مقارنة اللحام بالليزر أحادي الوضع ومتعدد الأوضاع الحلقي الهجين

اللحام هو عملية ربط معدنين أو أكثر معًا من خلال تطبيق الحرارة. يتضمن اللحام عادة تسخين المادة إلى نقطة انصهارها بحيث يذوب المعدن الأساسي لملء الفجوات بين المفاصل، وتشكيل اتصال قوي. اللحام بالليزر هو طريقة اتصال تستخدم الليزر كمصدر للحرارة.

خذ بطارية الطاقة ذات العلبة المربعة كمثال: يتم توصيل قلب البطارية بالليزر من خلال أجزاء متعددة. أثناء عملية اللحام بالليزر بأكملها، تعد قوة توصيل المواد وكفاءة الإنتاج ومعدل العيوب ثلاث مشكلات تهتم بها الصناعة أكثر. يمكن أن تنعكس قوة اتصال المواد من خلال عمق وعرض الاختراق المعدني (يرتبط ارتباطًا وثيقًا بمصدر ضوء الليزر)؛ ترتبط كفاءة الإنتاج بشكل أساسي بقدرة المعالجة لمصدر ضوء الليزر؛ ويرتبط معدل الخلل بشكل رئيسي باختيار مصدر ضوء الليزر؛ ولذلك، تناقش هذه المقالة تلك الشائعة في السوق. يتم إجراء مقارنة بسيطة بين العديد من مصادر ضوء الليزر، على أمل مساعدة مطوري العمليات الآخرين.

لأناللحام بالليزرهي في الأساس عملية تحويل من الضوء إلى الحرارة، وهناك العديد من المعلمات الرئيسية المتضمنة كما يلي: جودة الشعاع (BBP، M2، زاوية التباعد)، وكثافة الطاقة، والقطر الأساسي، وشكل توزيع الطاقة، ورأس اللحام التكيفي، ونوافذ عملية المعالجة، والمواد القابلة للمعالجة تستخدم بشكل أساسي لتحليل ومقارنة مصادر ضوء الليزر من هذه الاتجاهات.

مقارنة الليزر أحادي الوضع ومتعدد الأوضاع

تعريف متعدد الأوضاع أحادي الوضع:

يشير الوضع الفردي إلى نمط توزيع واحد لطاقة الليزر على مستوى ثنائي الأبعاد، بينما يشير الوضع المتعدد إلى نمط توزيع الطاقة المكاني الذي يتكون من تراكب أنماط توزيع متعددة. بشكل عام، يمكن استخدام حجم عامل جودة الشعاع M2 للحكم على ما إذا كان خرج ليزر الألياف أحادي الوضع أو متعدد الأوضاع: M2 أقل من 1.3 هو ليزر أحادي الوضع نقي، وM2 بين 1.3 و2.0 هو شبه ليزر. ليزر أحادي الوضع (وضع قليل)، وM2 أكبر من 2.0. لليزر متعدد الأوضاع.

لأناللحام بالليزرهي في الأساس عملية تحويل من الضوء إلى الحرارة، وهناك العديد من المعلمات الرئيسية المتضمنة كما يلي: جودة الشعاع (BBP، M2، زاوية التباعد)، وكثافة الطاقة، والقطر الأساسي، وشكل توزيع الطاقة، ورأس اللحام التكيفي، ونوافذ عملية المعالجة، والمواد القابلة للمعالجة تستخدم بشكل أساسي لتحليل ومقارنة مصادر ضوء الليزر من هذه الاتجاهات.

مقارنة الليزر أحادي الوضع ومتعدد الأوضاع

تعريف متعدد الأوضاع أحادي الوضع:

يشير الوضع الفردي إلى نمط توزيع واحد لطاقة الليزر على مستوى ثنائي الأبعاد، بينما يشير الوضع المتعدد إلى نمط توزيع الطاقة المكاني الذي يتكون من تراكب أنماط توزيع متعددة. بشكل عام، يمكن استخدام حجم عامل جودة الشعاع M2 للحكم على ما إذا كان خرج ليزر الألياف أحادي الوضع أو متعدد الأوضاع: M2 أقل من 1.3 هو ليزر أحادي الوضع نقي، وM2 بين 1.3 و2.0 هو شبه ليزر. ليزر أحادي الوضع (وضع قليل)، وM2 أكبر من 2.0. لليزر متعدد الأوضاع.

كما هو موضح في الشكل: يوضح الشكل (ب) توزيع الطاقة لنمط أساسي واحد، ويكون توزيع الطاقة في أي اتجاه يمر بمركز الدائرة على شكل منحنى غاوسي. تُظهر الصورة (أ) توزيع الطاقة متعدد الأوضاع، وهو توزيع الطاقة المكانية الذي يتكون من تراكب أوضاع ليزر فردية متعددة. نتيجة التراكب متعدد الأوضاع هي منحنى مسطح القمة.

الليزر أحادي الوضع الشائع: IPG YLR-2000-SM، SM هو اختصار للوضع الفردي. تستخدم الحسابات التركيز الموازي 150-250 لحساب حجم نقطة التركيز، وكثافة الطاقة هي 2000 واط، ويتم استخدام كثافة طاقة التركيز للمقارنة.

مقارنة بين الوضع الفردي والوضع المتعدداللحام بالليزرتأثيرات

ليزر أحادي الوضع: قطر أساسي صغير، كثافة طاقة عالية، قدرة اختراق قوية، منطقة صغيرة متأثرة بالحرارة، تشبه السكين الحاد، مناسبة خاصة لحام الصفائح الرقيقة واللحام عالي السرعة، ويمكن استخدامها مع الجلفانومترات لمعالجة الصفائح الصغيرة الأجزاء والأجزاء العاكسة للغاية (الأجزاء العاكسة للغاية) والأذنين وقطع التوصيل وما إلى ذلك)، كما هو موضح في الشكل أعلاه، يحتوي الوضع الفردي على ثقب مفتاح أصغر وحجم محدود من البخار المعدني الداخلي عالي الضغط، لذلك لا يحدث ذلك بشكل عام وجود عيوب مثل المسام الداخلية. عند السرعات المنخفضة، يكون المظهر خشنًا دون نفخ الهواء الواقي. عند السرعات العالية، تتم إضافة الحماية. جودة معالجة الغاز جيدة، والكفاءة عالية، واللحامات ناعمة ومسطحة، ومعدل العائد مرتفع. إنها مناسبة لحام المكدس ولحام الاختراق.

ليزر متعدد الأوضاع: قطر أساسي كبير، وكثافة طاقة أقل قليلاً من الليزر أحادي الوضع، وسكين غير حاد، وفتحة مفتاح أكبر، وهيكل معدني أكثر سمكًا، ونسبة عمق إلى عرض أصغر، وبنفس القوة، يكون عمق الاختراق أقل بنسبة 30% من الليزر أحادي الوضع، لذلك فهو مناسب للاستخدام ومناسب لمعالجة اللحام التناكبي ومعالجة الألواح السميكة مع فجوات التجميع الكبيرة.

تباين الليزر الدائري المركب

اللحام الهجين: يتم دمج شعاع الليزر أشباه الموصلات بطول موجة 915 نانومتر وشعاع الليزر الليفي بطول موجة 1070 نانومتر في نفس رأس اللحام. يتم توزيع شعاعي الليزر بشكل متحد المحور ويمكن تعديل المستويات البؤرية لشعاعي الليزر بمرونة، بحيث يحتوي المنتج على كلا من أشباه الموصلاتاللحام بالليزرالقدرات بعد اللحام. التأثير مشرق وله عمق الأليافاللحام بالليزر.

غالبًا ما تستخدم أشباه الموصلات بقعة ضوئية كبيرة تزيد عن 400 ميكرومتر، وهي المسؤولة بشكل أساسي عن التسخين المسبق للمادة، وإذابة سطح المادة، وزيادة معدل امتصاص المادة لليزر الليفي (يزداد معدل امتصاص المادة لليزر مع زيادة درجة الحرارة)

الليزر الحلقي: تنبعث وحدتان من ألياف الليزر ضوء الليزر، والذي ينتقل إلى سطح المادة من خلال ألياف بصرية مركبة (ألياف بصرية حلقية داخل ألياف بصرية أسطوانية).

شعاعا ليزر مع نقطة حلقية: الحلقة الخارجية مسؤولة عن توسيع فتحة ثقب المفتاح وإذابة المادة، وليزر الحلقة الداخلية مسؤول عن عمق الاختراق، مما يتيح لحام تناثر منخفض للغاية. يمكن مطابقة أقطار قلب طاقة الليزر الداخلية والخارجية بحرية، ويمكن مطابقة القطر الأساسي بحرية. تعتبر نافذة العملية أكثر مرونة من نافذة شعاع الليزر الواحد.

مقارنة تأثيرات اللحام الدائري المركب

نظرًا لأن اللحام الهجين عبارة عن مزيج من لحام الموصلية الحرارية لأشباه الموصلات ولحام الاختراق العميق للألياف الضوئية، فإن اختراق الحلقة الخارجية يكون أقل عمقًا، والهيكل المعدني أكثر وضوحًا ونحافة؛ في الوقت نفسه، المظهر هو التوصيل الحراري، والمسبح المنصهر به تقلبات صغيرة، ونطاق كبير، والمسبح المنصهر أكثر استقرارًا، مما يعكس مظهرًا أكثر سلاسة.

بما أن الليزر الحلقي عبارة عن مزيج من اللحام بالاختراق العميق واللحام بالاختراق العميق، فإن الحلقة الخارجية يمكنها أيضًا إنتاج عمق الاختراق، والذي يمكنه توسيع فتحة ثقب المفتاح بشكل فعال. تتمتع نفس القوة بعمق اختراق أكبر وعلم المعادن الأكثر سمكًا، ولكن في الوقت نفسه، يكون استقرار المجمع المنصهر أقل قليلاً من تقلب أشباه موصلات الألياف الضوئية أكبر قليلاً من تقلب اللحام المركب، والخشونة كبيرة نسبيًا.