Tá áit ag táthú léasair i bhfeithiclí leictreacha, aeraspáis, iompar long agus iarnróid, tógáil, an earnáil fuinnimh, leathsheoltóirí, leictreonaic tomhaltóra, déantúsaíocht feistí leighis agus níos mó. Is féidir fiú comhleá na n-ábhar neamhionanna, atá deacair le teicnící táthú traidisiúnta, a réiteach go héasca le solúbthacht agus cruinneas táthú léasair, agus tá sé fiú mar an réiteach is fearr. Is cuid thábhachtach é an próiseas seo, dá ngairtear go minic "táthú neamhchosúlachta," chun spriocanna innealtóireachta nua-aimseartha a bhaint amach.
Tá táirgeadh cadhnraí agus comhpháirteanna leictreacha le haghaidh feidhmchláir r-soghluaisteachta ag spreagadh níos mó spéise i dtáthú léasair ábhair neamhionanna cosúil le copar agus alúmanam.
Ceadaíonn táthú neamhionanna a chur le saoirse dearadh níos leithne nuair a bhíonn ábhair éagsúla á roghnú le dea-airíonna cosúil le seoltacht leictreach agus teirmeach, insínteacht, dlús coibhneasta, pointe leá agus cruas, ach go traidisiúnta éilíonn greamacháin nó modhanna meicniúla chun nascáil le chéile.
Cé go bhfuil gnéithe coitianta ag an teicníc le táthú traidisiúnta, tugann sé deis uathúil chun an méid saoirse dearaidh, éagsúlacht na gcomhcheangail ábhar a mhéadú, rud a laghdóidh costais déantúsaíochta agus cóimeála agus feabhas a chur ar fheidhmíocht comhpháirteanna nó córais.
Mar sin féin, tá gá le breithniú cúramach a dhéanamh ar thonnfhad léasair, meánchumhacht, próifíl bhíoma, leithead cuisle agus buaicchumhacht chun ábhair éagsúla a tháthú. Ní mór paraiméadair an chórais léasair a shaincheapadh freisin le haghaidh comhcheangail agus feidhmchláir shonracha.
Is é an réimse iarratais is tábhachtaí agus is tapúla atá ag fás ná táirgeadh cadhnraí agus comhpháirteanna leictreacha le haghaidh feithiclí leictreacha. Tá méadú mór tagtha ar an éileamh ar fheithiclí leictreacha (EVanna) le dhá bhliain anuas, agus tá ábhair neamhionanna a tháthú ag croílár EVanna a dhéanamh níos éifeachtaí agus atá neamhdhíobhálach don chomhshaol.
Cé go bhfuil go leor i bpáirt ag táthú neamhionanna agus táthú traidisiúnta, tá sé níos dúshlánaí cáilíocht agus luas an táthú a bharrfheabhsú. Tugann solúbthacht na gcóras táthú léasair réitigh uathúla chun iarratais agus deiseanna nua a leathnú. (Arna chur leis ag Tomo Express)
Dúirt Matthew Philpott, Príomhoifigeach Margaíochta agus Díolacháin NUBURU, nuálaí tosaigh ar theicneolaíocht léasair gorm tionsclaíoch ard-chumhachta agus ard-ghile, "Táthar ag tuar go gcuimsíonn feithiclí leictreacha níos mó ná 20% den mhargadh sna 5 go 10 atá romhainn. bliana, agus beidh leictreonaic tomhaltóra freagrach as idir 10% agus 15%."
Éilíonn monarú cadhnraí litiam-ian (Li-ian) an cumas alúmanam a tháthú go copar i scragall go leictreoid nó leictreoid-go-leictreoid. I gcadhnraí sorcóireacha, ní mór na lugs leictreoid chopair a tháthú chuig canna cruach.
I ndéantúsaíocht pacáiste ceallraí, de ghnáth bíonn na cealla le chéile cheana féin agus ní mór d'innealtóirí dearadh a chur i bhfeidhm a nascann na cealla chun an fuinneamh is fearr a sholáthar. Tá cadhnraí litiam-ian reatha déanta as cruach nicilphlátáilte fuar-rollta. Mar sin féin, laghdaítear a fhriotaíocht trí tháthú miotail níos lú resistive, mar shampla alúmanam nó copar, go dtí na críochfoirt chaighdeánacha cruach dhosmálta de cheallraí litiam-ian, agus mar sin déantar níos lú fuinnimh a chur amú i gcaillteanas teasa.
Tá feidhmíocht fheabhsaithe ceallraí feithiclí leictreacha ina fhachtóir mór i bhfás seasta ar dhíolacháin feithiclí leictreacha," a dúirt Mark L. Boyle, bainisteoir sinsearach ar innealtóireacht táirgí agus feidhmchláir ag AMADA WELD TECH. Eascraíonn feidhmíocht níos fearr go páirteach as forbairtí le déanaí i dtáthú miotail neamhionanna. a fheabhsaíonn éifeachtúlacht trí stóráil fuinnimh a mhéadú, méid a laghdú agus iontaofacht a chothabháil."
Ina theannta sin, soláthraíonn an tionscal longthógála sampla eile ina bhfuil táthú neamhchosúil ag seachadadh luach uathúil. Úsáideann an tionscal comhéadain táthaithe cruach-alúmanam go rialta chun dáileadh meáchain a bharrfheabhsú, rud a fhágann go bhfuil astuithe CO2 níos ísle agus cobhsaíocht mhéadaithe. Go háirithe, is féidir meáchan marbh a laghdú trí chabhail cruach a tháthú go forstruchtúr alúmanaim.
Blue light laser welding of copper sheets. Green and blue lasers are often better suited for welding highly reflective metals such as copper and aluminum, providing lower heat input and improved process stability of >1 µm. (Grianghraf le NUBURU)
"Chomh maith le laghdú a dhéanamh ar astuithe CO2 agus tomhaltas fuinnimh, is féidir meáchanlár an tsoithigh a ísliú trí shocrú cliste an ábhair, rud a fheabhsóidh cobhsaíocht iompair." Dúirt Rabi Lahdo, taighdeoir sa Ghrúpa Táthú agus Gearradh Miotail ag Ionad Hanover Laser.
Cé gur gnách go mbíonn táthaithe níos iontaofa á dtáirgeadh ag ábhair a bhfuil airíonna comhchosúla acu, tá méadú ag teacht ar líon na n-iarratas ar ábhair neamhchosúla a tháthú le himreoirí móra ar nós AMADA WELD TECH.
"Tráchtála, féadfaidh roghnú ábhar difriúil costais déantúsaíochta a laghdú agus feidhmíocht comhpháirte nó feiste a fheabhsú." Dúirt Mark L. Boyle, "Nuair a tharlaíonn sé seo, is féidir an rogha miotail neamhionanna a úsáid mar bhuntáiste iomaíoch sa mhargadh chun táirge níos fearr a sholáthar ar phraghas níos ísle."
01 Dúshláin agus Cúinsí-
Nuair a dhéantar ábhair cosúil le cruach nó copar a chomhleá le alúmanam, is féidir go gcruthófar codanna idirmheánacha brittle a lagaíonn an comhpháirteach táthú mar thoradh ar athruithe ar leáphointe an ábhair agus ar chomhéifeacht leathnú teirmeach.
"Tá teochtaí leá agus comhleá éagsúla ag miotail, comhéifeachtaí ionsú solais éagsúla (go háirithe ag tonnfhaid léasair áirithe), agus idirleata teirmeacha éagsúla. Déanann sé seo deacair iad a leá go dtí an leibhéal ceart ag an am céanna." Deir Philpott de chuid NUBURU, "Tá sé seo níos suntasaí i miotail an-fhrithchaiteacha, a bhféadfadh comhéifeachtaí ionsúcháin an-difriúla a bheith acu san infridhearg."
Is féidir le réimsí struis cruthaithe ag comhéifeachtaí éagsúla de leathnú teirmeach le linn fuaraithe welds lagú freisin agus is féidir mar thoradh ar teip comhpháirteacha a dhéanamh. Cruthaíonn na struchtúir chrua, brittle seo, ar a dtugtar "céimeanna idirmhiotalacha," sa chrios trasdula idir an miotail táthaithe agus an bonnmhiotal. Is feiniméan é seo a fhéadfaidh aon mhodh táthú a phlá.
Trasghearradh de tháthú neamhchosúlachta cruach agus alúmanaim. (ranníocaíocht LZH)
Tá foirmiú na gcéimeanna idirmhiotalacha, mar shampla FeAl2, Fe2Al5, FeAl3 sa chóras cruach-alúmanam agus Cu9AL4, CuAl2, Cu4Al3 sa chóras copar-alúmanam, mar gheall ar intuaslagthacht teoranta na n-eilimintí," a deir Sarah Nothdurft, Ceannaire an Fhorais. Grúpa Miotail Ceangailte agus Gearrtha ag Lárionad Laser Hannover. Léiríonn céimeanna den sórt sin friotachas i bhfad níos airde i gcomparáid leis an mbunábhar."
Ceadaíonn roghnú cúramach paraiméadair oibriúcháin an léasair, mar shampla luasanna táthú ard, ualaí teasa íseal, agus rialú beacht ar an bpróiseas leá, d'innealtóirí cuid de na saincheisteanna seo a mhaolú.
"Cé go bhfuil an foirmiú na comhdhúile intermetallic dosheachanta, nach bhfuil a n-brittleness." Dúirt Alexei Markevitch, Bainisteoir Forbartha an Mhargaidh ag IPG Photonics, "Is féidir leis an bpróiseas foirmithe ceart foirmiú na gcomhdhúile seo a íoslaghdú agus a n-intleachtúlacht a uasmhéadú, rud a fhágann go bhfuil táthaithe struchtúracha atá slán, níos seoltaí agus níos cobhsaí."
02 Iarratais ar tháthú ábhair éagsúla-
Má thugtar aird ar chóimheasa measctha cuí agus ar shocruithe meaitseála cuí is féidir feabhas breise a chur ar fheidhmíocht na n-alt táthaithe neamhionanna. Mar shampla, tá sé cruthaithe go bhfuil I-seam le hoscailt táthú lap ina bhuntáiste. Ar an modh seo, cuirtear pláta cruach ar phláta alúmanaim. D'fhonn céimeanna intermetallic a íoslaghdú, déantar an táthú tríd an pláta cruach agus gan ach go dtí an pláta alúmanaim.
Deir Oliver Seffer, taighdeoir sa Ghrúpa Táthú agus Gearradh Miotail ag Lárionad Hanover Laser: "Mar gheall ar an ábhar íseal alúmanaim, tá an cion de chéimeanna brittle den sórt sin sa mhicreastruchtúr deiridh sách íseal."
03 Breithnithe Paraiméadar Léasair-
Braitheann rogha na teicneolaíochta léasair ar an ábhar atá le táthaithe. D'fhéadfadh córas léasair CO2 a bheith ag teastáil ó chalafoirt táthaithe neamhchosúla le haghaidh gloine agus miotail. Féadfaidh gloine aluminosilicate táthú agus miotail éagsúla leas a bhaint as córas léasair femtosecond, agus is minic go n-éireoidh le táthú cóimhiotail alúmanaim agus gloine theicniúil le foinse léasair picosecond.
Is é an sprioc ná ionchur teasa a íoslaghdú, deireadh a chur le spásaire, cobhsaíocht an phróisis a fheabhsú agus fuinneog leathan paraiméadair phróisis a sholáthar agus iad ag táthú ag an luas is airde is féidir.
"Cé go n-ionsúnn cóimhiotail chruach go maith sa réigiún gar-infridhearg, déantar fiú miotail le frithchaiteacht ard, mar shampla alúmanam agus copar, a phróiseáil le léasair 1 µm den chuid is mó." Deir Markevitch IPG, "Tá sé seo toisc go mbraitheann an ionsú ar an teocht miotail agus ar an gcéim. Ag teocht an tseomra, ionsú copar agus alúmanam thart ar 5% ag 1 µm agus 40% go 50% ag 515 nm, le ionsú níos airde ag tonnfhaid gorm."
"Méadaíonn gach ionsúiteacht do mhiotail téite, agus léimeann IR ag an leáphointe," a deir sé, "agus ionsúnn miotail leáite gach tonnfhad go han-mhaith. Mar sin, sáraíonn dlús cumhachta IR ard go leor an frithchaiteacht ard."
However, in shallow conduction welding of foils or certain welding geometries involving thicker materials, the use of high-intensity infrared lasers can lead to overheating, material damage, or process instability at the point of the fast absorption transition. As a result, in some cases, green or blue lasers are more suitable for copper welding because they offer lower heat input and improved process stability at >1 µm.
Deir Rabi Lahdo go maolaítear suaiteacht sa linn leáite má laghdaítear an déine aschuir riachtanach, rud a fheabhsaíonn cobhsaíocht an phróisis. "Tá feabhas ar cháilíocht oscailt an táthú hibrideach ag gabháil leis an méadú ar chobhsaíocht an phróisis, agus cuirtear foirmiú spatter faoi chois."
I dtáthú keyhole na n-ábhar tiubh, ag tosú le poill micrea-bhanna de na céadta micriméadar, tá léasair infridhearg de ghnáth níos éifeachtaí ná léasair glas nó gorm, a eascraíonn i ionchur teasa níos lú, chomh maith le cáilíocht táthú níos fearr agus luasanna níos tapúla.
Tunable mode beam lasers eliminate spatter while quickly achieving high quality weld openings in dissimilar materials. These lasers emit a core beam enclosed in an individually controllable ring beam. Busbar welding applications for melting aluminum and copper can be achieved using an infrared single mode beam (above). However, the Tunable Mode Laser (below) exhibits complete control of spatter by enclosing the single-mode beam within an external annular beam. Such systems are capable of spatter-free copper busbar welding at speeds up to 60 m/min and depths of fusion >0.65 mm.
"Sáraíonn an gile beam aon-mód de suas le 2 kW nádúr frithchaiteach na miotail gheal chun welds cobhsaí poll beag a chruthú le doimhneacht comhleá is féidir a bheith i bhfad níos doimhne ná leithead an weld," a dúirt Ken Dzurko, domhanda. bainisteoir cuntas sinsearach sinsearach ag Ionad Teicneolaíochta Léasair ThruFast i Santa Clara, Calif.
"Cuireann ascalú tapa an bhíoma bac ar fhoirmiú comhdhúile intermetallic, rud a chuireann teorainn le fad na céime leá ag oscailt an táthú." Dúirt sé, "Ina theannta sin, méadaíonn an gile bhíoma ard éifeachtacht táthú agus laghdaíonn sé go mór an crios tionchar teasa, rud a tháirgeadh méid weld níos airde ag ionchur cumhachta meán níos ísle."
Fachtóir eile a dhéanann difear d'úsáid fuinnimh léasair ná scaipthe solais ag an bplóir gaile miotail, atá comhréireach leis an gceathrú cumhacht den tonnfhad. Scaipeann léasair 1070nm 18 n-uaire níos lú ná léasair 515nm agus 30 uair níos lú ná léasair 455nm. Déanann na rátaí scaipthe arda de léasair ghorma agus ghlasa i bpluimíní gaile miotail a gcuid rátaí ionsúcháin beagán níos airde in ábhair leáite a fhritháireamh go héasca.
Sa lá atá inniu ann, roghnaíonn an chuid is mó de na monaróirí léasair 1 µm tonn leanúnach, atá ar thús cadhnaíochta maidir le luas próiseála, cáilíocht agus laghdú costais. Ach cuireann gach tonnfhad buntáistí ar fáil, ag brath ar an staid shonrach. Mar shampla, creideann Philpott NUBURU gur fiú aistriú tonnfhad go solas gorm nó glas a iniúchadh in iarratais a bhaineann leas as ionsú méadaithe.
"Tá an seachadadh bíoma do léasair solais ghorm nó ghlas (m.sh., scanóirí, cinn phróiseála, rialú bíoma agus comhpháirteanna cúnta eile) cosúil leis an gceann a úsáidtear le haghaidh léasair NIR." Deir Philpott, "Mar thoradh air sin, tá an chomhshó ó infridhearg go solas gorm nó glas an-éasca, agus tá an modh chun an pluma a bhainistiú cosúil leis, agus mar sin níl aon fhadhbanna ann mar gheall ar ionsú nó scaipeadh."
Tá córais léasair an lae inniu teoranta do 3kW ag 515nm agus 4kW ag 455nm, agus mar gheall ar cháilíocht bhíoma teoranta léasair gorm, tá fócasú bíomaí agus éifeachtúlacht próiseála teoranta freisin.
"Nuair a bhíonn copar táthú ag baint úsáide as tonnfhaid bhíoma léasair sa raon infheicthe, go háirithe sa speictream solais gorm, tá easpa cumhachta beam léasair leordhóthanach agus cáilíocht bhíoma riachtanach faoi láthair," a deir Rabi Lahdo, "Is é an dúshlán is mó a bhaineann le cáilíocht bhíoma ard a bhaint amach nuair a ag baint úsáide as dé-óidí léasair chun radaíocht léasair a ghiniúint. Ina theannta sin, is mó seans go ndéanfaidh léasair infheicthe damáiste do optaic ná foinsí infridhearg, rud a ghiorrú saolré agus a mhéadaíonn costais."
In ainneoin na ndúshlán, tá Philpott ag súil le tuilleadh feabhsuithe ar fheidhmíocht agus ar luach sádrála de réir mar a leanann dé-óidí solais gorm ar aghaidh ag feabhsú in infhaighteacht agus feidhmíocht.
"Níl aon riosca iontaofachta nó costais a bhaineann le léasair oibriúcháin laistigh de na lamháltais dearadh na optaic," a dúirt sé. "É sin ráite, d'fhéadfadh go mbeadh saol gearr optaic ag custaiméirí le táirge soláthraí léasair áirithe; áfach, mura scaoileann monaróir táirge gan na feistí snáthoptaice a bhailíochtú i gceart, is féidir leis seo tarlú le haon tonnfhad."
04
-Speisialtóireacht ar chórais léasair-
Is féidir le léasair snáithíní tonn leanúnach alúmanam agus copar a tháthú le rialú cuí ar phróifíl an bhíoma. Le deich mbliana anuas tá feabhas suntasach tagtha ar cháilíocht agus ar chumas na gcalafort táthaithe hibrideach le deich mbliana anuas mar gheall ar fhorbairt próifílí bíomaí croí-fáinne agus córais scanadh níos cumhachtaí.
Le linn táthú poll beag copair agus alúmanaim, éiríonn na poill éagobhsaí ag luasanna táthú ard. Bealach amháin chun deireadh a chur leis an éagobhsaíocht seo ná an luas táthú a mhaolú, ach de ghnáth níl sé seo inmhianaithe. Ina áit sin, is é modh eile ná galbhánaiméadar a úsáid chun ascalú a chur leis an léas léasair chun an linn leáite a chorraíl. Feabhsaíonn sé seo comhiompar sa sruth leá chun cosc a chur ar phoill bheaga titim. De ghnáth táirgeann sé táthú cáilíochta den scoth, ach mhoillíonn sé an próiseas táthú a thuilleadh.
Is é an tríú bealach chun deireadh a chur le spásaire le linn táthú ardluais ná léasair Bhíoma Mód Inchoigeartaithe (AMB) a úsáid, a astaíonn croí-bhíoma timpeallaithe ag bhíoma fáinne. Cinneann cumhacht agus déine an chroí-bhíoma doimhneacht treá na bpoll beaga, agus déanann fuinneamh an bhíoma fáinne na poill bheaga a chobhsú chun spásaire neamh-inmhianaithe, scoilteanna agus porosity a íoslaghdú nó a dhíchur go hiomlán.
Is léasacha aonmhóid iad na croíleacáin is lú a bhfuil trastomhas 14 µm acu. Is gnách go mbíonn croíleacáin ilmhóid 50 nó 100 µm ar trastomhas, agus is gnách go mbíonn léasacha fáinne suas le 300 µm ar trastomhas.
"Is réimse forbartha gníomhach é léasair snáithíní croí-fáinne a úsáid i dtáthú léasair neamhionanna infridhearg agus tá sé á lorg ag na himreoirí móra go léir," a deir Markevitch, bainisteoir forbartha margaidh ag IPG Photonics. "Roghnaíodh an léasair AMB le croí aon-mhód mar gheall ar a solúbthacht, luasanna táthú ard, agus cumas bunúsach chun foirmiú comhdhúile idirmhiotalacha brittle a íoslaghdú."
Tá léasair AMB aonmhód aonair 3 kW le 3 kW de chumhacht bhreise i léasair fáinne in ann táthú barra bus copair gan spásaire ag 60 m/nóiméad le treá níos mó ná 0.65 mm.
Ní féidir le léasair tráchtála glasa nó gorma reatha an luas próiseála agus an cháilíocht chéanna a bhaint amach, a deir Markevitch. Ach mar a thugann sé le fios, is féidir le héagsúlachtaí sa bhearna idir ábhair nó ábhar éillithe tionchar a bheith ag comhsheasmhacht táthúcháin fós. Agus an claonadh ann go laghdóidh tiús busbar, is dúshlán é clampáil agus daingneán. D'fhéadfadh friotaíocht níos airde agus neart meicniúil níos ísle a bheith mar thoradh ar dhoimhneacht leá táthú neamhleor, agus d'fhéadfadh doimhneacht leáite nó polladh iomarcach cealla ceallraí EV a bheith ina ghuais dóiteáin.
"Typical material thicknesses for busbar lap welds are 200 to 300µm, less than 1mm," says Markevitch, "Immediately below the thin lap weld is a thermally-sensitive organic electrolyte, which may decompose at >60 céim."
Leánn alúmanam ag 660 céim, copar ag 1,085 céim, agus cóimhiotail chruach ag 1,500 céim. Ní mór dhá mhiotal a bhfuil teocht leá an-difriúil acu a leá gan dochar a dhéanamh do na salainn litiam ina bhfuil comhpháirteanna orgánacha inadhainte nó ceallraí (cosúil le rónta, gaiscéid, agus spásairí) thíos.
Is féidir le rialú próisis inlíne bunaithe ar astaíochtaí próisis speictreach nó OCT tomhais doimhneachta táthaithe neamh-millteach fíor-ama a sholáthar. Ligeann sé seo gníomh ceartaitheach a dhéanamh chun doimhneacht leáite tairiseach a bhaint amach.
