Хәзерге заман җитештерүендә,лазер белән эретеп ябыштыру технологиясеаэрокосмиктан алып автомобиль җитештерүгә кадәр, электрон җиһазлардан алып медицина җайланмаларына кадәр төрле өлкәләрдә киң кулланыла, югары нәтиҗәлелек, төгәллек һәм җайлашучанлык кебек өстенлекләре белән. Бу технологиянең төп өлеше - лазерның материал белән үзара бәйләнеше, эрегән күл барлыкка китерүе һәм тиз катыруы, шуның белән металл детальләрне тоташтыру мөмкинлеге. Эретеп ябыштыру күле лазер белән эретеп ябыштыруның төп өлкәсе булып тора, һәм аның үзенчәлекләре турыдан-туры эретеп ябыштыру сыйфатын, микроструктурасын һәм соңгы эшчәнлекне билгели. Шуңа күрә, эрегән күл үзенчәлекләрен тирәнтен аңлау һәм төгәл контрольдә тоту лазер белән эретеп ябыштыру технологиясе дәрәҗәсен яхшырту һәм сәнәгать җитештерүендә югары сыйфатлы эретеп ябыштыру тоташулары ихтыяҗларын канәгатьләндерү өчен бик мөһим.
Эретелгән бассейн геометриясе
Лазер белән эретеп ябыштыру тикшеренүләрендә эретеп ябыштыру бассейнының геометриясе мөһим аспект булып тора, чөнки ул эретеп ябыштыру процессында җылылык күчерүгә, материал агымына һәм соңгы эретеп ябыштыру сыйфатына турыдан-туры тәэсир итә. Эретелгән бассейнның формасы гадәттә аның тирәнлеге, киңлеге, аспект нисбәте, җылылык тәэсир итүче зона (HAZ) геометриясе, ачкыч тишеге геометриясе һәм эретелгән металл зонасы (MMA) геометриясе белән сурәтләнә. Бу параметрлар эретеп ябыштырылган тоташуның зурлыгын һәм формасын гына билгеләми, ә эретеп ябыштыру процессында җылылык циклына, суыту тизлегенә һәм микроструктура формалашуына да тәэсир итә.
1 нче таблица. Лазер белән эретеп ябыштыру параметрларының һәр эретеп ябыштыру бассейнының геометрик параметрларына йогынтысы.
Тикшеренүләр күрсәткәнчә, лазер көче һәм эретеп ябыштыру тизлеге - эретеп ябыштыру бассейнының геометриясенә тәэсир итүче ике төп процесс параметры, 1 нче таблицада күрсәтелгәнчә. Гомумән алганда, лазер көче арткан һәм эретеп ябыштыру тизлеге кимегән саен, эретеп ябыштыру бассейнының тирәнлеге арта, ә киңлеге чагыштырмача аз үзгәрә. Чөнки югарырак лазер көче күбрәк энергия бирә ала, бу материалның тизрәк эрүенә һәм парга әйләнүенә мөмкинлек бирә, нәтиҗәдә тирәнрәк ачкыч тишекләре һәм бассейннар барлыкка килә, 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. Ләкин, лазер көче артык югары яки эретеп ябыштыру тизлеге бик түбән булганда, бу материалның артык кызуына, артык парга әйләнүенә һәм хәтта плазма экраны эффектына китерергә мөмкин, бу эретеп ябыштыру сыйфатын киметәчәк. Шуңа күрә, чын эретеп ябыштыру процессында идеаль эретеп ябыштыру бассейны геометриясен алу өчен, конкрет материал үзенчәлекләренә һәм эретеп ябыштыру таләпләренә туры китереп лазер көчен һәм эретеп ябыштыру тизлеген акыллы сайлау кирәк.
1 нче рәсем. Лазер җылылык үткәрүчәнлеге белән эретеп ябыштыру һәм лазер тирән үтеп керү юлы белән эретеп ябыштыру нәтиҗәсендә барлыкка килгән төрле эретеп ябыштыру формалары.
Лазер көче һәм эретеп ябыштыру тизлегеннән тыш, материалның җылылык физик үзлекләре, өслек торышы, саклагыч газ һәм башка факторлар да эретеп ябыштыру бассейнының геометриясенә йогынты ясаячак. Мәсәлән, материалның җылылык үткәрүчәнлеге югарырак булган саен, материал аша җылылык тизрәк үтә, һәм эретелгән бассейнның суыну тизлеге тизрәк була, бу эретелгән бассейнның чагыштырмача кечкенә зурлыгына китерергә мөмкин. Материалның өслек тигезсезлеге һәм чисталыгы лазерның сеңү тизлегенә тәэсир итәчәк, аннары эретелгән бассейнның формалашуына һәм тотрыклылыгына тәэсир итәчәк. Моннан тыш, саклагыч газның төре һәм агым тизлеге дә эретелгән бассейнның формасына һәм сыйфатына билгеле бер йогынты ясаячак, тиешле саклагыч газ эретелгән бассейнның оксидлашуын һәм пычрануын нәтиҗәле рәвештә булдырмаска ярдәм итә, шулай ук эретелгән бассейнның өслек киеренкелеген һәм агым үзенчәлекләрен көйли ала, шуның белән эретеп ябыштыру сыйфатын яхшырта ала.
2 нче рәсем. Лазер чайкалганда эрегән күлнең формасы.
Лазер нурының траекториясен үзгәртү аша, лазер тирбәнеше эретелгән күлнең формасына һәм үзенчәлекләренә сизелерлек йогынты ясый ала, бу 2 нче рәсемдә күрсәтелгән. Лазер нуры тирбәлгән саен, эретелгән күлнең формасы бер төрле һәм тотрыклырак була. Тирбәлүче лазер нуры күл өслегендә киңрәк җылытылган мәйдан булдыра, күлнең кырыйларын шомарак итә һәм үткен кырыйларны һәм тигез булмаган формаларны киметә. Бу бердәм җылыту эретелгән тоташуның сыйфатын һәм механик үзенчәлекләрен яхшыртырга һәм ярыклар һәм тишекләр кебек эретелгән җитешсезлекләрне киметергә ярдәм итә. Моннан тыш, лазер тирбәнеше эретелгән күлнең сыеклыгын арттыра, эретелгән күлдә газлар һәм катнашмаларның чыгуын стимуллаштыра һәм эретелгән тоташуның тыгызлыгын һәм бер төрлелеген тагын да яхшырта ала.
Эретелгән бассейн динамикасы
Эретелгән бассейн термодинамикасы - лазер белән эретеп ябыштыру тикшеренүләрендә тагын бер төп өлкә, ул эретелгән бассейнда лазер энергиясен сеңдерү, тапшыру һәм үзгәртүне, шулай ук температура кыры бүленешен, суыту тизлеген һәм аның аркасында барлыкка килгән фаза күчү үзенчәлекләрен үз эченә ала. Эретелгән бассейнның термодинамик үзенчәлекләре эретеп ябыштыру бассейнының формасын һәм зурлыгын гына билгеләми, ә эретеп ябыштырылган тоташуның микроструктурасына һәм механик үзлекләренә турыдан-туры йогынты ясый.
Лазер белән эретеп ябыштыру процессында, лазер энергиясе материал тарафыннан сеңдерелгәннән соң, ул эретү бассейнында югары температуралы өлкә барлыкка китерә, бу материалның эрүенә һәм парга әйләнүенә китерә. Шул ук вакытта, җылылык җылылык үткәрүчәнлек, конвекция һәм нурланыш аша югары температуралы өлкәдән түбән температуралы өлкәгә күчә, шуңа күрә эретелгән бассейн тирәсендәге материалның температурасы арта, аннары материалның микроструктурасына һәм үзлекләренә тәэсир итә. Эретелгән бассейнның кечкенә зурлыгы, зур температура градиенты һәм тиз суыну тизлеге аркасында температура кырын һәм суыну тизлеген турыдан-туры үлчәү бик авыр. Шуңа күрә күпчелек тикшеренүләр эретелгән бассейннарның термодинамик үзлекләрен өйрәнү өчен математик модельләр һәм санлы симуляция ысулларын булдыру юлы белән үткәрелә.
Эретелгән бассейнның термодинамик моделендә гадәттә түбәндәге төп факторларны исәпкә алырга кирәк: Беренчедән, лазер энергиясен сеңдерү механизмы, шул исәптән материал өслегенең чагылышы, сеңдерелүе һәм үткәрү үзенчәлекләре, һәм материал эчендә лазерның таралу һәм сеңдерү процессы. Төрле материаллар һәм лазер параметрлары төрле сеңдерү тизлекләренә һәм энергия бүленешләренә китерәчәк, бу эретелгән бассейнның термодинамик үзлегенә тәэсир итәчәк. Икенчедән, материалның җылылык физик үзлекләре, мәсәлән, чагыштырма җылылык сыйдырышлыгы, җылылык үткәрүчәнлеге, тыгызлык һ.б., бу параметрлар температура үзгәрү белән үзгәрәчәк, бу җылылык тапшыру процессына мөһим йогынты ясый. Моннан тыш, эретелгән бассейндагы сыеклык агымын һәм фаза үзгәреше процессларын, мәсәлән, эрү, парга әйләнү һәм катылануны да исәпкә алырга кирәк, алар эретелгән бассейнның формасын һәм температура кыры бүленешен үзгәртәчәк, ләкин шулай ук материалның микроструктурасына һәм механик үзлекләренә дә тәэсир итәчәк.
Санлы симуляция һәм эксперименталь тикшеренүләр ярдәмендә тикшеренүчеләр эретелгән бассейндагы температура кыры таралышы гадәттә сизелерлек тигез булмаганлыгын, югары температура өлкәсенең, нигездә, лазер тәэсире өлкәсендә һәм ачкыч тишегендә тупланганлыгын, һәм температура эретелгән бассейн читенә һәм җылылык тәэсире зонасына кадәр әкренләп кими баруын ачыкладылар. Эретелгән бассейн зурлыгы кимү һәм лазер өлкәсеннән ераклык арту белән суыту тизлеге арта. Гомумән алганда, эретелгән бассейн үзәгендә һәм ачкыч тишеге өлкәсендә суыту тизлеге түбәнрәк, ә эретелгән бассейн читендә һәм җылылык тәэсире зонасында суыту тизлеге югарырак, 2 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. Бу тигез булмаган температура кыры һәм суыту тизлеге таралышы эретелгән тоташуның микроструктурасында ачык градиент үзгәрешләренә китерәчәк, мәсәлән, бөртек зурлыгы, фаза составы һәм таралышы, бу эретелгән тоташуның механик үзлекләренә һәм коррозиягә чыдамлыгына тәэсир итәчәк.
3 нче рәсем. Дат басмас корыч пластинаны лазер белән тирән үтеп эретеп ябыштыру вакытында ачкыч тишеге һәм эрегән күл барлыкка килүен модельләштерү нәтиҗәләре.
Эретелгән бассейнның термодинамик үзенчәлекләрен яхшырту, эретеп ябыштыру сыйфатын яхшырту һәм эретеп ябыштыру кимчелекләрен киметү өчен, берничә оптимизация ысулы һәм чарасы тәкъдим ителде. Мәсәлән, лазер көче, эретеп ябыштыру тизлеге, нокта диаметры һ.б. кебек лазер параметрларын көйләү юлы белән, эретелгән бассейнның температура кырын һәм суыту тизлеген оптимальләштерү өчен лазер энергиясенең керү режимын һәм бүленешен үзгәртергә мөмкин. Моннан тыш, эретелгән бассейнның термодинамик үз-үзен тотышын һәм микроструктура эволюциясен алдан җылыту, җылытудан соң, күп үтүле эретеп ябыштыру һәм башка процесс ысулларын кулланып, шулай ук төрле саклагыч газлар һәм эретеп ябыштыру атмосферасын кулланып көйләргә мөмкин. Шул ук вакытта, материалларның җылылык тотрыклылыгын һәм эретеп ябыштыру нәтиҗәлелеген яхшырту өчен яңа эретеп ябыштыру материаллары һәм эретмә системаларын эшләү дә эретелгән бассейннарның термодинамик үзенчәлекләрен яхшыртуның мөһим ысулларының берсе булып тора.
Лазер белән эретеп ябыштыру пулының үзенчәлекләре эретеп ябыштыру сыйфатына, микроструктурасына һәм механик үзлекләренә йогынты ясаучы төп факторлар булып тора. Лазер белән эретеп ябыштыру пулының геометриясен һәм термодинамик үзенчәлекләрен тирәнтен өйрәнү лазер белән эретеп ябыштыру процессын оптимальләштерү һәм эретеп ябыштыру нәтиҗәлелеген һәм сыйфатын яхшырту өчен зур әһәмияткә ия. Күп санлы эксперименталь тикшеренүләр һәм санлы симуляция анализы ярдәмендә тикшеренүчеләр берничә мөһим тикшеренү нәтиҗәләренә ирештеләр, алар лазер белән эретеп ябыштыру технологиясен эшләү һәм куллану өчен ныклы теоретик ярдәм һәм техник җитәкчелек бирә. Шулай да, хәзерге тикшеренүләрдә әле дә кайбер җитешсезлекләр бар, мәсәлән, модельнең гадиләштерелүе һәм бик күп фаразлар, һәм катлаулы эш шартларында эретеп ябыштыру пулының үзенчәлекләрен фаразлау җитәрлек дәрәҗәдә төгәл түгел. Системалы һәм комплекслы эксперименталь тикшеренүләрне яхшыртырга кирәк, һәм күбрәк материаллар һәм эретеп ябыштыру параметрлары буенча тирәнтен тикшеренүләр җитми.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 28 феврале
