma miqdarının mütləq dəyəri kiçik olduqda, lazer ləkəsinin diametri kiçik, lazer güc sıxlığı yüksək və qaynaq nöqtəsinin əridilmiş hovuzunun genişlənmə sürəti sürətli olur, lakin ilkin açar dəliyinin diametri kiçik olur. Əksinə, fokusdan çıxarılma miqdarı böyük olduqda, ilkin açar dəliyinin diametri böyük olur, lakin əridilmiş hovuzun genişlənmə sürəti yavaşlayır və nəticədə qaynaq nöqtəsinin ölçüsü böyük olmaya bilər. Buna görə də, fokusdan çıxarılma miqdarının dəyişməsi zamanı, qaynaq nöqtəsinin nöqtə diametrinin və səth güc sıxlığının hərtərəfli təsiri qaynaq nöqtəsinin ölçüsünü müəyyən edir.
III. Lazer Ləkə Qaynaq Texnologiyasının Tətbiqi
Lazer nöqtəli qaynaq yüksək sürətə, böyük nüfuzetmə dərinliyinə, minimal deformasiyaya malikdir və otaq temperaturunda və ya sadə qaynaq avadanlığı ilə xüsusi şəraitdə həyata keçirilə bilər. Bundan əlavə, yüksək tezlikli impuls lazerlərinin (saniyədə 40 impulsdan yüksək tezliklə) meydana çıxması kütləvi avtomatlaşdırılmış istehsalda mikro və kiçik komponentlərin yığılması və qaynaqlanmasında lazer nöqtəli qaynağın geniş tətbiqinə imkan yaratmışdır. Kiçik istiliyə məruz qalan zona tələb edən kiçik elektron komponentləri - məsələn, şüşə və metal arasındakı əlaqəni, istiliyə həssas yarımkeçirici dövrələrdə birləşmələrin birləşməsini və tellərdə müxtəlif metallar arasındakı əlaqəni - qaynaq edərkən lazer nöqtəli qaynaq ənənəvi nöqtəli qaynaq proseslərindən (məsələn, müqavimət nöqtəli qaynaq) daha üstündür, çirklənmədən azad qaynaq ləkələri və yüksək qaynaq keyfiyyətinə malikdir. Şəkil 6-60 avtomobil faralarının istehsalında lazer nöqtəli qaynağın tətbiq nümunəsini göstərir: 500 Vt bərk vəziyyətdə olan impuls lazeri çox yüksək impuls tezliyi ilə dörd oxşar qaynaq ləkəsi yaradır.
Mikrostrukturlarda yüksək dəqiqlikli nöqtəli qaynaq işləri aparılarkən, impulslu Nd:YAG lazerləri texniki və iqtisadi üstünlüklərə malikdir. Əksər sənaye nöqtəli qaynaq tətbiqlərində əsasən orta gücü 50 Vt və impuls gücü > 2 kVt olan impulslu bərk hal lazerlərindən istifadə olunur. Lazer optik liflər və ya birləşdirilmiş fokuslama linzaları vasitəsilə birbaşa iş parçasına təsir göstərə bilər.
Lazerlə qaynaq geniş çeşiddə materiallara tətbiq olunur. Məsələn, Nd istifadə edərək Li-ion batareyaları ilə qaynaq edərkən:YAG lazer ləkəli qaynaq texnologiyasıMüxtəlif metalları birləşdirmək TIG qaynağı və müqavimət nöqtəli qaynağı ilə müqayisədə daha səmərəlidir. Xüsusilə, optik liflər istehsal zamanı lazerləri ötürmək üçün istifadə edildiyindən, müxtəlif iş masaları arasında sürətli və çevik hərəkət etmək rahatdır.
Xülasə, lazerlə qaynaq aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:
- Lazer gücünün artması ilə qaynaq nöqtəsinin səth diametri yuxarı və aşağı dəyişir, ərimə səthinin və aşağı səthin diametri isə yavaş-yavaş artır. Qaynaq nöqtəsinin en kəsiyi formasında dəyişiklik gözə çarpmır. Müddət artdıqca qaynaq nöqtəsinin ölçüsü sürətlə artır və ərimə səthinin diametrinin dəyişmə sürəti yuxarı və aşağı səth diametrlərindən daha böyükdür. Fokusdan yayınma miqdarındakı dəyişiklik qaynaq nöqtəsinin ölçüsünə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Bu, nöqtənin diametrini və lazer gücünün sıxlığını birbaşa dəyişdirir və bu iki amilin hərtərəfli təsiri qaynaq nöqtəsinin ölçüsünü müəyyən edir.
- Tam nüfuzetmə halında, lazer nöqtəli qaynaq səthində açıq-aşkar sallanma müşahidə olunur. Lazer gücünün və müddətinin artması ilə qaynaq nöqtəsi səthində sallanma dərinliyi artır. Müddət və ya boşluq ölçüsü böyük olduqda, alt səthdə də çöküntülər görünə bilər.
- Boşluq artdıqca, qaynaq nöqtəsinin ümumi deformasiyası, mərkəzi sallanma və girinti aşkar olur. Ərimə səthi kiçilir və möhkəmlik sürətlə azalır. Hal-hazırda, rezistorların, batareyaların və elektronika sahəsində qaynaq işlərində iki nöqtənin eyni vaxtda qaynaq edilməsi prosesi geniş istifadə olunur ki, bu da adətən iki lazer işıq mənbəyi olan bir dizaynı qəbul edir.
Yazı vaxtı: 27 oktyabr 2025
