Төрле үзәк диаметрлы лазерларның эретеп ябыштыру эффектларын чагыштыру

Лазер белән эретеп ябыштыруөзлексез яки импульслы лазер нурлары ярдәмендә ирешеп була. Принципларылазер белән эретеп ябыштыруҗылылык үткәрүчән эретеп ябыштыру һәм лазер тирән үтеп керү белән эретеп ябыштыру дип бүлеп була. Көч тыгызлыгы 104 ~ 105 Вт / см2 тан ким булганда, ул җылылык үткәрүчән эретеп ябыштыру. Бу вакытта үтеп керү тирәнлеге сай һәм эретеп ябыштыру тизлеге әкрен; көч тыгызлыгы 105 ~ 107 Вт / см2 тан зуррак булганда, металл өслеге җылылык аркасында "тишекләргә" батып, тирән үтеп керү белән эретеп ябыштыру барлыкка килә, бу тиз эретеп ябыштыру тизлеге һәм зур аспект нисбәте үзенчәлекләренә ия. Җылылык үткәрүчәнлеге принцибылазер белән эретеп ябыштырубу: лазер нурланышы эшкәртеләчәк өслекне җылыта, һәм өслек җылылыгы җылылык үткәрүчәнлеге аша эчке өлешкә тарала. Лазер импульс киңлеге, энергия, пик көче һәм кабатлау ешлыгы кебек лазер параметрларын контрольдә тоту ярдәмендә эшләнгән кисәк билгеле бер эретелгән күл барлыкка китерү өчен эретелә.

Лазер тирән үтеп керүче эретеп ябыштыру, гадәттә, материалларны тоташтыруны тәмамлау өчен өзлексез лазер нурын куллана. Аның металлургик физик процессы электрон нурлы эретеп ябыштыруга бик охшаш, ягъни энергияне үзгәртү механизмы "ачкыч-тишек" структурасы аша тәмамлана.

Югары куәт тыгызлыгы булган лазер нурланышы астында материал парга әйләнә һәм кечкенә тишекләр барлыкка килә. Пар белән тулы бу кечкенә тишек кара җисемгә охшаган, төшкән нурның барлык энергиясен диярлек үзенә сеңдерә. Тишектәге тигезләнеш температурасы якынча 2500 градуска җитә.°C. Җылылык югары температуралы тишекнең тышкы стенасыннан күчә, бу тишекне әйләндереп алган металлның эрүенә китерә. Кечкенә тишек нурландыру астында стена материалының өзлексез парга әйләнүе нәтиҗәсендә барлыкка килгән югары температуралы пар белән тутырыла. Кечкенә тишекнең стеналары эрегән металл белән әйләндереп алынган, ә сыек металл каты материаллар белән әйләндереп алынган (күпчелек гадәти эретеп ябыштыру процессларында һәм лазер белән эретеп ябыштыруда энергия башта эш кисәге өслегенә җыела, аннары эчке өлешкә күчерелә). Тишек стенасыннан тыш сыеклык агымы һәм стена катламының өслек киеренкелеге тишек куышлыгындагы өзлексез барлыкка килгән пар басымы белән фазада була һәм динамик балансны саклый. Яктылык нуры өзлексез кечкенә тишеккә керә, ә кечкенә тишектән тыш материал өзлексез ага. Яктылык нуры хәрәкәт иткәндә, кечкенә тишек һәрвакыт тотрыклы агым халәтендә була.

Ягъни, кечкенә тишек һәм тишек стенасын әйләндереп алган эрегән металл пилот нурының алга таба тизлеге белән алга хәрәкәт итәләр. Эрегән металл кечкенә тишек алынганнан соң калган бушлыкны тутыра һәм шуңа туры китереп конденсацияләнә, һәм эретеп ябыштыру барлыкка килә. Болар барысы да шулкадәр тиз була ки, эретеп ябыштыру тизлеге минутына берничә метрга җиңел генә җитә ала.

Көч тыгызлыгы, җылылык үткәрүчәнлеге белән эретеп ябыштыру һәм тирән үтеп керү белән эретеп ябыштыруның төп төшенчәләрен аңлаганнан соң, без төрле үзәк диаметрларының көч тыгызлыгы һәм металлографик фазаларының чагыштырма анализын үткәрәчәкбез.

Базардагы киң таралган лазер үзәк диаметрларына нигезләнгән эретеп ябыштыру экспериментларын чагыштыру:

Төрле үзәк диаметрлы лазерларның фокус ноктасы урнашуының көч тыгызлыгы

Энергия тыгызлыгы ягыннан караганда, шул ук көч астында, үзәк диаметры кечерәк булган саен, лазерның яктылыгы югарырак һәм энергия күбрәк туплана. Әгәр лазерны үткен пычак белән чагыштырсак, үзәк диаметры кечерәк булган саен, лазер үткенрәк була. 14 мкм үзәк диаметрлы лазерның куәт тыгызлыгы 100 мкм үзәк диаметрлы лазерныкыннан 50 тапкырдан артык, һәм эшкәртү мөмкинлеге көчлерәк. Шул ук вакытта, монда исәпләнгән куәт тыгызлыгы гади уртача тыгызлык кына. Чын энергия бүленеше якынча Гаусс бүленеше, һәм үзәк энергия уртача куәт тыгызлыгыннан берничә тапкыр артык булачак.

Төрле үзәк диаметрлары белән лазер энергиясе бүленешенең схематик диаграммасы

Энергия бүленеше диаграммасының төсе - энергия бүленеше. Төс кызылрак булган саен, энергия югарырак була. Кызыл энергия - энергия тупланучы урын. Төрле үзәк диаметрлы лазер нурларының лазер энергия бүленеше аша лазер нурының алгы өлеше үткен түгел, ә лазер нуры үткен булуын күрергә мөмкин. Энергия бер ноктада ни кадәр кечерәк булса, шул кадәр күбрәк тупланса, ул шулкадәр үткенрәк һәм үтеп керү сәләте көчлерәк була.

Төрле үзәк диаметрлы лазерларның эретеп ябыштыру эффектларын чагыштыру

Төрле үзәк диаметрлы лазерларны чагыштыру:

(1) Тәҗрибә 150 мм/с тизлек, фокус позициясендә эретеп ябыштыруны куллана, һәм материал 1 серияле алюминийдан, 2 мм калынлыкта;

(2) Үзәк диаметры зуррак булган саен, эрү киңлеге зуррак, җылылык тәэсире зонасы зуррак һәм берәмлек куәт тыгызлыгы кечерәк. Үзәк диаметры 200 мкм дан артканда, алюминий һәм бакыр кебек югары реакцияле эретмәләрдә үтеп керү тирәнлегенә ирешү җиңел түгел, һәм югарырак тирән үтеп керү эретүенә бары тик югары куәт белән генә ирешеп була;

(3) Кечкенә үзәкле лазерлар югары куәт тыгызлыгына ия һәм югары энергияле һәм кечкенә җылылык тәэсире зоналары булган материаллар өслегендә тиз арада ачкыч тишекләрен тишеп ала. Ләкин, шул ук вакытта, эретеп ябыштыру өслеге тупас, һәм түбән тизлектә эретеп ябыштыру вакытында ачкыч тишекләренең җимерелү ихтималы югары, һәм ачкыч тишекләре эретеп ябыштыру циклы вакытында ябыла. Цикл озын, һәм кимчелекләр һәм тишекләр кебек кимчелекләр барлыкка килергә мөмкин. Ул югары тизлектә эшкәртү яки әйләнү траекториясе белән эшкәртү өчен яраклы;

(4) Зур үзәк диаметрлы лазерларның яктылык нокталары зуррак һәм энергиясе күбрәк таралган, бу аларны лазер өслеген яңадан эретү, каплау, җылыту һәм башка процесслар өчен кулайрак итә.