3D آلة اللحام بالليزر الروبوتية في مجال اللحام في مجال الطيران

3D آلة اللحام بالليزر الروبوتية هو نوع جديد من طرق اللحام المستخدمة بشكل شائع في الوقت الحاضر. 3D يتكون جهاز اللحام بالليزر الآلي من جزأين: "منضدة عمل اللحام" و"ذراع اللحام الآلي". 3D يقوم روبوت اللحام بالليزر بربط شعاع الليزر المنبعث بالألياف الضوئية، ثم استخدام الشعاع الموازي للتركيز على المنتج لإجراء اللحام المستمر. إن استمرارية الضوء في اللحام تجعل التأثير الفعلي للحام أقوى، كما أن خط اللحام أكثر دقة وجمالاً.

3D يمكن لآلة اللحام بالليزر الآلية تحقيق تأثيرات عملية مثل سرعة اللحام السريعة والتشوه الصغير وعدم وجود فقاعات. في نفس الوقت، أثناء عملية اللحام، 3D يمكن لروبوت اللحام بالليزر أن يعتمد اللحام بالليزر بدون تلامس على الأجزاء التي يصعب الوصول إليها من المنتج، وهو أكثر مرونة وراحة في التشغيل والاستخدام؛ بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز آلة اللحام أيضًا بـ CCD نظام مراقبة الكاميرا في الوقت الفعلي، مما يجعل وضع اللحام أفضل. الدقة تجعل من السهل مراقبة توزيع الطاقة لنقطة اللحام أثناء عملية اللحام، مما يحسن بشكل كبير من جمال المنتج الملحوم؛ في الوقت نفسه، 3D يمكن أن تساعد آلة اللحام بالليزر الآلية المؤسسات أيضًا على تحقيق الأتمتة في الإنتاج، ويمكنها أيضًا معالجة وإنتاج أشعة ليزر متعددة في نفس الوقت، وذلك لتحقيق الإنتاج الضخم للمنتجات.

لحام الطائرات

إن استخدام ألواح جسم الطائرة المتكاملة الملحومة بدلاً من ألواح جسم الطائرة التقليدية المثبتة بالمسامير يمكن أن يقلل بشكل كبير من w8 للمكونات، ويقلل من تكاليف التصنيع، ويحسن كفاءة الإنتاج. لذلك، أصبح أحد اتجاهات تطوير تكنولوجيا تصنيع الطائرات المدنية واسعة النطاق. نظرًا لأن اللحام بشعاع الليزر المزدوج له تأثير أكثر وضوحًا في تقليل w8 على هيكل الجمالون الطويل، وفي الوقت نفسه، يتمتع بإمكانية الوصول المكاني بشكل أفضل للمكونات المعقدة، لذلك فقد حظي باهتمام واسع النطاق. في الوقت الحاضر، اعتمدت شركات تصنيع الطائرات مثل إيرباص تقنية تصنيع ألواح جسم الطائرة المتكاملة الملحومة بالليزر في العديد من طرازاتها. ومع ذلك، فإن تقنية التصنيع القائمة على اللحام لألواح جسم الطائرة المتكاملة هي إحدى الصعوبات في تكنولوجيا تصنيع الطائرات المدنية المعاصرة. في الوقت الحاضر، تتمتع تقنية اللحام الجديدة بسبائك الألومنيوم لألواح جسم الطائرة في تصميم طائرات الركاب الكبيرة بخصائصها الخاصة في قابلية التصنيع.

روبوت اللحام بالليزر للحام الطائرات

تُستخدم الروبوتات في العديد من الصناعات نظرًا لتكرارها العالي وموثوقيتها الجيدة وإمكانية تطبيقها القوية. في الوقت الحاضر، لا تزال عملية تصنيع منتجات الطيران والفضاء تتطلب عمالة كثيفة ومعقدة في الإجراءات وظروف عمل سيئة، بالإضافة إلى عدد كبير من تركيبات الأدوات والتصنيع اليدوي. أصبح الافتقار إلى القدرة الإنتاجية الآلية بمثابة عنق زجاجة يقيد تحسين موثوقية وقدرة إنتاج الأسلحة والمعدات. في عصر الطيران والفضاء المتطور بقوة، فإن تطبيق الروبوتات الصناعية على الإنتاج الآلي من قبل شركات تصنيع الطيران والفضاء له أهمية كبيرة في تحويل وترقية نماذج إنتاج المؤسسة وتحسين قدرات تصنيع المعدات المتقدمة. اللحام هو رابط مهم في عملية تصنيع منتجات الطيران والفضاء الرسمية. الدور الذي تلعبه روبوتات اللحام هنا مهم للغاية.

نظرة عامة على قابلية اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم

منذ ولادة الأول آلة اللحام بالليزر في عام 1960، تطورت تكنولوجيا اللحام بالليزر بسرعة. في عام 1965، تم تطوير آلة لحام ليزر روبي للحام مكونات الفيلم السميك. في عام 1974، تم بناء أول آلة معالجة ليزر بخمسة محاور في العالم، وهي آلة لحام ليزر جسرية، في شركة فورد للسيارات. في وقت لاحق، طورت شركة فورد للسيارات في الولايات المتحدة خط إنتاج لحام بالليزر. اليوم، تطورت مولدات الليزر التي يمكن استخدامها في اللحام من الجيل الأول من CO2 من الليزر الغازي إلى ليزر الحالة الصلبة YAG، بالإضافة إلى أحدث ليزرات الألياف. تتمثل أكبر ميزة في اللحام بالليزر في تركيز طاقته، مما يؤدي إلى نسبة كبيرة من أبعاد المفصل الملحوم وتشوه اللحام الصغير. مع التحسين المستمر لجودة شعاع الليزر، أصبح اللحام بالليزر الآن طريقة لحام ناضجة، تُستخدم على نطاق واسع في مجالات مختلفة من الاقتصاد الوطني وبناء الدفاع الوطني.

تتميز سبائك الألومنيوم بكثافة منخفضة ومقاومة جيدة للتآكل ومقاومة عالية للتعب وقوة نوعية عالية وصلابة نوعية، وهي مادة مثالية لهياكل الطائرات. في السنوات الأخيرة، على الرغم من أن المواد الجديدة مثل سبائك التيتانيوم والمواد المركبة حظيت باهتمام واسع النطاق في صناعة الطيران، وذلك بسبب سلسلة من المزايا مثل الموارد الغنية والأداء الممتاز والمعالجة السهلة والتكلفة المنخفضة للألمنيوم والمعالجة الحرارية الجديدة المستمرة لسبائك الألومنيوم التقليدية وتطوير وظهور سبائك الألومنيوم الجديدة (مثل سبائك الألومنيوم والليثيوم)، فمن المتوقع أن يظل تطبيق سبائك الألومنيوم في هياكل الطائرات يتمتع بمزايا لا يمكن الاستغناء عنها لفترة طويلة من الزمن في المستقبل. لذلك، أصبحت تقنية لحام سبائك الألومنيوم مفتاحًا تقنيًا مهمًا. إن استخدام تقنية اللحام بالليزر لتوصيل مكونات الطيران من سبائك الألومنيوم له العديد من المزايا مثل نسبة عمق اللحام الكبيرة إلى العرض، ومنطقة التأثر بالحرارة الصغيرة للحام، وتشوه اللحام الصغير، وسرعة اللحام العالية. ومع ذلك، فإن اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم لديه بعض الصعوبات التقنية.

وصف تفصيلي لمخطط اللحام بالليزر للوحة جسم الطائرة للطائرات الكبيرة لنقل الركاب

في مكونات اللحام بالليزر للحزام الطويل لجلد جسم الطائرة الكبيرة للركاب، قد يكون طول اللحام الواحد أكثر من 4 أمتار. في الوقت نفسه، نظرًا لأن الجلد والحزام الطويل رقيقان جدًا، يمكن الحفاظ على استقرار عملية اللحام بشكل فعال من خلال إنتاج اللحام. أحد مفاتيح النجاح. في هذا الحل، يتم لحام شعاعي ليزر مزدوجين في وقت واحد على جانبي الجانب الداخلي للجلد. من أجل الحفاظ على سلامة الجلد الخارجي، لا يمكن لعملية اللحام اختراق الجلد، ولا يحتاج الهيكل على شكل حرف T إلى التأكيد على نسبة العرض إلى الارتفاع كثيرًا. المفتاح هو تكوين وصلة لحام مستمرة وخالية من العيوب وعالية الأداء. لذلك، من الضروري الحفاظ على استقرار الثقوب الصغيرة وحوض المنصهر أثناء اللحام بالاختراق العميق بالليزر.

يتم النظر إليه بشكل أساسي من جانبين: من ناحية، من منظور ضمان أدوات اللحام والمعدات، من الضروري الحفاظ على المشبك عالي الدقة والتركيز بالليزر والتمركز، والحفاظ على تكرار عالٍ في حركة 3D آلة اللحام بالليزر الروبوتية للتحكم في رأس اللحام. دقة تحديد المواقع ودقة تحديد المسار، عند الضرورة، استخدم نظام تتبع مناسب؛ من ناحية أخرى، نظرًا للسيولة الجيدة لسبائك الألومنيوم السائلة، وانخفاض التوتر السطحي، وضعف استقرار حوض المنصهر، في نفس الوقت، تكون طاقة تأين الألومنيوم منخفضة، وعملية اللحام خفيفة. البلازما عرضة لارتفاع درجة الحرارة والتمدد، مما يؤدي أيضًا إلى ضعف استقرار اللحام. لذلك، يجب إجراء البحث من منظور علم المعادن في اللحام.

1. تتمتع سبيكة الألومنيوم بانعكاسية سطحية أولية عالية جدًا لأشعة الليزر (أكثر من 90% لـ CO2 الليزر وقريب من 80% بالنسبة لأشعة الليزر YAG، والتي تتطلب طاقة ليزر أكبر قبل تشكيل البركة المنصهرة؛

2. بسبب تأثير عوامل متعددة مثل علم المعادن والتكنولوجيا، فإن لحام الليزر لسبائك الألومنيوم يكون أكثر عرضة للمسام؛

3. سبائك الألومنيوم هي سبائك إيتكتيكية نموذجية، وهي أكثر عرضة للتشققات الساخنة في ظل ظروف التصلب السريع للحام بالليزر؛

4. إن فجوة اللحام بالليزر قابلة للتكيف صغيرة، ودقة تجميع اللحام عالية؛

5. تتمتع سبيكة الألومنيوم بمعامل توسع خطي كبير، مما يسهل إنتاج تشوه اللحام؛

6. الموصلية الحرارية لسبائك الألومنيوم كبيرة، ووقت التبريد قصير، والتفاعل المعدني للمسبح المنصهر غير كافٍ، مما يسهل التسبب في عيوب؛

7. تتمتع سبيكة الألومنيوم السائلة بسيولة جيدة، وتوتر سطحي منخفض، واستقرار ضعيف للمسبح المنصهر.

تعتبر تقنية اللحام بالليزر من أكثر الطرق فعالية في لحام سبائك الألومنيوم في تصنيع الطائرات

لا تزال تقنية اللحام بالليزر واحدة من أكثر الطرق فعالية في لحام سبائك الألومنيوم في مجال الطيران والفضاء. مع التجارب والأبحاث المستمرة، أظهر اللحام بالليزر تدريجيًا أداء عملية جيد وخصائص ميكانيكية بعد اللحام. بالمقارنة مع اللحام التقليدي TIG واللحام MIG، يتميز اللحام بالليزر بجودة اللحام العالية والدقة العالية والسرعة. إنه حاليًا أحد أسرع الطرق تطورًا وأكثرها بحثًا. في السنوات الأخيرة، أجرى العديد من الباحثين العلميين الدوليين الكثير من الأبحاث حول لحام سبائك الألومنيوم بالليزر، وشكلوا تدريجيًا تقنية لحام سبائك الألومنيوم بالليزر أكثر موثوقية.

بالمقارنة مع ألواح جدار جسم الطائرة التقليدية المثبتة بالمسامير، فإن ألواح جدار جسم الطائرة الملحومة بالليزر لها تأثيرات واضحة في تقليل w8، ويمكنها تحسين أداء الأجزاء المتصلة، ولها مزايا تقليل تكاليف التصنيع وتحسين كفاءة الإنتاج. ومع ذلك، فإن مشاكل تركيز الإجهاد والتشوه الناتجة عن اللحام بالليزر غير موجودة في عملية التثبيت بالمسامير. إن عملية اللحام بالليزر للوحة جسم الطائرة للطائرات الكبيرة للركاب هي عملية لحام معقدة ذات حجم كبير وسمك صغير وطبقات لحام متعددة، وعملية تشوهها معقدة للغاية.

لحام الصواريخ

المحرك هو قلب الصاروخ، وظروف العمل القاسية تفرض متطلبات قاسية على هيكل محرك الصاروخ. يجب أن تتحمل منطقة جسم الفوهة الصدمات والاهتزازات القوية لتدفق الهواء الناتج عن لهب الذيل، وتتجاوز سرعة النفث عالية السرعة 4 ماخ. المسافة بين الطبقات الداخلية والخارجية لقسم تمديد الفوهة هي فقط 1mm، وهي سماء مزدوجة من الجليد والنار: يتدفق الوقود منخفض الحرارة أقل من -100 درجة مئوية داخل الطبقة المتوسطة، ولهب الذيل الأسرع من الصوت أكثر من 3000 درجة مئوية خارج الطبقة المتوسطة. تحتاج الطبقة المتوسطة إلى تحمل عشرات وحتى مئات من صدمات الضغط الجوي والاهتزازات القوية الناجمة عنها؛ تشكل سلسلة من المتطلبات الصارمة تحديًا كبيرًا لجودة لحام المحرك.

روبوت اللحام بالليزر للحام الصواريخ

3D تتمتع آلة اللحام بالليزر الآلية بالعديد من المزايا كطريقة لحام لجسم محرك الصواريخ وتمديد الفوهة. ينقسم قسم تمديد فوهة محرك الصواريخ التقليدي إلى: نوع التبريد التجديدي، نوع التبريد الإشعاعي، نوع التبريد العادم، نوع الهواء البارد بالاستئصال. اللحام الفراغي هو طريقة لحام تقليدية لشطيرة فوهات التبريد التجديدي ذات الأخدود المطحن. تتميز هذه الطريقة بقوة لحام متوسطة وإجراءات تشغيل معقدة. يجب إجراء اللحام في بيئة فراغ. من الصعب أتمتة عملية اللحام وتتطلب مستوى تقنيًا مرتفعًا نسبيًا من المشغلين. عالية، ودورة التصنيع طويلة، وتكلفة الإنتاج عالية. بعد التحليل والعرض، يعد اللحام بالليزر الخيار الأول للحام هيكل الشطيرة لفوهة التبريد التجديدي ذات الأخدود المطحن. لديها العديد من المزايا مثل دورة التصنيع القصيرة، ودرجة عالية من الأتمتة، ومتطلبات بيئية منخفضة. يمكنها تقصير دورة تطوير فوهة محرك الصواريخ بشكل كبير (قابلة للضغط إلى 1 ساعات)، وتقليل تكلفة تصنيع الفوهة، وبالتالي تقليل تكلفة إطلاق الصاروخ بشكل فعال.