טכנולוגיהכנולוגיה לייזר

האם נתקלתם בחסרונות בהלחמה כגון רסיסים מוגזמים, צורת לחמה לא יפה למראה ורבים מיקרופורים לאחר הלחמה? בעוד שתוכלו לחשוב שזוהי תוצאה של הגדרות לא נכונות של פרמטרי תהליך הלחמה בלייזר, האם אתם מודעים לכך שהשימוש הנכון בגז מגן הוא גם גורם קריטי המשפיע על צורת הלחמה וביצועיה? בחירת גז המגן האופטימלי היא למעשה דרך לשפר את איכות הלחמה והיעילות שלה.

מכיוון שגז המגן כה חשוב, מה בדיוק התפקיד שלו? כיצד יש לבחור את סוג גז המגן? כיצד יש לזרוק את גז המגן במהלך הלחמה?

התפקיד של גז המגן

בהלכה בלייזר, גז השמירה משפיע על צורת הלחיצה, איכות הלחיצה, עומק החדירה של הלחיצה ורוחב הלחיצה. ברוב המקרים, זרימת גז השמירה משפיעה באופן חיובי על הלחיצה, אך היא יכולה גם לפגוע בה.

השפעות חיוביות

1) גז שמירה שהוזן כראוי מגן ביעילות על בדקת הלחיצה, ומפחית או אף מונע חמצון.

2) גז שמירה שהוזן כראוי מפחית ביעילות את התפזרות הגרגרים במהלך ההלחכה.

3) גז שמירה שהוזן כראוי תורם להתפשטות אחידה של בדקת הלחיצה במהלך הקיפאון, מה שמביא ללחיצה אחידה ומראה אסתטי.

4) גז שמירה שהוזן כראוי מפחית ביעילות את האפקט המגן של עמודי אדים מתכתיים או ענני פלזמה על קרן الليיזר, ומעלים את שיעור היעילות בשימוש בקרני الليיזר.

5) גז שמירה שהוזן כראוי מפחית ביעילות את נקבוביות הלחיצה.

כל עוד סוג הגז, קצב הזרימה שלו ושיטת ההזרקה נבחרו כראוי, ניתן להשיג תוצאות אידיאליות.

עם זאת, שימוש לא תקין בגז מגן עלול גם לפגוע שלילית בתהליך הלחיצה.

1) יישום לא נכון של גז מגן עלול לפגוע באיכות הלחיצה:

① בחירת סוג הגז הלא נכון עלולה לגרום לסתימות בלחיצה ולפחת בתכונות המכאניות שלה;

② בחירת קצב זרימת הגז הלא נכון עלולה להוביל לחמצון חמור יותר של הלחיצה (בין אם קצב הזרימה גבוה מדי או נמוך מדי), וכן עלולה לגרום הפרעה חמורה לבריכת הלחיצה, מה שיגרום לקריסת הלחיצה או לצורה בלתי אחידה שלה;

③ בחירת שיטת יישום הגז הלא נכונה עלולה להוביל למיגון לא אפקטיבי או אפילו לחוסר מיגון כלל, או להשפיע שלילית על צורת הלחיצה;

2) יישום גז מגן עלול להשפיע על עומק החדירה של הלחיצה, במיוחד בלחיצת לוחות דקים, ולבטל את עומק החדירה של הלחיצה.

סוגי גזי מגן

גזי מגן נפוצים המשמשים בלחיצת לייזר הם N2, Ar ו-He. התכונות הפיזיקליות והכימיות שלהם שונות, ולכן ההשפעה שלהם על הלחיצה משתנה.

איטrogen (N2)

המזון הזול ביותר, אך לא מתאים לרתכת סוגי נירוסטה מסוימים. חנקן (N2) בעל אנרגיית יינון בינונית, גבוהה יותר מארגון אך נמוכה יותר מהליום. תחת הקרנה בלייזר, דרגת היינון שלו נמוכה בדרך כלל, מה שמפחית באופן יעיל את היווצרות ענן הפלזמה, ובכך מגדיל את שיעור התפוקה האפקטיבית של الليיזר. עם זאת, חנקן יכול להגיב כימית עם סגסוגות אלומיניום ופלדה פחמנית בטמפרטורות מסוימות, וייצר ניטרידים. זה מגביר את השברירות של הרטט ומקטין את העמידות, ומשפיע לרעה באופן משמעותי על התכונות המכאניות של מחבר הרטט. לפיכך, לא מומלץ להשתמש בחנקן כגז מגן לרטט סגסוגות אלומיניום ופלדה פחמנית.

מצד שני, הניטרידים שנוצרים כתוצאה מההתגובה הכימית של החנקן עם נירוסטה יכולים להגביר את חוזק מחבר הרטט, ולשפר את התכונות המכאניות שלו. לפיכך, ניתן להשתמש בחנקן כגז מגן בעת רתכת נירוסטה.

ארגון (Ar)

היא יחסית זולה, יש לה צפיפות גבוהה ומספקת הגנה טובה. שטח הלחיצה חלק יותר מאשר בהליום. עם זאת, היא מתייננת בקלות על ידי פלזמה של מתכת בטמפרטורה גבוהה, מה שיכול לחסום חלק מקרן الليיזר מלהגיעה לחלק המעובד, ובכך לפגוע ביעילות הלחיצה, בקצב הלחיצה ובעומק החדירה. ארגון (Ar) בעל אנרגיית יינון נמוכה ביותר, אך דרגת היינון שלו יחסית גבוהה תחת הקרנת לייזר, מה שאינו תורם לשליטה בתהליך היווצרות ענני הפלזמה ויש לו השפעה מסוימת על שיעור היעילות בשימוש בקרני الليיזר. עם זאת, ארגון הוא חומר בעל ריאקטיביות נמוכה מאוד וקשה לו לתקשר כימית עם מתכות נפוצות. יתר על כן, ארגון זול יחסית. בנוסף, לאargon יש צפיפות גבוהה, מה שמאפשר לו לשקוע מעל בריכת הלחיצה, ומספק הגנה טובה יותר לבריכת הלחיצה. לפיכך, ניתן להשתמש בו כגז מגן סטנדרטי.

הליום (He)

היא יקרה יותר, אך יש לה את האפקט הטוב ביותר, המאפשרת לליזר לעבור ישירות ללא חסימה אל פני השטח של החלק המיוצר. לה יש את אנרגיית היינון הגבוהה ביותר, אך דרגת היינון שלה נמוכה מאוד תחת הקרנת הליזר, מה שמאפשר לשלוט באופן יעיל בהיווצרות ענני פלזמה. הליזר פועל היטב על מתכות, והליום (He) הוא בעל ריאקטיביות נמוכה מאוד, ובאופן בסיסי אינו מגיב כימית עם מתכות. זהו גז מגן מעולה לרתكات. עם זאת, הליום יקר מדי, ולכן בדרך כלל לא משתמשים בו בייצור המוני. הליום משמש בדרך כלל למחקרים מדעיים או למוצרים בעלי ערך מוסף גבוה.

שיטות הזרקת גז מגן

כרגע קיימות שתי שיטות עיקריות להכנסת גזי מגן: הראשונה היא זריקה צדדית מחוץ לציר של גז המגן... זריקה צדדית מקבילה של גז מגן

סוג נוסף הוא גז מגן אקסיאלי.

גז מגן אקסיאלי

הבחירה בין שתי שיטות הזרקה תלויה בשילוב של גורמים, אך בדרך כלל מומלצת זריקה צדדית של גז מגן.

עקרונות לבחירת שיטות הזרקת גז מגן

ראשית, חשוב להבהיר כי המונח "חמצון בהלחמה" הוא ביטוי דיבור. מבחינה תיאורטית, הוא מתייחס לתגובה כימית בין הלחם והרכיבים המזיקים באוויר, אשר מביאה לפגם באיכות הלחמה. דוגמאות נפוצות כוללות את התגובה של מתכת הלחם עם חמצן, חנקן והידרוגן באוויר בטמפרטורות מסוימות.

מניעת חמצון בהלחמה כוללת הפחתת או מניעת ההתקשרות בין רכיבים מזיקים אלו ומתכת הלחמה בטמפרטורות גבוהות. טמפרטורה גבוהה זו מתייחסת לא רק למתכת בבריכת הלהט אלא גם לכל התקופה מהרגע שבו מתכת הלחמה נמסת ועד לרגע שבו היא קובעת וטמפרטורתה יורדת מתחת לרמה מסוימת.

לדוגמה, בהלחמת סגסוגות הטיטניום, הידרוגן נספג במהירות מעל 300 °°C, חמצן מעל 450 °°C וחנקן מעל 600 °ג. לכן, חיבורים של סגסוגות טיטניום דורשים הגנה אפקטיבית לאחר הקיפאון ובמהלך התקופה שבה הטמפרטורה יורדת מתחת ל-300 °מֵאִילוּ, הם יתעכלו.

כפי שהסבר לעיל מבהיר, גז ההגנה הנשאף לא רק צריך להגן על בקעת החיבור בזמן אמת, אלא גם על האזור שרק קפא. לפיכך, שיטת גז ההגנה המנושף מהצד הלא צירית, כפי שמוצגת באיור 1, משמשת בדרך כלל, כיוון שהיא מספקת טווח הגנה רחב יותר מאשר שיטת ההגנה הצירית המוצגת באיור 2, במיוחד בהגנה טובה יותר על אזור החיבור שרק קפא.

ליישומים הנדסיים, ניפוח גז הגנה מהצד הלא צירית אינו מתאים לכל המוצרים. עבור מוצרים מסוימים מסוימים, ניתן להשתמש רק בגז הגנה צירי. הבחירה חייבת להתאים לסוג המבנה של המוצר ולסוג המחבר.

בחירת שיטת ניפוח גז ההגנה הספציפית

1) חיבורים ישרים

כמתואר בציור 3, צורת הלחיצה של המוצר היא ישרה. סוג המחבר יכול להיות חיבור קצה-לקצה, חיבור חפיפה, חיבור פינה או לחיצה חופפת. לסוג זה של מוצר, שיטת הגנה על הלחיצה מהצד עם זרימת גז מוצאת מציר (off-axis side-blowing) המוצגת ב היא המועדפת.

2) לחיצות מישוריות סגורות-צורה

צורת הלחיצה של המוצר היא צורה סגורה כגון מעגל מישורי, מצולע מישורי או קו מישורי מרובה קטעים. סוג המחבר יכול להיות חיבור קצה-לקצה, חיבור חפיפה או חיבור לחיצה חופפת. לסוג זה של מוצר, הגנה על הלחיצה בציר (coaxial shielding gas) היא המועדפת.

לחיצה מישורית סגורה-צורה

הבחירת גז השielding משפיעה ישירות על האיכות, היעילות והעלות של ייצור הלחיצה. עם זאת, בשל מגוון החומרים המולחצים, הבחירה בגז ללחיצה בלחיצה אמיתית היא מורכבת למדי. יש לקחת בחשבון באופן מקיף את חומר הלחיצה, שיטת הלחיצה, מיקום הלחיצה והאפקט הרצוי מהلحיצה. רק באמצעות בדיקות לחיצה ניתן לבחור בגז ללחיצה מתאים יותר ולהשיג תוצאות לחייסה טובות יותר.