Tá táthú léasair agus táthú stua araon in úsáid le fada an lá le haghaidh táirgeadh tionsclaíoch, agus ceadaíonn siad réimse leathan úsáidí i réimse na teicneolaíochta nascadh ábhar. Tá réimsí sonracha feidhme ag gach ceann de na próisis seo, mar a thuairiscítear sna próisis fhisiciúla maidir le hiompar fuinnimh chuig an bpíosa oibre agus trí na sreafaí fuinnimh is féidir a fháil. Tarchuirtear an fuinneamh ón bhfoinse léasair chuig an ábhar atá le próiseáil trí radaíocht chomhtháite infridhearg ardfhuinnimh, ag baint úsáide as cábla snáthoptaice. Tarchuireann an stua an teas atá ag teastáil le haghaidh táthú trí shruth leictreach ard a shreabhann chuig an bpíosa oibre trí cholún stua. Treoraíonn an radaíocht léasair chuig crios teasa an-chúng le cóimheas mór doimhneacht táthú le leithead uaim (éifeacht táthú domhain). Tá cumas droichid bearna an phróisis táthú léasair an-íseal, mar gheall ar a thrastomhas fócais beag, ach ar an láimh eile is féidir leis luasanna táthú an-ard a bhaint amach. Tá dlús fuinnimh i bhfad níos ísle ag an bpróiseas táthú stua, ach bíonn spota fócais níos mó ar dhromchla an phíosa oibre agus is sainairíonna dó luas próiseála níos moille. Trí an dá phróiseas seo a chumasc, is féidir sineirgí úsáideacha a bhaint amach. Sa deireadh thiar, cuireann sé seo ar chumas buntáistí cáilíochta agus buntáistí innealtóireachta táirgthe araon a bhaint amach, chomh maith le héifeachtúlacht costais fheabhsaithe. Cuireann an próiseas seo feidhmeanna suimiúla agus tarraingteacha ó thaobh an gheilleagair de ar fáil, sa tionscal gluaisteán araon, go háirithe toisc go gceadaítear lamháltais níos airde ar na táthú, go bhfuil rátaí ceangail níos airde indéanta, agus gur féidir paraiméadair mheicniúla/teicneolaíochta an-mhaith a bhaint amach.
1. Réamhrá:
Tá a fhios againn conas solas léasair agus an stua a chomhcheangal i bpróiseas táthúcháin comhcheangailte ó na 1970idí i leith, ach ar feadh i bhfad ina dhiaidh sin, níor deineadh aon obair fhorbartha eile. Le déanaí, dhírigh taighdeoirí a n-aird ar an ábhar seo arís agus rinne siad iarracht buntáistí an stua a chomhcheangal le buntáistí an léasair, i bpróiseas táthúcháin hibrideach. Cé gur ghá d’fhoinsí léasair a n-oiriúnacht d’úsáid thionsclaíoch a chruthú sna laethanta tosaigh, is trealamh teicneolaíochta caighdeánach iad i go leor fiontar déantúsaíochta sa lá atá inniu ann.
Tugtar “próiseas táthúcháin hibrideach” ar an meascán de tháthú léasair le próiseas táthúcháin eile. Ciallaíonn sé seo go ngníomhaíonn bhíoma léasair agus stua ag an am céanna i gcrios táthúcháin amháin, agus go mbíonn tionchar acu ar a chéile agus go dtacaíonn siad lena chéile.
2. Léasar:
Éilíonn táthú léasair ní hamháin cumhacht ard léasair ach bhíoma ardchaighdeáin freisin chun an “éifeacht táthú domhain” atá ag teastáil a fháil. Is féidir an bhíoma ardchaighdeáin a eascraíonn as sin a shaothrú chun trastomhas fócais níos lú nó achar fócais níos mó a fháil.
Maidir leis na tionscadail forbartha atá ar siúl faoi láthair, tá léasar soladstaide atá caidéalaithe le lampa agus cumhacht bhíoma léasair 4 kW in úsáid. Tarchuirtear an solas léasair trí shnáithín gloine 600 µm.
Tarchuirtear solas an léasair trí shnáithín gloine, ina bhfuil an tús agus an deireadh fuaraithe le huisce. Déantar an bhíoma léasair a theilgean ar an bpíosa oibre le modúl fócais a bhfuil achar fócais 200 mm aige.
3. Próiseas Hibrideach Léasair:
Chun píosaí oibre miotalacha a tháthú, dírítear an bhíoma léasair Nd:YAG ar dhéine os cionn 106W/cm2. Nuair a bhuaileann an bhíoma léasair dromchla an ábhair, téann sé an pointe seo suas go teocht galúcháin, agus cruthaítear cuas gaile sa mhiotal táthaithe mar gheall ar an ngal miotail atá ag éalú. Is é an ghné idirdhealaitheach den uaim táthaithe a chóimheas ard doimhneachta-le-leithead. Tá dlús fuinnimh-sreafa an stua atá ag dó go saor beagán os cionn 104 W/cm2. Léiríonn Fíor 1 bunphrionsabal an táthú hibrideach. An bhíoma léasair
beathaíonn an táthú atá léirithe anseo teas don mhiotal táthaithe sa chuid uachtarach den uaim, sa bhreis ar an teas ón stua. Murab ionann agus cumraíocht sheicheamhach ina ngníomhaíonn dhá phróiseas táthaithe ar leithligh i ndiaidh a chéile, is féidir breathnú ar tháthú hibrideach mar chomhcheangal den dá phróiseas táthaithe ag gníomhú go comhuaineach sa chrios próisis chéanna. Ag brath ar an bpróiseas stua nó léasair a úsáidtear, agus ar pharaiméadair an phróisis, beidh tionchar difriúil ag na próisis ar a chéile agus ar bhealaí éagsúla [1, 2].
A bhuíochas leis an meascán den phróiseas léasair agus den phróiseas stua, tá méadú freisin ar dhoimhneacht treá an táthúcháin agus ar luas an táthúcháin araon (i gcomparáid le ceachtar den dá phróiseas a úsáidtear leo féin). Gníomhaíonn an gal miotail a théann amach as an gcuas gaile ar ais ar phlasma an stua. Fanann ionsú radaíochta léasair Nd:YAG sa phlasma próiseála neamhbhríoch. Ag brath ar an gcóimheas idir an dá ionchur cumhachta a roghnaítear, féadfar tréith an phróisis iomláin a chinneadh go pointe níos mó nó níos lú ag an léasar nó ag an stua [3,4].
Fíor 1: Léaráid sceimiteach: Táthú LéasairHibrid
Bíonn tionchar mór ag teocht dhromchla an phíosa oibre ar ionsú radaíochta léasair. Sula dtosaíonn an próiseas táthú léasair, ní mór an fhrithchaiteacht tosaigh a shárú ar dtús, go háirithe ar dhromchlaí alúmanaim. Is féidir é seo a bhaint amach trí thosú ar an táthú le clár tosaithe speisialta. Tar éis an teocht galúcháin a bhaint amach, cruthaítear an cuas gaile, agus mar thoradh air sin is féidir beagnach an fuinneamh radaíochta go léir a ionchur isteach sa phíosa oibre. Dá bhrí sin, cinntear an fuinneamh atá ag teastáil chuige seo de réir an ionsúcháin atá ag brath ar theocht agus de réir an mhéid fuinnimh a chailltear.
trí sheoladh isteach sa chuid eile den phíosa oibre. I dtáthú LéasairHibrid, ní hamháin ó dhromchla an phíosa oibre a tharlaíonn galú ach ón sreang líonta freisin, rud a chiallaíonn go bhfuil níos mó gal miotail ar fáil, rud a éascaíonn ionchur na radaíochta léasair. Cuireann sé seo cosc freisin ar thitim amach sa phróiseas [5, 6, 7, 8, 9].
4. Feidhmchlár feithicleach:
Trí theicneolaíocht fráma spáis a úsáid, is féidir meáchan a laghdú 43% i gcomparáid le corp cruach gluaisteáin.
Fíor 2: Coincheap fráma spáis Audi A2
Tá fráma an Audi A2 Space comhdhéanta de tháthú léasair 30 m (stiallacha buí i bhfigiúr 2) agus táthú MIG 20 m ar fhad. Ina theannta sin, úsáidtear 1700 seamán freisin.
Fíor 3: Comparáid idir próifílí agus teicnící ceangail ar an Audi-A2
Taispeánann Fíor 4 comhpháirt táthaithe LaserHybrid d’ábhar teilgthe ALMg3 le hábhar leatháin AlMgSi. Is é AlSi5 an sreang líonta agus is é Argon an gás sciath a úsáidtear. Le méadú ar chumhacht léasair, is féidir treá níos doimhne a dhéanamh. Trí an bhíoma léasair a chomhcheangal leis an stua ar an mbealach seo baintear linn táthaithe níos mó amach ná mar a dhéanfaí leis an bpróiseas táthaithe bhíoma léasair leis féin. Fágann sé seo gur féidir comhpháirteanna a bhfuil bearnaí níos leithne acu a tháthú.
Fíor 4: Comhpháirt forluí le bearna de 0.5 mm
Sa tionscal feithicleach tá go leor feidhmeanna ann maidir le táthú forluí gan ullmhúchán hailt. Faoi láthair, is é an próiseas táthú léasair le sreang líonta fuar an próiseas úrscothach don phost táthúcháin seo, mar gheall ar scoilteadh te an chóimhiotail AA 6xxx. Nuair a dhéantar an t-alt a tháthú le sreang líonta, caillfear go leor den fhuinneamh léasair chun an sreang líonta sin a leá.
Léiríonn an chéad fhigiúr eile na difríochtaí idir táthú LéasairHibrid agus Léasair ar chomhpháirt fhorluí le luas táthúcháin de 2.4m/nóim. I gcás táthú léasair, níl aon fhéidearthacht ann an coirnín táthúcháin a líonadh, agus táirgtear gearradh faoi thalamh. Chomh maith leis sin, níl ach treá an-bheag isteach san ábhar bonn. Tá leithead an choirnín táthúcháin an-bheag, agus dá bhrí sin beifear ag súil le neart teanntachta íseal. I gcás táthú LéasairHibrid,
Iompraítear ábhar breise isteach sa linn táthúcháin. Líontar an fo-ghearradh leis an sreang ón bpróiseas MIG, agus sábháltar cuid den fhuinneamh léasair anois. Is féidir an fuinneamh léasair sábháilte seo a úsáid chun an treá isteach san ábhar bonn a mhéadú agus tá leithead na coirníní táthúcháin níos mó ná tiús an ábhair, rud atá riachtanach ón insamhalta uimhriúil.
Fíor 5 Comparáid idir táthú LéasairHibrid agus táthú Léasair gan sreang líonta
Leis an nós imeachta táthúcháin LaserHybrid is féidir ábhair alúmanaim, cruach agus cruach dhosmálta a tháthú suas le 4 mm de thiús ábhair. Mura bhfuil an tiús ró-ard, ní féidir dul tríd go hiomlán. Chun ábhair atá brataithe le since a cheangal le chéile, is fearr freisin an próiseas táthúcháin léasair a úsáid.
I measc feidhmeanna breise san earnáil feithicleach tá traenacha cumhachta, acastóirí agus coirp gluaisteán, áit a bhféadfadh an próiseas táthú hibrideach léasair a bheith oiriúnach.
Ceann táthú:
Ba chóir go mbeadh toisí beaga geoiméadracha ag an gceann táthúcháin, chun rochtain mhaith a chinntiú ar na comhpháirteanna atá le táthú, go háirithe i réimse na gcorp gluaisteán. Thairis sin, ba chóir é a dhearadh chun nasc inscartha oiriúnach leis an gceann róbait a cheadú agus inchoigeartaithe athróga próisis ar nós achar fócasach, agus achair idir an tóirse i ngach comhordanáid Chairtéiseach. Taispeánann Fíor 5 an ceann táthúcháin, agus an próiseas i mbun gnímh. Mar thoradh ar an splancadh a tharlaíonn le linn an phróisis táthúcháin, méadaítear salachar an ghloine chosanta. Tá an ghloine grianchloch brataithe ar an dá thaobh le hábhar frith-fhrithchaiteach agus tá sé beartaithe an córas optúil léasair a chosaint ar dhamáiste.
Ag brath ar an méid salachair, is féidir leis an splancscáileán a charnaíonn ar an ngloine laghdú suas le 90% a chur ar chumhacht an léasair a mbíonn tionchar iarbhír aige ar an bpíosa oibre. De ghnáth, bíonn scrios ar an ngloine chosanta mar thoradh ar shalachar níos troime, toisc go n-ionsúnn an ngloine féin cuid mhór den fhuinneamh radaíochta ansin, rud a chruthaíonn strusanna teirmeacha sa ghloine. Leis an gceann táthúcháin agus an trealamh táthúcháin sin, is féidir é a úsáid le haghaidh táthú LéasairHibrid, táthú léasair, táthú MSG agusSreang te léasair a bhrú.
Fíor 6: Ceann agus próiseas táthúcháin
5. Buntáistí a bhaineann le táthú léasair hibrideach:
Seo a leanas na buntáistí a eascraíonn as cumasc an bhíoma stua agus léasair: Buntáistí a bhaineann le táthú LéasairHibrid thar tháthú léasair:
• cobhsaíocht phróisis níos airde
• indéantacht droichid níos airde
• treá níos doimhne
• costais infheistíochta caipitil níos ísle
• insínteacht níos fearr
Buntáistí a bhaineann le táthú LéasairHibrid thar tháthú MIG:
• luasanna táthúcháin níos airde
• treá níos doimhne ag luasanna táthúcháin níos airde
• ionchur teirmeach níos ísle
• neart teanntachta níos airde
• seamaí táthaithe níos cúinge
Fíor 7: Buntáistí a bhaineann leis an dá phróiseas a chomhcheangal
Is sainairíonna don phróiseas táthú stua foinse fuinnimh ar chostas íseal, cumas maith droichid agus an áis chun tionchar a imirt ar an struchtúr trí mhiotail líonta a chur leis. Is iad na gnéithe idirdhealaitheacha den phróiseas bhíoma léasair, ar an láimh eile, an doimhneacht táthú mór, luas táthú ard, ualach teirmeach íseal agus seams táthú caola a bhaintear amach. Os cionn dlús bhíoma áirithe, táirgeann an bhíoma léasair “éifeacht táthú domhain” in ábhair mhiotalacha a chuireann ar chumas comhpháirteanna a bhfuil tiús balla níos mó acu a bheith táthaithe - ar choinníoll go bhfuil cumhacht an léasair ard go leor. Dá bhrí sin, cruthaíonn táthú hibrideach léasair luasanna táthú níos airde, cobhsú próisis mar gheall ar an idirghníomhaíocht idir an stua agus bhíoma an léasair, éifeachtúlacht theirmeach mhéadaithe agus lamháltais níos mó don phíosa oibre. Toisc go bhfuil an linn táthú níos lú ná sa phróiseas MIG, tá níos lú ionchuir theirmigh ann agus dá bhrí sin crios teasa níos lú. Ciallaíonn sé seo níos lú táthú.
saobhadh, rud a laghdaíonn an méid oibre dírithe iar-tháthaithe ina dhiaidh sin is gá a dhéanamh.
I gcás ina bhfuil dhá linn táthúcháin ar leithligh ann, ciallaíonn an t-ionchur teirmeach ina dhiaidh sin ón stua go dtugtar cóireáil faghartha iar-tháthúcháin don bhíoma léasair - an limistéar táthúcháin - go háirithe i gcás cruach - rud a scaipeann na luachanna cruas níos cothroime ar fud an uaim. Achoimríonn Fíor 6 buntáistí an phróisis chomhcheangailte (i.e. hibrideach).
Ag féachaint anois ar na buntáistí eacnamaíocha a bhaineann le táthú hibrideach thar tháthú léasair, is féidir na ráitis seo a leanas a dhéanamh: Tá cuid den uaim táthú comhdhéanta de tháthú léasair agus cuid de tháthú MIG. Leis an bpróiseas hibrideach is féidir cumhacht an bhíoma léasair a laghdú, rud a chiallaíonn gur féidir tomhaltas fuinnimh an fhoinse léasair a laghdú go mór, toisc nach bhfuil ach éifeachtúlacht 3% ag an ngléas bhíoma léasair. Is é sin le rá: Mar thoradh ar laghdú 1 kW ar chumhacht an bhíoma léasair a théann i bhfeidhm ar an bpíosa oibre, laghdaítear thart ar 35 kVA sa chumhacht a ídítear ón bpríomhlíonra leictreachais.
Cosnaíonn gaireas léasair thart ar EUR 0.1 m in aghaidh gach 1 kW decumhacht léasairMar shampla amháin, i gcás ina gceadaíonn úsáid an phróisis hibrideach úsáid a bhaint as fearas léasair 2 kW in ionad fearas le cumhacht léasair 4 kW, coigilteas EUR 0.2 m in infheistíochtaí mar thoradh air sin. Mar sin féin, ní mór a mheabhrú anseo go mbeidh gá le meaisín MIG a chosnóidh thart ar EUR 20,000 don phróiseas hibrideach.
A bhuíochas leis an luas táthúcháin níos airde, is féidir na hamanna monaraíochta agus na costais táthúcháin a laghdú araon.
6. Tástáil sreang te léasair:
Féidearthacht eile chun an bhíoma léasair a chomhcheangal le sreang líonta is ea an próiseas LaserHotwire [10]. Sa nós imeachta seo, déantar an sreang líonta a réamhthéiteáil leis an bhfoinse cumhachta chéanna, ar féidir í a úsáid donPróiseas táthú léasair hibrideachTá ualach reatha ó 100 A suas go 220 A ag an sreang líonta. Braitheann luas beatha na sreinge ar thrasghearradh an choirnín líonta agus ar luas an líonta. Cuireann líonta ábhar múnlaithe ar fáil, tríd an méid miotail líonta, ar féidir é a chríochnú níos éasca ná seams táthaithe inchomparáide. Trí pháirteanna leatháin a líonta, is féidir obair dheisiúcháin a dhéanamh ar bhealach níos éasca ná mar a dhéanfaí le hailt táthaithe. Buntáiste amháin a bhaineann le líonta LaserHotwire ná friotaíocht mhaith creimeadh an chrios líonta.
Mar mhiotail líonta, úsáidtear cóimhiotail chopair-bhunaithe saora ar nós SG-CuSi3 agus feidhmíonn argón mar ghás sciath.
Fíor 8: Léiriú sceimiteachSreang te léasair a bhrú:
Taispeánann an chéad fhigiúr eile trasghearradh ábhair atá brataithe le sreang te léasair. Déantar an t-ábhar atá brataithe le since a thádáil ag luas 3 m/nóim agus tá ualach reatha 205 A ag an sreang líonta. Tá an t-ionchur teasa an-íseal, dá bhrí sin is saobhadh íseal é toradh an phróisis tádála.
7. Achoimre:
Is teicneolaíocht nua ar fad í táthú léasair hibrideach a chuireann sineirgí ar fáil do réimsí leathana feidhmchlár i dtionscail miotalóireachta, go háirithe i gcás nach féidir nó nach bhfuil sé inmharthana ó thaobh airgeadais de na lamháltais chomhpháirte atá riachtanach a bhaint amach.táthú léasairMar thoradh ar an raon feidhme i bhfad níos leithne agus ar ardacmhainneacht an phróisis chomhcheangailte, feabhsaítear an cumas iomaíochta i dtéarmaí caiteachais infheistíochta laghdaithe, amanna monaraíochta níos giorra, costais déantúsaíochta níos ísle agus táirgiúlacht níos airde.
Cuireann an próiseas LéasairHibrid cur chuige nua ar fáil maidir le táthú alúmanaim freisin. Mar sin féin, níor tháinig próiseas cobhsaí ar fáil is féidir a úsáid go praiticiúil ach le déanaí, a bhuíochas leis na cumhachtaí aschuir níos airde atá ar fáil ó léasair soladstaide. Rinne staidéir iomadúla scrúdú ar bhunphrionsabail phróisis táthúcháin léasair-stua-hibrideacha. Le "próiseas táthúcháin hibrideach", ciallaíonn muid an teaglaim de tháthú léasairbhíoma agus an próiseas táthúcháin stua, le crios próisis amháin (plasma agus leá). Léirigh staidéir thaighde bunúsacha gur féidir próiseas a bheith ann ina bhféadfar sineirgí a bhaint amach - tríd an dá phróiseas a chomhcheangal - agus cúiteamh a dhéanamh as míbhuntáistí gach próisis ar leithligh, rud a fhágann go bhfeabhsaítear féidearthachtaí táthúcháin, intáthaitheacht agus iontaofacht táthúcháin do go leor ábhar agus tógálacha éagsúla. Go háirithe, léiríodh é seo i gcás cóimhiotail alúmanaim. Trí pharaiméadair phróisis fabhracha a roghnú, is féidir tionchar roghnach a imirt ar airíonna táthúcháin amhail geoiméadracht agus bunreacht struchtúrach. Méadaíonn an próiseas táthúcháin stua an in-droicheadaitheacht trí mhiotal líonta a chur leis; cinneann sé leithead an uaim táthúcháin freisin agus laghdaíonn sé an méid ullmhúcháin oibre atá riachtanach dá bharr. Ina theannta sin, bíonn méadú suntasach ar éifeachtúlacht an phróisis mar thoradh ar na hidirghníomhaíochtaí a tharlaíonn idir na próisis. Éilíonn an próiseas teaglaim seo costais infheistíochta i bhfad níos lú ná mar a éilíonn an próiseas táthú léasair.
Is féidir an próiseas braisála sreinge te léasair a úsáid go háirithe le haghaidh ábhar atá brataithe le since chun friotaíocht mhaith creimeadh a fháil.
Am an phoist: 18 Aibreán 2025
