בעיצוב קרן, אנו מתכוונים לעתים קרובות לשימוש בעדשות לעיצוב קרן, עדשות, מיקרועדשות או סיבים בצורת שונה כדי להשיג אפקט הומוגני על נקודת האור. כאן אנו מציגים שיטה חדשה: טכנולוגיית ריתוך BrightLine מבית TRUMP, באמצעות סיב 2-in-1 (איור 1), המורכב מליבת סיב פנימית וטבעת סיבים חיצונית. שתי הקורות מונחות מעל כדי לפעול על אזור העיבוד.
איור 1 טכנולוגיית הסיבים 2-in-1 של TRUNP
בתהליך החדירה העמוקה, המתכת במיקום הזעיר מומסת ומאדה על ידי חום הלייזר, ומייצר אדים בלחץ גבוה בתחתית החור הזעיר. הקיטור נפלט מלמטה וכתוצאה מכך אובדן חומר, הנקרא גם שפריץ. כל התהליך דומה למים רותחים בבית שמייצרים בועות ללא הרף. בעת שימוש בקורה מעצבת 2-ב-1, סיב הטבעת החיצוני מספק שטח גדול יותר של "חיץ" סביב המיקרו-צמצם, ומאפשר לאדים בלחץ גבוה לברוח. קרן הטבעת החיצונית עוזרת ליצור תהליך ריתוך יציב יותר עם התכה עמוקה יותר.
במקביל, קרן הטבעת החיצונית משנה את כיוון הזרימה של נוזל מתכת הבריכה המותכת (איור 2). הזרימה המואצת של מתכת מותכת לעבר פני השטח מוסטת הצידה בהשפעת דופק קרן הטבעת. לכן, תחת ההשפעה המשולבת של שני השינויים לעיל, הוכח בניסוי כי טכניקת עיצוב הסיבים הפנימית והחיצונית יכולה להפחית את הנתזים ב-90 אחוז.
איור 2 שינוי בריכת ההיתוך תחת פעולת קורות פנימיות וחיצוניות
מסלול תנודת האלומה מוצג באיור למטה. עבור כמה תהליכי ריתוך תחת וברכיים, שבהם יש פערים בין חלקים וללא חומר מילוי, וריתוך לייזר קונבנציונלי עוקב אחר קו ישר לאורך הפער, לא ניתן לרתך ביעילות. לכן, תנודת קרן (תנודה או נדנוד) מובאת, כאשר קווים ישרים ותנועות מעלה ומטה משולבות ליצירת ספירלה (איור 3), ומגדילה את שטח הבריכה המותכת שבה נוזל המתכת ממלא את הרווח לריתוך. לשימוש בתנודת קרן יש יתרון נוסף של פיצוי על טעויות ממדים בחלק, הפחתת נקבוביות והגברת האסתטיקה של הריתוך ויציבות תהליך הריתוך.
איור 3 תנועה בקו ישר ותנודה מעלה-למטה מסלול מרוכז
השימוש בשילוב של עיצוב קרן ותנודת קרן יכול לשפר מאוד את היציבות של תהליך ריתוך היתוך עמוק, את יכולת הריתוך של סגסוגות אלומיניום ופלדות בעלות חוזק גבוה, ולמנוע ביעילות פיצוח מיקרו. עם זאת, עבור חומרים מסוימים, מיקרו-פיצוח אקראי עדיין קיים. איורים 4-6 להלן מציגים את ביצועי הריתוך של סגסוגת אלומיניום מסדרת 6XXX בשלוש תנאים של עיצוב קרן, תנודת קרן ועיצוב ותנודת אלומה.
איור 4 ההשפעה של קטע ריתוך לעיצוב קרן מיקרוסקופית
איור 5 ההשפעה המיקרוסקופית של חתך ריתוך נדנדת קרן
איור 6 ההשפעה של עיצוב קרן מיקרוסקופית וחתך ריתוך בתנופת קרן
