Лазер һәм материаллар арасындагы үзара бәйләнеш күп физик күренешләрне һәм үзенчәлекләрне үз эченә ала. Киләсе өч мәкалә коллегаларга тагын да яхшырак аңлау өчен лазер белән эретеп ябыштыру процессы белән бәйле өч төп физик күренеш белән таныштырачак.лазер белән эретеп ябыштыру процессы: лазерның үзләштерү тизлегенә һәм дәүләт, плазма һәм ачкыч эффектындагы үзгәрешләргә бүленә. Бу юлы без лазер һәм материалларның торышы һәм үзләштерү тизлеге арасындагы бәйләнешне яңартырбыз.
Лазер һәм материалларның үзара тәэсире аркасында матдә торышының үзгәрүе
Металл материалларны лазер белән эшкәртү, нигездә, фототермаль эффектларны җылылык эшкәртүгә нигезләнә. Лазер нурлары материаль өслеккә кулланылганда, төрле көч тыгызлыгында материалның өслегендә төрле үзгәрешләр булачак. Бу үзгәрешләргә өслек температурасының күтәрелүе, эрүе, парлануы, ачкыч формалашуы, плазма барлыкка килүе керә. Моннан тыш, материаль өслекнең физик торышының үзгәрүе материалның лазерның үзләштерүенә зур йогынты ясый. Энергия тыгызлыгы һәм эш вакыты арту белән, металл материал дәүләттә түбәндәге үзгәрешләр кичерәчәк:
Кайчанлазер көчетыгызлыгы түбән (<10 ^ 4w / см ^ 2) һәм нурланыш вакыты кыска, металл үзләштергән лазер энергиясе материалның температурасы өслектән эчкә күтәрелергә мөмкин, ләкин каты фаза үзгәрешсез кала. . Бу, нигездә, күпчелекне кораллар, приборлар, подшипниклар белән өлешчә аннальләштерү һәм фаза трансформациясен катырту өчен кулланыла.
Лазер көченең тыгызлыгын арттыру (10 ^ 4-10 ^ 6w / см ^ 2) һәм нурланыш вакытының озынлыгы белән материал өслеге әкренләп эри. Керү энергиясе арта барган саен сыек-каты интерфейс материалның тирән өлешенә таба бара. Бу физик процесс, нигездә, металлларны эретү, эретү, ябыштыру, җылылык үткәрүчәнлеген эретү өчен кулланыла.
Көч тыгызлыгын тагын да арттырып (> 10 ^ 6w / см ^ 2) һәм лазерның эш вакытын озайтып, материаль өслек эреп кенә калмый, парлана да, парланган матдәләр материаль өслек янына җыелалар һәм плазманы формалаштыру өчен зәгыйфь ионлашалар. Бу нечкә плазма материалга лазерны сеңдерергә ярдәм итә; Парлану һәм киңәю басымы астында сыек өслек деформацияләнә һәм чокырлар барлыкка китерә. Бу этап лазер белән эретеп ябыштыру өчен кулланылырга мөмкин, гадәттә 0,5 мм эчендә микро тоташуларның җылылык үткәрүчәнлеген эретүдә.
Энергия тыгызлыгын тагын да арттырып (> 10 ^ 7w / см ^ 2) һәм нурланыш вакытын озайтып, материаль өслек көчле парлану кичерә, югары ионлаштыру дәрәҗәсе булган плазманы барлыкка китерә. Бу тыгыз плазма лазерга саклаучы эффект бирә, лазер вакыйгаларының энергия тыгызлыгын материалга киметә. Шул ук вакытта, эре пар реакциясе көче астында эретелгән металл эчендә кечкенә тишекләр барлыкка килә, эретелгән металл эчендә ачкыч тишекләренең булуы материал өчен лазерны үзләштерү өчен файдалы, һәм бу этап лазер тирән кушылу өчен кулланылырга мөмкин. эретеп ябыштыру, кисү һәм бораулау, тәэсирне катыру һ.б.
Төрле шартларда, төрле металл материалларда лазер нурланышының төрле дулкын озынлыгы һәр этапта көч тыгызлыгының билгеле кыйммәтләренә китерәчәк.
Лазерның материаллар белән үзләштерү ягыннан материалларның парлануы чик. Материал парлану кичермәгәндә, каты яки сыек фазада булса да, аның лазерны үзләштерүе өслек температурасы арту белән әкрен генә үзгәрә; Материал парга әйләнеп, плазма һәм ачкычлар барлыкка килгәч, материалның лазерның үзләштерүе кинәт үзгәрәчәк.
2 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, лазер белән эретеп ябыштыру вакытында материаль өслектә үзләштерү тизлеге лазер көче тыгызлыгы һәм материаль өслек температурасы белән үзгәрә. Материал эреп бетмәгәндә, материалның лазерга үзләштерү тизлеге материал өслегенең температурасы арту белән әкренләп арта. Көч тыгызлыгы (10 ^ 6w / см ^ 2) зуррак булганда, материал көчле пар булып, ачкыч тишеген барлыкка китерә. Лазер берничә уйлану һәм үзләштерү өчен ачкыч тишегенә керә, нәтиҗәдә материалның лазерга үзләштерү тизлеге сизелерлек арта һәм эретү тирәнлегендә сизелерлек арта.
Металл материаллар белән лазерның абсорбциясе - дулкын озынлыгы
Aboveгарыдагы рәсем бүлмә температурасында еш кулланыла торган металлларның чагылдыру, сеңдерү һәм дулкын озынлыгы арасындагы бәйләнеш сызыгын күрсәтә. Инфракызыл төбәктә үзләштерү тизлеге кими һәм дулкын озынлыгы арту белән чагылдыру көчәя. Күпчелек металллар 10,6ум (CO2) дулкын озынлыгы инфракызыл яктылыкны көчле чагылдыралар, ә 1,06ум (1060нм) дулкын озынлыгы инфракызыл яктылыкны зәгыйфь чагылдыралар. Металл материаллар зәңгәр һәм яшел ут кебек кыска дулкын озынлыгы лазерлары өчен үзләштерү темпларына ия.
Лазерны металл материаллар белән сеңдерү - материал температурасы һәм лазер энергия тыгызлыгы
Алюминий эретмәсен мисал итеп алсак, материал каты булганда, лазерның үзләштерү дәрәҗәсе 5-7% тирәсе, сыеклыкның үзләштерү дәрәҗәсе 25-35% ка кадәр, һәм ул ачкыч тишегендә 90% тан артып китә ала.
Лазерга материалның үзләштерү тизлеге температураның артуы белән арта. Бүлмә температурасында металл материалларның үзләштерү дәрәҗәсе бик түбән. Температура эретү ноктасына күтәрелгәч, аның үзләштерү дәрәҗәсе 40% ~ 60% ка җитә ала. Әгәр температура кайнау ноктасына якын булса, аның үзләштерү дәрәҗәсе 90% ка кадәр җитә ала.
Металл материаллар белән лазерның абсорбциясе - өслек торышы
Гадәттәге үзләштерү тизлеге шома металл өслеге ярдәмендә үлчәнә, ләкин лазер җылытуның практик кулланылышында, югары чагылыш аркасында ялган эретүдән саклану өчен, билгеле бер югары чагылдыру материалларының (алюминий, бакыр) үзләштерү тизлеген арттырырга кирәк;
Түбәндәге ысулларны кулланырга мөмкин:
1.
Ядрәсе - материал өслегенең тупаслыгын арттыру (бу берничә лазер чагылдыру һәм үзләштерү өчен уңайлы), шулай ук каплау материалын югары үзләштерү тизлеге белән арттыру. Лазер энергиясен үзләштереп, аны эретеп, югары үзләштерү темплары аша ватилизацияләп, лазер җылылыгы материалның үзләштерү тизлеген яхшырту һәм югары чагылыш күренеше аркасында виртуаль эретеп ябыштыруны киметү өчен төп материалга җибәрелә.
Пост вакыты: 23-2023 ноябрь
