Lazeriň siňdiriş tizligi we lazer materiallarynyň özara täsiriniň maddanyň ýagdaýynyň üýtgemegi

Lazer bilen materiallaryň arasyndaky özara täsir köp sanly fiziki hadysalary we häsiýetleri öz içine alýar. Indiki üç makalada kärdeşlere has aýdyň düşünmek üçin lazer bilen kebşirleme prosesi bilen baglanyşykly üç esasy fiziki hadysa tanyşdyrylar.lazer bilen kebşirleme prosesi: lazeriň siňdiriş tizligi we ýagdaýdaky üýtgeşmeler, plazma we açar deşiginiň täsiri ýaly böleklere bölünýär. Bu gezek biz lazeriň we materiallaryň ýagdaýyndaky üýtgeşmeler bilen siňdiriş tizliginiň arasyndaky baglanyşygy täzeläris.

Lazer bilen materiallaryň arasyndaky özara täsir sebäpli maddanyň ýagdaýynyň üýtgemegi

Metall materiallary lazer bilen işläp taýýarlamak, esasan, fototermal täsirleriň termal işläp bejerilmegine esaslanýar. Lazer şöhlelendirmesi materialyň ýüzüne ulanylanda, materialyň ýüzüniň meýdanynda dürli kuwwatlylyk dykyzlygynda dürli üýtgeşmeler bolup geçer. Bu üýtgeşmeler ýüzüň temperaturasynyň ýokarlanmagyny, eremegini, buglanmagyny, açar deşiginiň emele gelmegini we plazmanyň döremegini öz içine alýar. Mundan başga-da, materialyň ýüzüniň meýdanynyň fiziki ýagdaýyndaky üýtgeşmeler materialyň lazeriň siňdirilmegine uly täsir edýär. Güýç dykyzlygynyň we täsir wagtynyň artmagy bilen, metal materialyň ýagdaýy aşakdaky üýtgeşmelere sezewar bolar:

Haçanlazer güýjidykyzlygy pes (<10 ^ 4w/sm ^ 2) we şöhlelenme wagty gysga, metal tarapyndan siňdirilen lazer energiýasy diňe materialyň temperaturasynyň ýüzünden içine çenli ýokarlanmagyna sebäp bolup biler, ýöne gaty faza üýtgewsiz galýar. Ol esasan bölekleriň ýumşadylmagy we faza öwrülişiniň berklenmegi üçin ulanylýar, gurallar, dişli çarhlar we podşipnikler köpçülik bolup durýar;

Lazeriň energiýa dykyzlygynyň artmagy (10 ^ 4-10 ^ 6w/sm ^ 2) we şöhlelenme wagtynyň uzalmagy bilen materialyň ýüzi kem-kemden ereýär. Giriş energiýasy artanda, suwuk-gaty serhet kem-kemden materialyň çuň bölegine tarap süýşýär. Bu fiziki proses esasan metallaryň ýüzini gaýtadan eremek, lehimlemek, örtüklemek we ýylylyk geçirijiligini kebşirlemek üçin ulanylýar.

Kuwwat dykyzlygyny has-da ýokarlandyrmak (>10 ^ 6w/sm ^ 2) we lazer täsiriniň wagtyny uzaltmak arkaly materialyň ýüzi diňe eremeýär, eýsem buglanýar we buglanan maddalar materialyň ýüzüne golaý ýygnanyp, plazma emele getirmek üçin gowşak ionlaşýar. Bu inçe plazma materialyň lazeri siňdirmegine kömek edýär; Buglanma we giňelme basyşy astynda suwuk ýüz deformasiýa bolýar we çukurlary emele getirýär. Bu tapgyr lazer bilen kebşirlemek üçin ulanylyp bilner, adatça 0,5 mm içinde mikro birikmeleriň ýylylyk geçirijiligini kebşirlemekde.

Kuwwat dykyzlygyny has-da ýokarlandyrmak (>10 ^ 7w/sm ^ 2) we şöhlelenme wagtyny uzaltmak arkaly materialyň ýüzi güýçli buglanmaga sezewar bolýar we ýokary ionlaşma derejesindäki plazma emele getirýär. Bu dykyz plazma lazere gorag täsirini ýetirýär we materiala düşýän lazeriň energiýa dykyzlygyny ep-esli azaldýar. Şol bir wagtyň özünde, uly bug reaksiýa güýjüniň täsirinde, ereýän metalyň içinde kiçi deşikler, adatça açar deşikleri diýlip atlandyrylýar, emele gelýär. Açar deşikleriniň bolmagy materialyň lazeri özüne siňdirmegi üçin peýdalydyr we bu tapgyr lazer bilen çuňňur garyşdyryp kebşirlemek, kesmek we deşmek, zarba bilen berkimek we ş.m. üçin ulanylyp bilner.

Dürli şertlerde, dürli metal materiallara lazer şöhlelenmesiniň dürli tolkun uzynlyklary her tapgyrda güýç dykyzlygynyň aýratyn gymmatlyklaryna getirer.

Lazeriň materiallar tarapyndan siňdirilmegi babatda materiallaryň buglanmagy serhetdir. Material gaty ýa-da suwuk fazada buglanmaga sezewar bolmadyk mahaly, onuň lazeriň siňdirilişi diňe ýüz temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen haýal üýtgeýär; Material buglanyp, plazma we açar deşiklerini emele getirenden soň, materialyň lazeriň siňdirilişi birden üýtgeýär.

2-nji suratda görkezilişi ýaly, lazer bilen kebşirleme wagtynda materialyň ýüzüne lazeriň siňdiriş tizligi lazeriň güýjüniň dykyzlygyna we materialyň ýüzüniň temperaturasyna baglylykda üýtgeýär. Material eremedik mahaly, materialyň lazere siňdiriş tizligi materialyň ýüzüniň temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen haýal-haýal artýar. Güýç dykyzlygy (10 ^ 6w/sm ^ 2)-den ýokary bolanda, material güýçli buglanýar we açar deşigini emele getirýär. Lazer açar deşigine köp sanly şöhlelenme we siňdiriş üçin girýär, bu bolsa materialyň lazere siňdiriş tizliginiň ep-esli ýokarlanmagyna we ereme çuňlugynyň ep-esli ýokarlanmagyna getirýär.

Metall materiallar tarapyndan lazeriň siňdirilmegi – Tolkun uzynlygy

Ýokardaky suratda otagyň temperaturasynda giňden ulanylýan metallaryň şöhlelendirijiligi, siňdirijiligi we tolkun uzynlygy arasyndaky gatnaşyk egrisi görkezilýär. Infragyzyl sebitde siňdiriş tizligi pese gaçýar we şöhlelendirijilik tolkun uzynlygynyň artmagy bilen artýar. Metallaryň köpüsi 10,6 um (CO2) tolkun uzynlygyndaky infragyzyl şöhlesini güýçli şöhlelendirýär, 1,06 um (1060 nm) tolkun uzynlygyndaky infragyzyl şöhlesini bolsa gowşak şöhlelendirýär. Metal materiallary gök we ýaşyl şöhle ýaly gysga tolkunly lazerler üçin has ýokary siňdiriş tizligine eýedir.

Metal materiallar tarapyndan lazeriň siňdirilmegi – materialyň temperaturasy we lazer energiýasynyň dykyzlygy

Mysal üçin, alýumin garyndysyny alsak, material gaty bolanda, lazeriň siňdiriş tizligi 5-7% töweregi, suwuklygyň siňdiriş tizligi bolsa 25-35% çenli bolýar we açar deşigi ýagdaýynda 90% -den gowrak bolup biler.

Lazeriň materiala siňdiriş tizligi temperatura ýokarlanmagy bilen artýar. Otag temperaturasynda metal materiallaryň siňdiriş tizligi örän pes. Temperatura ereme nokadyna golaýlaşanda, onuň siňdiriş tizligi 40% ~ 60% ýetip biler. Eger temperatura gaýnama nokadyna golaý bolsa, onuň siňdiriş tizligi 90% ýetip biler.

Metall materiallar tarapyndan lazeriň siňdirilmegi – ýüziň ýagdaýy

Adaty siňdiriş tizligi tekiz metal ýüzi arkaly ölçenýär, ýöne lazer gyzdyrmagyň amaly ulanylyşlarynda, ýokary şöhlelenme sebäpli ýalan lehimlenmeden gaça durmak üçin, adatça, käbir ýokary şöhlelenme materiallarynyň (alýumin, mis) siňdiriş tizligini ýokarlandyrmak zerurdyr;

Aşakdaky usullar ulanylyp bilner:

1. Lazeriň şöhlelendirijiligini ýokarlandyrmak üçin degişli ýüzleý öňünden işläp bejeriş usullaryny ulanmak: prototip oksidlenmesi, çäge bilen arassalamak, lazer bilen arassalamak, nikel bilen örtmek, galaýy bilen örtmek, grafit bilen örtmek we ş.m. bularyň hemmesi lazeriň materialyň siňdiriş tizligini ýokarlandyryp biler;

Esasy zat materialyň ýüzüniň gödekligini ýokarlandyrmakdan (bu bolsa köp sanly lazer şöhlelenmelerine we siňdirilmegine ýardam berýär), şeýle hem ýokary siňdiriş tizligi bolan örtük materialyny artdyrmakdan ybaratdyr. Lazer energiýasyny siňdirip, ony ýokary siňdiriş tizligi bolan materiallar arkaly eredip we uçup geçirmek arkaly lazeriň ýylylygy esasy materiala geçirilýär, bu bolsa materialyň siňdiriş tizligini ýokarlandyrýar we ýokary siňdiriş hadysasynyň döredýän wirtual kebşirlemesini azaldýar.