آلية ومخطط قمع تشكيل ترشيش اللحام بالليزر

تعريف عيب الرش: يشير الرش في اللحام إلى القطرات المعدنية المنصهرة التي يتم إخراجها من البركة المنصهرة أثناء عملية اللحام. قد تسقط هذه القطرات على سطح العمل المحيط، مما يسبب خشونة وعدم استواء على السطح، وقد يتسبب أيضًا في فقدان جودة حوض السباحة المنصهر، مما يؤدي إلى حدوث خدوش ونقاط انفجار وعيوب أخرى على سطح اللحام مما يؤثر على الخواص الميكانيكية للحام. .

يشير الرش في اللحام إلى القطرات المعدنية المنصهرة التي يتم إخراجها من البركة المنصهرة أثناء عملية اللحام. قد تسقط هذه القطرات على سطح العمل المحيط، مما يسبب خشونة وعدم استواء على السطح، وقد يتسبب أيضًا في فقدان جودة حوض السباحة المنصهر، مما يؤدي إلى حدوث خدوش ونقاط انفجار وعيوب أخرى على سطح اللحام مما يؤثر على الخواص الميكانيكية للحام. .

تصنيف البداية:

البقع الصغيرة: قطرات التصلب الموجودة على حافة خط اللحام وعلى سطح المادة، تؤثر بشكل أساسي على المظهر وليس لها أي تأثير على الأداء؛ بشكل عام، حدود التمييز هي أن تكون القطرة أقل من 20% من عرض دمج درز اللحام؛

تناثر كبير: هناك فقدان للجودة، يتجلى في الخدوش ونقاط الانفجار والقطع السفلية وما إلى ذلك على سطح خط اللحام، مما قد يؤدي إلى إجهاد وإجهاد غير متساويين، مما يؤثر على أداء خط اللحام. وينصب التركيز الرئيسي على هذه الأنواع من العيوب.

عملية حدوث الرش:

يتجلى الرش على شكل حقن المعدن المنصهر في البركة المنصهرة في اتجاه عمودي تقريبًا على سطح سائل اللحام بسبب التسارع العالي. ويمكن ملاحظة ذلك بوضوح في الشكل أدناه، حيث يرتفع عمود السائل من مصهور اللحام ويتحلل إلى قطرات مكونًا رذاذًا.

مشهد حدوث سبلاش

ينقسم اللحام بالليزر إلى التوصيل الحراري واللحام الاختراق العميق.

اللحام بالتوصيل الحراري لا يحتوي تقريبًا على أي تناثر: يتضمن اللحام بالتوصيل الحراري بشكل أساسي نقل الحرارة من سطح المادة إلى الداخل، مع عدم ظهور أي تناثر تقريبًا أثناء العملية. لا تتضمن العملية تبخرًا شديدًا للمعادن أو تفاعلات معدنية فيزيائية.

لحام الاختراق العميق هو السيناريو الرئيسي الذي يحدث فيه الرش: يتضمن لحام الاختراق العميق وصول الليزر مباشرة إلى المادة، ونقل الحرارة إلى المادة من خلال ثقوب المفاتيح، ويكون تفاعل العملية مكثفًا، مما يجعله السيناريو الرئيسي الذي يحدث فيه الرش.

كما هو موضح في الشكل أعلاه، يستخدم بعض العلماء التصوير الفوتوغرافي عالي السرعة مع زجاج شفاف عالي الحرارة لمراقبة حالة حركة ثقب المفتاح أثناء اللحام بالليزر. يمكن العثور على أن الليزر يضرب بشكل أساسي الجدار الأمامي لثقب المفتاح، مما يدفع السائل إلى التدفق إلى الأسفل، متجاوزًا ثقب المفتاح ويصل إلى ذيل البركة المنصهرة. الموضع الذي يتم فيه استقبال الليزر داخل ثقب المفتاح غير ثابت، والليزر في حالة امتصاص فريسنل داخل ثقب المفتاح. وفي الحقيقة هي حالة من الانكسارات والامتصاصات المتعددة، مما يحافظ على وجود سائل البركة المنصهرة. يتغير موضع انكسار الليزر أثناء كل عملية مع زاوية جدار ثقب المفتاح، مما يجعل ثقب المفتاح في حالة حركة ملتوية. يذوب موضع تشعيع الليزر، ويتبخر، ويتعرض للقوة، ويتشوه، وبالتالي يتحرك الاهتزاز التمعجي للأمام.

تستخدم المقارنة المذكورة أعلاه زجاجًا شفافًا عالي الحرارة، وهو ما يعادل في الواقع منظرًا مقطعيًا لحوض السباحة المنصهر. بعد كل شيء، تختلف حالة تدفق البركة المنصهرة عن الوضع الحقيقي. ولذلك استخدم بعض العلماء تقنية التجميد السريع. أثناء عملية اللحام، يتم تجميد المجمع المنصهر بسرعة للحصول على الحالة اللحظية داخل ثقب المفتاح. يمكن أن نرى بوضوح أن الليزر يضرب الجدار الأمامي لثقب المفتاح، ويشكل خطوة. يعمل الليزر على هذا الأخدود المتدرج، مما يدفع البركة المنصهرة إلى التدفق إلى الأسفل، وملء فجوة ثقب المفتاح أثناء حركة الليزر للأمام، وبالتالي الحصول على مخطط اتجاه التدفق التقريبي للتدفق داخل ثقب المفتاح للبركة المنصهرة الحقيقية. كما هو موضح في الشكل الأيمن، فإن ضغط ارتداد المعدن الناتج عن الاستئصال بالليزر للمعدن السائل يدفع حوض السباحة المنصهر السائل لتجاوز الجدار الأمامي. يتحرك ثقب المفتاح نحو ذيل البركة المنصهرة، ويرتفع للأعلى مثل النافورة من الخلف ويؤثر على سطح ذيل البركة المنصهرة. في الوقت نفسه، بسبب التوتر السطحي (كلما انخفضت درجة حرارة التوتر السطحي، زاد التأثير)، يتم سحب المعدن السائل الموجود في حوض السباحة المنصهر بواسطة التوتر السطحي للتحرك نحو حافة البركة المنصهرة، ويتجمد بشكل مستمر . فالمعدن السائل الذي يمكن ترسيخه في المستقبل يدور عائداً إلى ذيل ثقب المفتاح، وهكذا.

رسم تخطيطي للحام الاختراق العميق بثقب المفتاح بالليزر: أ: اتجاه اللحام؛ ب: شعاع الليزر. ج: ثقب المفتاح؛ D: بخار المعدن، البلازما؛ هـ: الغاز الوقائي؛ F: الجدار الأمامي لثقب المفتاح (طحن ما قبل الذوبان)؛ G: التدفق الأفقي للمادة المنصهرة عبر مسار ثقب المفتاح؛ H: واجهة ترسيخ حوض السباحة الذائبة؛ I: مسار التدفق الهبوطي للبركة المنصهرة.

عملية التفاعل بين الليزر والمادة: يعمل الليزر على سطح المادة، مما يؤدي إلى استئصال مكثف. يتم أولاً تسخين المادة وصهرها وتبخيرها. أثناء عملية التبخر المكثفة، يتحرك البخار المعدني لأعلى ليعطي البركة المنصهرة ضغطًا ارتداديًا لأسفل، مما يؤدي إلى ثقب المفتاح. يدخل الليزر إلى ثقب المفتاح ويخضع لعمليات انبعاث وامتصاص متعددة، مما يؤدي إلى إمداد مستمر بالبخار المعدني للحفاظ على ثقب المفتاح؛ يعمل الليزر بشكل رئيسي على الجدار الأمامي لثقب المفتاح، ويحدث التبخر بشكل رئيسي على الجدار الأمامي لثقب المفتاح. يدفع ضغط الارتداد المعدن السائل من الجدار الأمامي لثقب المفتاح للتحرك حول ثقب المفتاح باتجاه ذيل البركة المنصهرة. السائل الذي يتحرك بسرعة عالية حول ثقب المفتاح سوف يؤثر على البركة المنصهرة إلى أعلى، مما يشكل موجات مرتفعة. ثم، مدفوعًا بالتوتر السطحي، يتحرك نحو الحافة ويتصلب في مثل هذه الدورة. يحدث الرذاذ بشكل رئيسي عند حافة فتحة ثقب المفتاح، وسيتجاوز المعدن السائل الموجود على الجدار الأمامي ثقب المفتاح بسرعة عالية ويؤثر على موضع حوض السباحة المنصهر في الجدار الخلفي.