ლაზერული შტორმი – ორმაგი სხივის ლაზერული ტექნოლოგიის მომავალი ტექნოლოგიური ცვლილებები 2

1. გამოყენების მაგალითები

1) შემაერთებელი დაფა

1960-იან წლებში Toyota Motor Company-მ პირველად გამოიყენა შეკერვით შედუღებული ბლანკების ტექნოლოგია. ეს გულისხმობს ორი ან მეტი ფურცლის ერთმანეთთან შედუღებით შეერთებას და შემდეგ მათი დაშტამპვას. ამ ფურცლებს შეიძლება ჰქონდეთ განსხვავებული სისქე, მასალა და თვისებები. ავტომობილის მუშაობისა და ფუნქციებისადმი მზარდი მოთხოვნების გამო, როგორიცაა ენერგიის დაზოგვა, გარემოს დაცვა, მართვის უსაფრთხოება და ა.შ., შეკერვითი შედუღების ტექნოლოგია სულ უფრო მეტ ყურადღებას იპყრობს. ფირფიტოვანი შედუღების დროს შეიძლება გამოყენებულ იქნას წერტილოვანი შედუღება, ციმციმური კონდახის შედუღება,ლაზერული შედუღება, წყალბადის რკალური შედუღება და ა.შ. ამჟამად,ლაზერული შედუღებაძირითადად გამოიყენება უცხოურ კვლევასა და შეკერილი ბლანკების წარმოებაში.

ტესტისა და გამოთვლის შედეგების შედარებით, შედეგები კარგად ემთხვევა ერთმანეთს, რაც ადასტურებს სითბოს წყაროს მოდელის სისწორეს. შედუღების ნაკერის სიგანე სხვადასხვა პროცესის პარამეტრების მიხედვით გამოითვალა და თანდათანობით ოპტიმიზირებული იქნა. საბოლოოდ, გამოყენებული იქნა სხივის ენერგიის თანაფარდობა 2:1, ორმაგი სხივები პარალელურად განლაგდა, დიდი ენერგიის სხივი შედუღების ნაკერის ცენტრში განთავსდა, ხოლო პატარა ენერგიის სხივი სქელ ფირფიტაზე. ამან შეიძლება ეფექტურად შეამციროს შედუღების სიგანე. როდესაც ორი სხივი ერთმანეთისგან 45 გრადუსით არის დაშორებული, განლაგებისას სხივი შესაბამისად სქელ და თხელ ფირფიტაზე მოქმედებს. ეფექტური გამათბობელი სხივის დიამეტრის შემცირების გამო, შედუღების სიგანეც მცირდება.

2) ალუმინის ფოლადი, განსხვავებული ლითონები

მიმდინარე კვლევა შემდეგ დასკვნებს აკეთებს: (1) სხივის ენერგიის თანაფარდობის ზრდასთან ერთად, შედუღების/ალუმინის შენადნობის ინტერფეისის იმავე პოზიციის არეალში ლითონთაშორისი ნაერთის სისქე თანდათან მცირდება და განაწილება უფრო თანაბარი ხდება. როდესაც RS=2, ინტერფეისის IMC ფენის სისქე 5-10 მიკრონია. თავისუფალი „ნემსისებრი“ IMC-ს მაქსიმალური სიგრძე 23 მიკრონია. როდესაც RS=0.67, ინტერფეისის IMC ფენის სისქე 5 მიკრონზე ნაკლებია, ხოლო თავისუფალი „ნემსისებრი“ IMC-ს მაქსიმალური სიგრძე 5.6 მიკრონია. ლითონთაშორისი ნაერთის სისქე მნიშვნელოვნად მცირდება.

(2)როდესაც შედუღებისთვის გამოიყენება პარალელური ორმაგი სხივის ლაზერი, შედუღების/ალუმინის შენადნობის ინტერფეისზე IMC უფრო არარეგულარულია. ფოლადის/ალუმინის შენადნობის შეერთების ინტერფეისთან ახლოს შედუღების/ალუმინის შენადნობის ინტერფეისზე IMC ფენის სისქე უფრო სქელია, მაქსიმალური სისქით 23.7 მიკრონი. . სხივის ენერგიის თანაფარდობის ზრდასთან ერთად, როდესაც RS=1.50, შედუღების/ალუმინის შენადნობის ინტერფეისზე IMC ფენის სისქე კვლავ აღემატება სერიული ორმაგი სხივის იმავე არეალში მეტალთაშორისი ნაერთის სისქეს.

3. ალუმინ-ლითიუმის შენადნობის T-ფორმის შეერთება

2A97 ალუმინის შენადნობის ლაზერით შედუღებული შეერთებების მექანიკური თვისებების შესახებ, მკვლევარებმა შეისწავლეს მიკროსიმტკიცე, დაჭიმვის თვისებები და დაღლილობის თვისებები. ტესტის შედეგები აჩვენებს, რომ: 2A97-T3/T4 ალუმინის შენადნობის ლაზერით შედუღებული შეერთების შედუღების ზონა მნიშვნელოვნად დარბილებულია. კოეფიციენტი დაახლოებით 0.6-ია, რაც ძირითადად დაკავშირებულია გამაგრების ფაზის გახსნასთან და შემდგომში დალექვის სირთულესთან; IPGYLR-6000 ბოჭკოვანი ლაზერით შედუღებული 2A97-T4 ალუმინის შენადნობის შეერთების სიმტკიცის კოეფიციენტმა შეიძლება მიაღწიოს 0.8-ს, მაგრამ პლასტიურობა დაბალია, მაშინ როდესაც IPGYLS-4000 ბოჭკო...ლაზერული შედუღებალაზერით შედუღებული 2A97-T3 ალუმინის შენადნობის შეერთებების სიმტკიცის კოეფიციენტი დაახლოებით 0.6-ია; ფორების დეფექტები 2A97-T3 ალუმინის შენადნობის ლაზერით შედუღებულ შეერთებებში დაღლილობის ბზარების მიზეზია.

სინქრონულ რეჟიმში, სხვადასხვა კრისტალური მორფოლოგიის მიხედვით, FZ ძირითადად შედგება სვეტოვანი კრისტალებისა და თანაბარი ღერძის მქონე კრისტალებისგან. სვეტოვან კრისტალებს აქვთ ეპიტაქსიური EQZ ზრდის ორიენტაცია და მათი ზრდის მიმართულებები პერპენდიკულარულია შერწყმის ხაზის მიმართ. ეს იმიტომ ხდება, რომ EQZ მარცვლის ზედაპირი მზა ბირთვის წარმოქმნის ნაწილაკია და ამ მიმართულებით სითბოს გაფრქვევა ყველაზე სწრაფია. ამიტომ, ვერტიკალური შერწყმის ხაზის პირველადი კრისტალოგრაფიული ღერძი უპირატესად იზრდება და გვერდები შეზღუდულია. როდესაც სვეტოვანი კრისტალები შედუღების ცენტრისკენ იზრდება, სტრუქტურული მორფოლოგია იცვლება და წარმოიქმნება სვეტოვანი დენდრიტები. შედუღების ცენტრში, გამდნარი აუზის ტემპერატურა მაღალია, სითბოს გაფრქვევის სიჩქარე ყველა მიმართულებით ერთნაირია და მარცვლები თანაბარი ღერძით იზრდება ყველა მიმართულებით, რაც ქმნის თანაბარი ღერძის მქონე დენდრიტებს. როდესაც თანაბარი ღერძის მქონე დენდრიტების პირველადი კრისტალოგრაფიული ღერძი ზუსტად ემთხვევა ნიმუშის სიბრტყეს, მეტალოგრაფიულ ფაზაში შეიძლება შეინიშნოს აშკარა ყვავილის მსგავსი მარცვლები. გარდა ამისა, შედუღების ზონაში ადგილობრივი კომპონენტების გადაცივების შედეგად, სინქრონული რეჟიმის T-ფორმის შეერთების შედუღებულ ნაკერის არეში, როგორც წესი, ჩნდება თანაბარი ღერძიანი წვრილმარცვლოვანი ზოლები, ხოლო თანაბარი ღერძიანი წვრილმარცვლოვანი ზოლის მარცვლის მორფოლოგია განსხვავდება EQZ-ის მარცვლის მორფოლოგიისგან. იგივე გარეგნობა. რადგან ჰეტეროგენული რეჟიმის TSTB-LW-ის გათბობის პროცესი განსხვავდება სინქრონული რეჟიმის TSTB-LW-ის გათბობის პროცესისგან, აშკარა განსხვავებებია მაკრომორფოლოგიასა და მიკროსტრუქტურულ მორფოლოგიაში. ჰეტეროგენული რეჟიმის TSTB-LW T-ფორმის შეერთებამ განიცადა ორი თერმული ციკლი, რაც აჩვენებს ორმაგი გამდნარი აუზის მახასიათებლებს. შედუღების შიგნით აშკარაა მეორადი შედუღების ხაზი და თერმული გამტარობის შედუღებით წარმოქმნილი გამდნარი აუზი მცირეა. ჰეტეროგენული რეჟიმის TSTB-LW პროცესში, ღრმა შეღწევადობის შედუღებაზე გავლენას ახდენს თერმული გამტარობის შედუღების გათბობის პროცესი. სვეტოვან დენდრიტებს და მეორადი შედუღების ხაზთან ახლოს არსებულ თანაბარ დენდრიტებს ნაკლები ქვემარცვლოვანი საზღვრები აქვთ და გარდაიქმნებიან სვეტოვან ან უჯრედულ კრისტალებად, რაც მიუთითებს, რომ თბოგამტარობის შედუღების გათბობის პროცესს აქვს თერმული დამუშავების ეფექტი ღრმა შეღწევადობის შედუღებებზე. ხოლო თბოგამტარი შედუღების ცენტრში დენდრიტების მარცვლის ზომა 2-5 მიკრონია, რაც გაცილებით მცირეა ღრმა შეღწევადობის შედუღების ცენტრში დენდრიტების მარცვლის ზომაზე (5-10 მიკრონი). ეს ძირითადად დაკავშირებულია შედუღების ორივე მხარეს მაქსიმალურ გაცხელებასთან. ტემპერატურა დაკავშირებულია შემდგომ გაგრილების სიჩქარესთან.

3) ორმაგი სხივის ლაზერული ფხვნილის საფარის შედუღების პრინციპი

4)მაღალი შედუღების სიმტკიცე

ორსხივიანი ლაზერული ფხვნილის დეპონირების შედუღების ექსპერიმენტში, რადგან ორი ლაზერული სხივი გვერდიგვერდ არის განაწილებული ხიდის მავთულის ორივე მხარეს, ლაზერისა და სუბსტრატის დიაპაზონი უფრო დიდია, ვიდრე ერთსხივიანი ლაზერული ფხვნილის დეპონირების შედუღების შემთხვევაში და შედეგად მიღებული შედუღების შეერთებები ვერტიკალურია ხიდის მავთულის მიმართ. მავთულის მიმართულება შედარებით წაგრძელებულია. სურათი 3.6 გვიჩვენებს ერთსხივიანი და ორსხივიანი ლაზერული ფხვნილის დეპონირების შედუღებით მიღებულ შედუღების შეერთებებს. შედუღების პროცესის დროს, იქნება ეს ორსხივიანი...ლაზერული შედუღებამეთოდი ან ერთსხივიანილაზერული შედუღებამეთოდით, თბოგამტარობის გზით, საბაზისო მასალაზე წარმოიქმნება გარკვეული გამდნარი აუზი. ამ გზით, გამდნარ აუზიში გამდნარი საბაზისო მასალა ლითონს შეუძლია მეტალურგიული ბმის შექმნა გამდნარ თვითგამდნარ შენადნობის ფხვნილთან, რითაც მიიღწევა შედუღება. შედუღებისთვის ორმაგი სხივის ლაზერის გამოყენებისას, ლაზერის სხივსა და საბაზისო მასალას შორის ურთიერთქმედება არის ორი ლაზერული სხივის მოქმედების არეალებს შორის ურთიერთქმედება, ანუ ლაზერის მიერ მასალაზე წარმოქმნილ ორ გამდნარ აუზი შორის ურთიერთქმედება. ამ გზით, შედეგად მიიღება ახალი შერწყმა. ფართობი უფრო დიდია, ვიდრე ერთსხივიანი აუზი.ლაზერული შედუღება, ამიტომ ორმაგი სხივით მიღებული შედუღების სახსრებილაზერული შედუღებაუფრო ძლიერია, ვიდრე ერთსხივიანილაზერული შედუღება.

2. მაღალი შედუღება და განმეორებადობა

ერთსხივიანშილაზერული შედუღებაექსპერიმენტის თანახმად, რადგან ლაზერის ფოკუსირებული წერტილის ცენტრი პირდაპირ მოქმედებს მიკროხიდის მავთულზე, ხიდის მავთულს ძალიან მაღალი მოთხოვნები აქვსლაზერული შედუღებაპროცესის პარამეტრები, როგორიცაა ლაზერული ენერგიის სიმკვრივის არათანაბარი განაწილება და შენადნობის ფხვნილის არათანაბარი სისქე. ეს გამოიწვევს მავთულის გაწყვეტას შედუღების პროცესში და პირდაპირ გამოიწვევს ხიდის მავთულის აორთქლებას. ორსხივიანი ლაზერული შედუღების მეთოდით, რადგან ორი ლაზერული სხივის ფოკუსირებული წერტილოვანი ცენტრები პირდაპირ არ მოქმედებს მიკროხიდის მავთულებზე, ხიდის მავთულების ლაზერული შედუღების პროცესის პარამეტრებისადმი მკაცრი მოთხოვნები მცირდება და შედუღება და განმეორებადობა მნიშვნელოვნად უმჯობესდება.