חוֹמֶר

מה זה ריתוך?

יכולת הריתוך של המתכת מתייחסת להתאמה של חומר המתכת לתהליך הריתוך, מתייחסת בעיקר לקושי להשיג חיבורים מרותכים באיכות גבוהה בתנאי תהליך ריתוך מסוימים.בגדול, המושג "יכולת ריתוך" כולל גם "זמינות" ו"אמינות".יכולת הריתוך תלויה במאפייני החומר ובתנאי התהליך המשמשים.יכולת הריתוך של חומרי מתכת אינה סטטית אלא מתפתחת למשל, לחומרים שנחשבו במקורם כדלים ביכולת הריתוך, עם התפתחות המדע והטכנולוגיה, שיטות ריתוך חדשות הפכו קלות יותר לריתוך, כלומר, יכולת הריתוך. הפך טוב יותר.לכן, אנחנו לא יכולים להשאיר את תנאי התהליך לדבר על יכולת ריתוך.

יכולת הריתוך כוללת שני היבטים: האחד הוא הביצועים המשותפים, כלומר, הרגישות של יצירת פגמי ריתוך בתנאי תהליך ריתוך מסוימים;השני הוא הביצועים המעשיים, כלומר, ההתאמה של המפרק המרותך לדרישות השימוש בתנאי תהליך ריתוך מסוימים.

שיטות ריתוך

1. ריתוך בלייזרLBW

2. ריתוך אולטראסוני (USW)

3. ריתוך דיפוזיה (DFW)

4. וכו'

1. ריתוך הוא תהליך של חיבור חומרים, בדרך כלל מתכות, על ידי חימום המשטחים עד לנקודת התכה ולאחר מכן מתן אפשרות להתקרר ולהתמצק, לרוב בתוספת חומר מילוי.יכולת הריתוך של חומר מתייחסת ליכולתו להיות מרותך בתנאי תהליך מסוימים, ותלויה הן במאפייני החומר והן בתהליך הריתוך בו נעשה שימוש.

2. ריתוך ניתן לחלק לשני היבטים: ביצועים משותפים וביצועים מעשיים.ביצועי מפרקים מתייחסים לרגישות של יצירת פגמי ריתוך בתנאי תהליך ריתוך מסוימים, בעוד שביצועים מעשיים מתייחסים להתאמה של המפרק המרותך לדרישות השימוש בתנאי תהליך ריתוך מסוימים.

3. קיימות שיטות ריתוך שונות, כולל ריתוך לייזר (LBW), ריתוך אולטראסוני (USW), וריתוך דיפוזיה (DFW), בין היתר.בחירת שיטת הריתוך תלויה בחומרים המצורפים, בעובי החומרים, בחוזק המפרק הנדרש ובגורמים נוספים.

מה זה ריתוך בלייזר?

ריתוך בלייזר, הידוע גם בשם ריתוך קרן לייזר ("LBW") היא טכניקה בייצור לפיה מחברים שניים או יותר חלקי חומר (בדרך כלל מתכת) יחד באמצעות קרן לייזר.

זהו תהליך ללא מגע הדורש גישה לאזור הריתוך מצד אחד של החלקים המרותכים.

החום שנוצר מהלייזר ממיס את החומר משני צידי המפרק, וכשהחומר המותך מתערבב ומתגבש מחדש, הוא מתיך את החלקים.

הריתוך נוצר כאשר אור הלייזר העז מחמם במהירות את החומר - בדרך כלל מחושב באלפיות שניות.

קרן הלייזר היא אור קוהרנטי (חד פאזי) באורך גל בודד (מונוכרומטי).לקרן הלייזר יש סטיית קרן נמוכה ותכולת אנרגיה גבוהה שתיצור חום כאשר היא פוגעת במשטח

כמו כל צורות הריתוך, הפרטים חשובים בעת השימוש ב-LBW.ניתן להשתמש בלייזרים שונים ובתהליכי LBW שונים, ויש מקרים בהם ריתוך לייזר אינו הבחירה הטובה ביותר.

ריתוך בלייזר

ישנם 3 סוגי ריתוך בלייזר:

1. מצב הולכה

2. מצב הולכה/חדירה

3. מצב חדירה או חור מפתח

סוגים אלה של ריתוך לייזר מקובצים לפי כמות האנרגיה המועברת למתכת.חשבו על אלה כעל רמות אנרגיה נמוכות, בינוניות וגבוהות של אנרגיית לייזר.

מצב הולכה

מצב הולכה מספק אנרגיית לייזר נמוכה למתכת, וכתוצאה מכך חדירה נמוכה עם ריתוך רדוד.

זה טוב למפרקים שאינם זקוקים לחוזק גבוה שכן התוצאות הן מעין ריתוך נקודתי רציף.ריתוך הולכה חלקים ואסתטיים, והם בדרך כלל רחבים יותר מאשר עמוקים.

ישנם שני סוגים של מצבי הולכה LBW:

1. חימום ישיר:משטח החלק מחומם ישירות על ידי לייזר.לאחר מכן חום מוליך לתוך המתכת, וחלקים מהמתכת הבסיסית נמסים, וממזגים את המפרק כאשר המתכת מתמצקת מחדש.

2. העברת אנרגיה: דיו סופג מיוחד ממוקם תחילה בממשק המפרק.דיו זה קולט את אנרגיית הלייזר ומייצר חום.המתכת הבסיסית מובילה את החום לשכבה דקה, הנמסה ומתגבשת מחדש ליצירת מפרק מרותך.

מצב הולכה

מצב הולכה/חדירה

חלקם עשויים שלא להכיר בכך כאחד המצבים.הם מרגישים שיש רק שני סוגים;אתה מוליך חום לתוך המתכת או מאדה תעלת מתכת קטנה, ומאפשר את הלייזר לרדת לתוך המתכת.

אבל מצב ההולכה/חדירה משתמש באנרגיה "בינונית" ומביא לחדירה רבה יותר.אבל הלייזר אינו חזק מספיק כדי לאדות מתכת כמו במצב חור המנעול.

מצב חדירה

מצב חדירה או חור מפתח

מצב זה יוצר ריתוכים עמוקים וצרים.אז, יש המכנים את זה מצב חדירה.הריתוכים שיוצרו הם בדרך כלל עמוקים יותר מאשר רחבים וחזקים יותר מאשר ריתוכים במצב הולכה.

עם סוג זה של ריתוך LBW, לייזר בעל עוצמה גבוהה מאדה את המתכת הבסיסית, ויוצר מנהרה צרה המכונה "חור מנעול" המשתרעת למטה לתוך המפרק."חור" זה מספק צינור ללייזר לחדור עמוק לתוך המתכת.

מצב חדירה או חור מפתח

מתכות מתאימות עבור LBW

ריתוך בלייזר עובד עם מתכות רבות, כמו:

  • פלדת פחמן
  • אֲלוּמִינְיוּם
  • טִיטָן
  • סגסוגת נמוכה ונירוסטה
  • ניקל
  • פְּלָטִינָה
  • מוליבדן

ריתוך אולטראסוני

ריתוך אולטראסוני (USW) הוא הצטרפות או רפורמה של תרמופלסטיים באמצעות שימוש בחום הנוצר מתנועה מכנית בתדר גבוה.זה מושג על ידי המרת אנרגיה חשמלית בתדר גבוה לתנועה מכנית בתדר גבוה.תנועה מכנית זו, יחד עם כוח מופעל, יוצרת חום חיכוך במשטחי ההזדווגות של רכיבי הפלסטיק (אזור המפרק), כך שהחומר הפלסטי נמס ויוצר קשר מולקולרי בין החלקים.

העיקרון הבסיסי של ריתוך על-קולי

1. חלקים במתקן: שני החלקים התרמופלסטיים להרכבה ממוקמים יחד, זה על גבי זה, בקן תומך הנקרא מתקן.

2. מגע עם קרן אולטרה-סונית: רכיב טיטניום או אלומיניום הנקרא קרן מובא במגע עם חלק הפלסטיק העליון.

3. כוח מופעל: כוח או לחץ מבוקר מופעל על החלקים, מהדק אותם יחד כנגד המתקן.

4. זמן ריתוך: הצופר האולטראסוני רוטט אנכית 20,000 (20 קילו-הרץ) או 40,000 (40 קילו-הרץ) פעמים בשנייה, במרחקים הנמדדים באלפיות אינץ' (מיקרון), למשך פרק זמן קבוע שנקרא זמן ריתוך.באמצעות תכנון חלקים קפדני, האנרגיה המכנית הרטט הזו מופנית לנקודות מגע מוגבלות בין שני החלקים.הרעידות המכניות מועברות דרך החומרים התרמופלסטיים לממשק המפרק כדי ליצור חום חיכוך.כאשר הטמפרטורה בממשק המפרק מגיעה לנקודת ההיתוך, הפלסטיק נמס וזרם, והרעידה נעצרת.זה מאפשר לפלסטיק המומס להתחיל להתקרר.

5. זמן החזקה: כוח ההידוק נשמר למשך זמן קבוע מראש כדי לאפשר לחלקים להתמזג כשהפלסטיק המומס מתקרר ומתמצק.זה ידוע כזמן החזקה.(הערה: ניתן להשיג חוזק והרמטיות משופרת של המפרק על ידי הפעלת כוח גבוה יותר במהלך זמן ההחזקה. הדבר נעשה באמצעות לחץ כפול).

6.Horn Retracts: לאחר שהפלסטיק המומס התמצק, כוח ההידוק מוסר והצופר האולטראסוני נסוג.שני חלקי הפלסטיק מחוברים כעת כאילו יצוקים יחד ומוסרים מהמתקן כחלק אחד.

ריתוך דיפוזיה, DFW

תהליך ההצטרפות על ידי חום ולחץ כאשר משטחי המגע מתחברים על ידי דיפוזיה של אטומים.

התהליך

שני חלקי עבודה [1] בריכוזים שונים ממוקמים בין שתי לחיצות [2].המכבשים ייחודיים לכל שילוב של חלקי העבודה, וכתוצאה מכך נדרש עיצוב חדש במידה ועיצוב המוצר משתנה.

החום השקול לכ-50-70% מנקודת ההתכה של החומרים מסופק למערכת, מה שמגביר את הניידות של האטומים של שני החומרים.

לאחר מכן לוחצים את המכבשים זה בזה, מה שגורם לאטומים להתחיל להתפזר בין החומרים באזור המגע [3].הדיפוזיה מתרחשת בשל היותם של חלקי העבודה בריכוזים שונים, בעוד שהחום והלחץ רק מקלים על התהליך.לכן הלחץ משמש כדי להביא את החומרים המתקשרים למשטחים קרובים ככל האפשר כדי שהאטומים יוכלו להתפזר בקלות רבה יותר.כאשר החלק הרצוי של האטומים מתפזר, החום והלחץ מוסרים ועיבוד ההתקשרות הושלם.

התהליך