Lazer bilen kebşirleme tehnologiýasy, ýokary energiýa dykyzlygy, pes ýylylyk girişi we kontaktsyz häsiýetleri sebäpli häzirki zaman takyk önümçilikde esasy prosesleriň birine öwrüldi. Şeýle-de bolsa, kebşirleme wagtynda ereýän howuzuň atmosfera bilen degmegi netijesinde oksidlenme, gözeneklilik we elementleriň ýanmagy ýaly meseleler kebşirleme gatlagynyň mehaniki häsiýetlerini we hyzmat möhletini çynlakaý çäklendirýär. Kebşirleme gurşawyny dolandyrmak üçin esasy serişde hökmünde gorag gazynyň görnüşini, akym tizligini we üfleme režimini saýlamak material häsiýetleri (meselem, himiki işjeňlik, ýylylyk geçirijiligi) we plastina galyňlygy bilen utgaşdyrylmalydyr.
Gorag gazlarynyň görnüşleri
Gorag gazlarynyň esasy wezipesi kislorody bölüp almakdan, ereýän howuzyň hereketini düzgünleşdirmekden we energiýa birleşmesiniň netijeliligini ýokarlandyrmakdan ybaratdyr. Himiki häsiýetlerine esaslanyp, gorag gazlaryny inert gazlara (argon, geliý) we işjeň gazlara (azot, uglerod dioksidi) bölüp bolýar. Inert gazlar ýokary himiki durnuklylyga eýedir we ereýän howuzyň oksidlenmeginiň öňüni netijeli alyp biler, ýöne olaryň termiki fiziki häsiýetlerindäki möhüm tapawutlary kebşirleme täsirine düýpli täsir edýär. Mysal üçin, argon (Ar) ýokary dykyzlyga (1,784 kg/m³) eýedir we durnukly örtük emele getirip biler, ýöne onuň pes termiki geçirijiligi (0,0177 W/m·K) ereýän howuzyň haýal sowadylmagyna we kebşirlemeniň ýüzbe-ýüz geçmegine getirýär. Tersine, geliý (He) argondan sekiz esse ýokary termiki geçirijilige (0,1513 W/m·K) eýedir we ereýän howuzyň sowadylmagyny çaltlaşdyryp we kebşirlemeniň geçmesini artdyryp biler, ýöne onuň pes dykyzlygy (0,1785 kg/m³) ony çykmaga meýilli edýär, gorag täsirini saklamak üçin ýokary akym tizligini talap edýär. Azot (N₂) ýaly aktiw gazlar käbir ýagdaýlarda gaty ergini berkitmek arkaly kebşirleme güýjüni ýokarlandyryp biler, ýöne aşa köp ulanmak gözeneklilige ýa-da döwülýän fazalaryň çökmegine sebäp bolup biler. Mysal üçin, iki taraplaýyn polat kebşirlenende, erän howuza azotyň diffuziýasy ferrit/austenit faza deňagramlylygyny bozup, korroziýa garşylygynyň peselmegine sebäp bolup biler.
1-nji surat. 304L poslanmaýan polatdan lazer bilen kebşirlemek (ýokarky): Ar gaz goragy; (aşakky): N2 gaz goragy
Proses mehanizminiň nukdaýnazaryndan, geliýiň ýokary ionlaşma energiýasy (24,6 eV) plazma gorag täsirini basyp ýatyryp we lazer energiýasynyň siňdirilişini güýçlendirip, şeýdip penetrasiýanyň çuňlugyny artdyryp biler. Şol bir wagtyň özünde, argonyň pes ionlaşma energiýasy (15,8 eV) plazma bulutlaryny döretmäge meýilli, bu bolsa päsgelçilikleri azaltmak üçin defokuslaşdyrmany ýa-da impuls modulýasiýasyny talap edýär. Mundan başga-da, işjeň gazlar bilen ereýän howuz arasyndaky himiki reaksiýa (meselem, azotyň polatda Cr bilen reaksiýa geçmegi) kebşirleme düzümini üýtgedip biler we materialyň häsiýetlerine esaslanýan ünsli saýlama zerurdyr.
Material ulanylyşynyň mysallary:
• Polat: Inçe plastinka (<3 mm) kebşirlemede, argon ýüziň gutarnykly bolmagyny üpjün edip biler, 1,5 mm pes uglerodly polat kebşirleme tikişi üçin oksid gatlagynyň galyňlygy diňe 0,5 μm; galyň plastinkalar (>10 mm) üçin bolsa, aralaşma çuňlugyny artdyrmak üçin az mukdarda geliý (He) goşulmaly.
• Dat almaýan polat: Argon goragy Cr elementiniň ýitmeginiň öňüni alyp biler, 3 mm galyňlykdaky 304 dat almaýan polat kebşirlemesinde 18,2% Cr mukdary esasy metalyň 18,5% -ine golaý; iki gatlakly dat almaýan polat üçin gatnaşygy deňleşdirmek üçin Ar-N₂ garyndysy (N₂ ≤ 5%) gerek. Barlaglar 8 mm galyňlykdaky 2205 iki gatlakly dat almaýan polat üçin Ar-2% N₂ garyndysy ulanylanda, ferrit/awstenit gatnaşygynyň 48:52 derejesinde durnuklydygyny, dartgynlyk güýjüniň 780 MPa bolandygyny görkezdi, bu bolsa arassa argon goragyndan (720 MPa) has gowydyr.
• Alýumin garyndysy: Inçe plastinka (<3 mm): Alýumin garyndylarynyň ýokary şöhlelendirijiligi pes energiýa siňdiriş tizligine getirýär we geliý ýokary ionlaşma energiýasy (24,6 eV) bilen plazmany durnuklaşdyryp biler. Barlaglar 2 mm galyňlykdaky 6061 alýumin garyndysy geliý bilen goralanda, aralaşma çuňlugynyň 1,8 mm-e ýetýändigini we argon bilen deňeşdirilende 25% artýandygyny we gözeneklilik tizliginiň 1% -den pesdigini görkezýär. Galyň plastinkalar üçin (>5 mm): Alýumin garyndysy galyň plastinkalar ýokary energiýa sarp edilişini talap edýär we geliý-argon garyndysy (He:Ar = 3:1) aralaşma çuňlugyny we bahasyny deňleşdirip biler. Mysal üçin, 8 mm galyňlykdaky 5083 plastinkalary kebşirlände, garyşyk gaz goragy astynda aralaşma çuňlugy 6,2 mm-e ýetýär we arassa argon gazy bilen deňeşdirilende 35% artýar we kebşirleme çykdajylary 20% azalýar.
Bellik: Asyl tekstde käbir ýalňyşlyklar we gapma-garşylyklar bar. Berlen terjime tekstiň düzedilen we sazlaşykly wersiýasyna esaslanýar.
Argon gazynyň akyş tizliginiň täsiri
Argon gazynyň akymynyň tizligi gaz örtük ukybyna we ereýän howuzyň suwuklyk dinamikasyna gönüden-göni täsir edýär. Akym tizligi ýeterlik bolmadyk mahaly, gaz gatlagy howany doly bölüp bilmeýär we ereýän howuzyň gyrasy oksidlenmäge we gaz gözenekleriniň emele gelmegine meýilli bolýar; akym tizligi gaty ýokary bolanda, ol turbulentlige sebäp bolup biler, bu bolsa ereýän howuzyň ýüzüni ýuwup, kebşirleme çökmegine ýa-da çaýkalmagyna getirip biler. Reynolds suwuklyk mehanikasynyň sanyna görä (Re = ρvD/μ), akym tizliginiň ýokarlanmagy gaz akymynyň tizligini ýokarlandyrar. Re > 2300 bolanda, laminar akym turbulent akyma öwrülýär, bu bolsa ereýän howuzyň durnuklylygyny bozýar. Şonuň üçin, kritiki akym tizliginiň kesgitlenmegini tejribeler ýa-da sanly simulýasiýalar (meselem, CFD) arkaly seljermek gerek.
Surat 2. Dürli gaz akymynyň tizliginiň kebşirleme tikişine täsiri
Akym optimizasiýasy materialyň ýylylyk geçirijiligi we plastina galyňlygy bilen bilelikde sazlanmalydyr:
• Polat we poslamaýan polat üçin: Inçe polat plitalar (1-2 mm) üçin akym tizligi iň gowusy 10-15 L/min. Galyň plitalar (>6 mm) üçin bolsa, guýruk oksidlenmesini basyp ýatyrmak üçin ony 18-22 L/min çenli ýokarlandyrmaly. Mysal üçin, 6 mm galyňlykdaky 316L poslamaýan polatyň akym tizligi 20 L/min bolanda, HAZ gatylygynyň deňligi 30% gowulanýar.
• Alýumin erginleri üçin: Ýokary ýylylyk geçirijiligi gorag wagtyny uzaltmak üçin ýokary akym tizligini talap edýär. 3 mm galyňlykdaky 7075 alýumin erginleri üçin akym tizligi 25-30 L/min bolanda gözeneklilik tizligi iň pes (0,3%) bolýar. Şeýle-de bolsa, örän galyň plitalar (>10 mm) üçin turbulentligiň öňüni almak üçin kompozit üflemek bilen utgaşdyrmak zerurdyr.
Üfleýji gaz režiminiň täsiri
Üflemek gazynyň režimi gaz akymynyň ugruny we paýlanyşyny dolandyrmak arkaly ereýän howuzuň akym görnüşine we kemçilikleri basyp ýatyrmak täsirine gönüden-göni täsir edýär. Üflemek gazynyň režimi ýüzleý dartgynlyk gradiýentini we Marangoni akymyny (Marangoni akymy) üýtgetmek arkaly ereýän howuzuň akymyny düzgünleşdirýär. Gapdaldan üflemek ereýän howuzuň belli bir ugurda akmagyna sebäp bolup, gözenekleri we şlak goşulyşyny azaldyp biler; kompozit üflemek köp ugurly gaz akymy arkaly energiýa paýlanyşyny deňagramlaşdyrmak arkaly kebşirlenen tikişiň emele gelmeginiň deňligini gowulandyryp biler.
Üflemegiň esasy usullary aşakdakylary öz içine alýar:
• Koaksial üflemek: Gaz akymy lazer şöhlesi bilen koaksial çykarylýar, ereýän howuzy simmetriki ýagdaýda örtýär, ýokary tizlikli kebşirlemek üçin amatlydyr. Onuň artykmaçlygy ýokary proses durnuklylygydyr, ýöne gaz akymy lazer fokuslamasyna päsgel berip biler. Mysal üçin, awtoulagyň sinklenen polat listinde (1,2 mm) koaksial üflemek ulanylanda, kebşirleme tizligini 40 mm/s çenli ýokarlandyryp bolýar we çaýkama tizligi 0,1-den az bolýar.
• Gapdaldan üflemek: Gaz akymy erän howuzuň gapdalyndan girizilýär, ol plazma ýa-da düýpdäki hapaçylyklary ugur boýunça aýyrmak üçin ulanylyp bilner, çuňňur penetrasiýa kebşirlemek üçin amatlydyr. Mysal üçin, 12 mm galyňlykdaky Q345 polatda 30° burç bilen üflenende, kebşirleme penetrasiýa 18% artýar we düýpdäki gözeneklilik tizligi 4% -den 0,8% -e çenli pese gaçýar.
• Kompozit üflemek: Koaksial we gapdal üflemek bilen, ol bir wagtyň özünde oksidlenme we plazma päsgelçiligini basyp ýatyryp biler. Mysal üçin, goşa burunly dizaýnly 3 mm galyňlykdaky 6061 alýumin ergininiň gözeneklilik derejesi 2,5% -den 0,4% -e çenli azaldylýar we dartgynlylyk güýji esasy materialyň 95% -ine ýetýär.
Gorag gazynyň kebşirleme hiline täsiri, esasan, energiýa geçişiniň düzgünleşdirilmeginden, ereýän howuzuň termodinamikasyndan we himiki reaksiýalardan gelip çykýar:
1. Energiýa geçirijiligi: Geliniň ýokary ýylylyk geçirijiligi ereýän howuzuň sowadylmagyny çaltlaşdyrýar we ýylylyk täsir edýän zonanyň (HAZ) giňligini azaldýar; argonyň pes ýylylyk geçirijiligi ereýän howuzuň ýaşamak wagtyny uzaldýar, bu bolsa inçe plitalaryň ýüzüniň emele gelmegi üçin peýdalydyr.
2. Eriýän howuzyň durnuklylygy: Gaz akymy erýän howuzyň akymyna kesiş güýji arkaly täsir edýär we degişli akym tizligi çaýkalmalaryň öňüni alyp biler; aşa köp akym tizligi girdaba sebäp bolup, kebşirlemekde kemçiliklere sebäp bolar.
3. Himiki gorag: Inert gazlar kislorody izolýasiýa edýär we lehim elementleriniň (meselem, Cr, Al ýaly) oksidlenmeginiň öňüni alýar; aktiw gazlar (meselem, N₂) gaty ergini berkitmek ýa-da birleşme emele getirmek arkaly kebşirleme häsiýetlerini üýtgedýär, ýöne konsentrasiýany takyk gözegçilikde saklamak gerek.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 9-njy apreli
