Häzirki zaman önümçilikde,lazer bilen kebşirleme tehnologiýasyýokary netijeliligi, takyklygy we uýgunlaşmak ýaly artykmaçlyklary bilen awiakosmosdan awtoulag önümçiligine, elektron enjamlardan lukmançylyk enjamlaryna çenli dürli ugurlarda giňden ulanylýar. Bu tehnologiýanyň esasy bölegi lazeriň material bilen özara täsirleşmegi bolup, ereýän howuz emele getirýär we çalt gataýar, şeýlelik bilen metal bölekleriň birikmegine mümkinçilik berýär. Kebşirlemek howuzy lazer kebşirlemekde esasy ugur bolup, onuň häsiýetnamalary kebşirlemek hilini, mikrostrukturyny we gutarnykly işini gönüden-göni kesgitleýär. Şonuň üçin, ereýän howuzyň häsiýetlerini çuňňur düşünmek we takyk gözegçilik etmek lazer kebşirlemek tehnologiýasynyň derejesini ýokarlandyrmak we senagat önümçiliginde ýokary hilli kebşirlemek birleşmeleriniň zerurlyklaryny kanagatlandyrmak üçin örän möhüm ähmiýete eýedir.
Eriýän howuz geometriýasy
Kebşirleme howuzunyň geometriýasy lazer bilen kebşirleme barlaglarynda möhüm tarap bolup durýar, sebäbi ol kebşirleme prosesinde ýylylyk geçirijiligine, material akymyna we gutarnykly kebşirleme hiline gönüden-göni täsir edýär. Eriýän howuzuň görnüşi, adatça, onuň çuňlugy, ini, tarap gatnaşygy, ýylylyk täsir edýän zona (HAZ) geometriýasy, açar deşiginiň geometriýasy we erýän metal zolagy (MMA) geometriýasy bilen häsiýetlendirilýär. Bu parametrler diňe bir kebşirlenen birleşmäniň ölçegini we görnüşini kesgitlemän, eýsem kebşirleme prosesinde ýylylyk siklini, sowadyş tizligini we mikrostrukturyň emele gelmegini hem täsir edýär.
1-nji tablisa. Lazer bilen kebşirleme parametrleriniň her bir kebşirleme howuzunyň geometrik parametrlerine täsiri.
Barlaglar lazer güýjüniň we kebşirleme tizliginiň 1-nji tablisada görkezilişi ýaly kebşirleme howuzunyň geometriýasyna täsir edýän iki esasy proses parametridigini görkezýär. Umuman alanyňda, lazer güýji artanda we kebşirleme tizligi peselende, kebşirleme howuzunyň çuňlugy artýar, ini bolsa deňeşdirme boýunça az üýtgeýär. Sebäbi ýokary lazer güýji has köp energiýa berip bilýär, bu bolsa materialyň has çalt eremegine we bugarmagyna mümkinçilik berýär, netijede 1-nji suratda görkezilişi ýaly has çuň açar deşikleri we howuzlar emele gelýär. Şeýle-de bolsa, lazer güýji gaty ýokary ýa-da kebşirleme tizligi gaty pes bolanda, bu materialyň gyzmagyna, aşa bugarmagyna we hatda plazma gorag täsirine getirip biler, bu bolsa kebşirleme hilini peselder. Şonuň üçin, hakyky kebşirleme prosesinde ideal kebşirleme howuzunyň geometriýasyny almak üçin lazer güýjüni we kebşirleme tizligini anyk material häsiýetlerine we kebşirleme talaplaryna laýyklykda dogry saýlamak zerurdyr.
1-nji surat. Lazerli ýylylyk geçirijilikli kebşirleme we lazerli çuň penetrasiýaly kebşirleme arkaly emele gelen dürli kebşirleme görnüşleri.
Lazer güýji we kebşirleme tizliginden başga-da, materialyň termal fiziki häsiýetleri, ýüz ýagdaýy, gorag gazy we beýleki faktorlar hem kebşirleme howuzunyň geometriýasyna täsir eder. Mysal üçin, materialyň termal geçirijiligi näçe ýokary bolsa, material arkaly ýylylyk geçişi şonça çalt bolýar we ereýän howuzuň sowadyş tizligi şonça çalt bolýar, bu bolsa ereýän howuzuň ölçeginiň deňeşdirme boýunça kiçi bolmagyna sebäp bolup biler. Materialyň ýüziniň gödekligi we arassalygy lazeriň siňdiriş tizligine täsir eder, soňra ereýän howuzuň emele gelmegine we durnuklylygyna täsir eder. Mundan başga-da, gorag gazyň görnüşi we akym tizligi hem ereýän howuzuň görnüşine we hiline belli bir derejede täsir eder, degişli gorag gazy ereýän howuzuň oksidlenmeginiň we hapalanmagynyň öňüni netijeli alyp biler, şeýle hem kebşirleme hilini ýokarlandyrmak üçin ereýän howuzuň ýüz dartgynlylygyny we akym häsiýetlerini sazlap biler.
2-nji surat. Lazer hereket edende ereýän howuzuň görnüşi.
Lazer şöhlesiniň traýektoriýasyny üýtgetmek arkaly, lazer titremesi 2-nji suratda görkezilişi ýaly, ereýän howuzuň görnüşine we häsiýetlerine düýpli täsir edip biler. Lazer şöhlesi titreýän mahaly, ereýän howuzuň görnüşi has deň we durnukly bolýar. Titreýän lazer şöhlesi howuzuň ýüzünde has giň gyzdyrylýan meýdan döredýär, howuzuň gyralaryny has tekiz edýär we ýiti gyralary we düzgünsiz görnüşleri azaldýar. Bu deň gyzdyrma kebşirlenen birleşmäniň hilini we mehaniki häsiýetlerini gowulandyrmaga we ýaryklar we gözenekler ýaly kebşirleme kemçiliklerini azaltmaga kömek edýär. Mundan başga-da, lazeriň ylgawlanmagy ereýän howuzuň akgynlygyny hem artdyryp, ereýän howuzdaky gazlaryň we hapaçylyklaryň çykmagyna ýardam edip, kebşirlenen birleşmäniň dykyzlygyny we deňligini has-da gowulandyryp biler.
Eriýän howuz dinamikasy
Eriýän howuz termodinamikasy lazer kebşirleme barlaglarynda ýene bir möhüm ugur bolup, ol erýän howuzda lazer energiýasynyň siňdirilmegini, geçirilmegini we öwrülmegini, şeýle hem onuň sebäpli temperatura meýdanynyň paýlanyşyny, sowadyş tizligini we faza geçiş häsiýetini öz içine alýar. Kebşirleme howuzunyň termodinamik häsiýetnamalary diňe bir kebşirleme howuzunyň görnüşini we ölçegini kesgitlemän, eýsem kebşirlenen birleşmäniň mikro gurluşyna we mehaniki häsiýetlerine gönüden-göni täsir edýär.
Lazer bilen kebşirlemek prosesinde, lazer energiýasy material tarapyndan siňdirilenden soň, ereýän howuzda ýokary temperatura meýdanyny emele getirýär we materialyň eremegine we bugarmagyna sebäp bolýar. Şol bir wagtyň özünde, ýylylyk ýokary temperatura sebitinden pes temperatura sebitine ýylylyk geçirijiligi, konweksiýa we radiasiýa arkaly geçirilýär, şonuň üçin ereýän howuzyň töweregindäki materialyň temperaturasy ýokarlanýar we soňra materialyň mikro gurluşyna we häsiýetlerine täsir edýär. Eriýän howuzyň kiçi ölçegliligi, uly temperatura gradienti we çalt sowadyş tizligi sebäpli, temperatura meýdanyny we sowadyş tizligini gönüden-göni ölçemek örän kyn. Şonuň üçin, köp gözlegler matematiki modelleri we sanly simulýasiýa usullaryny döretmek arkaly ereýän howuzlaryň termodinamiki häsiýetlerini öwrenmek üçin geçirilýär.
Eriýän howuzyň termodinamik modelinde, adatça, aşakdaky esasy faktorlary göz öňünde tutmak gerek: Birinjiden, lazer energiýasynyň siňdiriş mehanizmi, şol sanda materialyň ýüzüniň şöhlelenme, siňdiriş we geçirijilik häsiýetleri, şeýle hem lazeriň materialyň içinde saçramagy we siňdiriş prosesi. Dürli materiallar we lazer parametrleri dürli siňdiriş tizligine we energiýa paýlanyşyna sebäp bolar, bu bolsa eriýän howuzyň termodinamik häsiýetine täsir eder. Ikinjiden, materialyň termodinamik häsiýetleri, ýagny aýratyn ýylylyk kuwwaty, ýylylyk geçirijiligi, dykyzlygy we ş.m., bu parametrler temperaturanyň üýtgemegi bilen üýtgeýär, bu bolsa ýylylyk geçiş prosesine möhüm täsir edýär. Mundan başga-da, eriýän howuzdaky suwuklyk akymyny we faza üýtgeşme proseslerini, mysal üçin, eremegi, buharlanmagy we gatylaşmagy hem göz öňünde tutmak gerek, bu bolsa eriýän howuzyň görnüşini we temperatura meýdanynyň paýlanyşyny üýtgedýär, ýöne materialyň mikro gurluşyna we mehaniki häsiýetlerine hem täsir edýär.
Sanly simulýasiýa we eksperimental barlaglar arkaly alymlar ereýän howuzdaky temperatura meýdanynyň paýlanyşynyň adatça uly deňsizligi görkezýändigini, ýokary temperatura meýdanynyň esasan lazer täsir meýdanynda we açar deşiginde jemlenýändigini we temperaturanyň ereýän howuzuň gyrasyna we ýylylyk täsir edýän zona çenli kem-kemden peselýändigini anykladylar. Erýän howuzuň ululygynyň kiçelmegi we lazer meýdanyndan uzaklygyň artmagy bilen sowadyş tizligi artýar. Umuman, ereýän howuzuň merkezinde we açar deşiginde sowadyş tizligi pes, ereýän howuzuň gyrasynda we ýylylyk täsir edýän zonada bolsa sowadyş tizligi ýokary bolýar, 2-nji suratda görkezilişi ýaly. Bu deňsiz temperatura meýdany we sowadyş tizliginiň paýlanyşy kebşirlenen birleşmäniň mikrostrukturynda, dänejik ölçeginde, faza düzüminde we paýlanyşynda aýdyň gradient üýtgeşmelerine getirer, bu bolsa kebşirlenen birleşmäniň mehaniki häsiýetlerine we korroziýa garşylygyna täsir eder.
3-nji surat. Dat almaýan polat plitanyň lazer bilen çuňňur penetrasiýa arkaly kebşirlenmegi wagtynda açar deşiginiň we ereýän howuzuň emele gelmeginiň simulýasiýa netijeleri.
Eriýän howuzyň termodinamik häsiýetlerini gowulandyrmak, kebşirleme hilini gowulandyrmak we kebşirleme kemçiliklerini azaltmak üçin birnäçe optimizasiýa usullary we çäreleri teklip edildi. Mysal üçin, lazeriň güýji, kebşirleme tizligi, nokat diametri we ş.m. ýaly lazer parametrlerini sazlamak arkaly, eriýän howuzyň temperatura meýdanyny we sowadyş tizligini optimizirlemek üçin lazer energiýasynyň giriş režimini we paýlanyşyny üýtgedip bolýar. Mundan başga-da, eriýän howuzyň termodinamik häsiýetini we mikrostrukturynyň ösüşini öňünden gyzdyrmak, gyzdyrmadan soň, köp geçişli kebşirleme we beýleki proses usullaryny ulanmak, şeýle hem dürli gorag gazlaryny we kebşirleme atmosferalaryny ulanmak arkaly sazlap bolýar. Şol bir wagtyň özünde, materiallaryň termodinamik durnuklylygyny we kebşirleme işini gowulandyrmak üçin täze kebşirleme materiallaryny we ergin ulgamlaryny işläp düzmek hem eriýän howuzlaryň termodinamik häsiýetlerini gowulandyrmagyň möhüm usullarynyň biridir.
Lazerli kebşirleme howuzunyň aýratynlyklary kebşirleme hiline, mikrogurluşa we mehaniki häsiýetlere täsir edýän esasy faktorlardyr. Lazerli kebşirleme howuzunyň geometriýasyny we termodinamik häsiýetlerini çuňňur öwrenmek lazerli kebşirleme prosesini optimizirlemek we kebşirleme netijeliligini we hilini ýokarlandyrmak üçin uly ähmiýete eýedir. Köp sanly eksperimental barlaglar we sanly simulýasiýa seljermesi arkaly ylmy işgärler birnäçe möhüm ylmy netijeleri gazandylar, bu bolsa lazerli kebşirleme tehnologiýasyny işläp düzmek we ulanmak üçin güýçli nazary goldaw we tehniki görkezme berýär. Şeýle-de bolsa, häzirki barlaglarda modeliň ýönekeýleşdirilmegi we köp çaklamalar ýaly käbir kemçilikler henizem bar, şeýle hem çylşyrymly iş şertlerinde ereýän howuzuň häsiýetleriniň çaklamasy ýeterlik derejede takyk däl. Ulgamlaýyn we giňişleýin eksperimental barlaglary kämilleşdirmeli we has köp materiallar we kebşirleme parametrleri boýunça çuňňur barlaglar ýetmezçilik edýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 28-nji fewraly
