Традицион эретеп ябыштыру технологиясе белән чагыштырганда,лазер белән эретеп ябыштыруэретеп ябыштыру төгәллеге, нәтиҗәлелеге, ышанычлылыгы, автоматизациясе һәм башка аспектларда тиңдәшсез өстенлекләргә ия. Соңгы елларда ул автомобильләр, энергетика, электроника һәм башка өлкәләрдә тиз үсеш алды һәм XXI гасырда иң өметле җитештерү технологияләренең берсе дип санала.
1. Ике нурлы яктырткычка гомуми күзәтүлазер белән эретеп ябыштыру
Ике нурлылазер белән эретеп ябыштырубер үк лазерны эретеп ябыштыру өчен ике аерым яктылык нурына аеру өчен оптик ысуллар куллану яки ике төрле лазерны, мәсәлән, CO2 лазерын, Nd: YAG лазерын һәм югары куәтле ярымүткәргеч лазерны берләштерү өчен куллану. Барысын да берләштерергә мөмкин. Бу, нигездә, лазер белән эретеп ябыштыруның җыю төгәллегенә җайлашу проблемасын хәл итү, эретеп ябыштыру процессының тотрыклылыгын яхшырту һәм эретеп ябыштыру сыйфатын яхшырту өчен тәкъдим ителде. Ике нурлылазер белән эретеп ябыштыруике лазер нурының энергия нисбәтен, нур аралыгын һәм хәтта энергия бүленеше схемасын үзгәртеп, эретү температурасы кырын уңайлы һәм сыгылмалы рәвештә көйли ала, ачкыч тишегенең булу схемасын һәм эретелгән бассейндагы сыек металл агым схемасын үзгәртә. Эретү процессларының киңрәк сайлавын тәэмин итә. Ул зур өстенлекләргә генә түгел, ә зур өстенлекләргә дә ия.лазер белән эретеп ябыштыруүтеп керү, тизлек һәм югары төгәллек, ләкин шулай ук гадәти белән эретеп ябыштыру авыр булган материаллар һәм тоташулар өчен дә яраклы.лазер белән эретеп ябыштыру.
Ике нурлы өченлазер белән эретеп ябыштыру, без башта ике нурлы лазерны гамәлгә ашыру ысулларын тикшерәбез. Тулы әдәбиятта ике нурлы эретеп ябыштыруның ике төп ысулы барлыгы күрсәтелгән: трансмиссия фокусы һәм чагылыш фокусы. Аерым алганда, берсе фокуслау көзгеләре һәм коллимация көзгеләре аша ике лазерның почмагын һәм аралыгын көйләү юлы белән ирешелә. Икенчесе лазер чыганагын кулланып, аннары чагылдыру көзгеләре, үткәрүчән көзгеләр һәм сына формасындагы көзгеләр аша фокуслап, ике нурга ирешелә. Беренче ысул өчен, нигездә, өч форма бар. Беренче форма - ике лазерны оптик җепселләр аша тоташтыру һәм аларны бер үк коллимация көзгесе һәм фокуслау көзгесе астында ике төрле нурга бүлү. Икенчесе - ике лазер үзләренең эретеп ябыштыру башлары аша лазер нурларын чыгара, һәм эретеп ябыштыру башларының киңлек урнашуын көйләү юлы белән ике нур барлыкка килә. Өченче ысул - лазер нуры башта ике көзге 1 һәм 2 аша бүленә, аннары ике фокуслау көзгесе 3 һәм 4 белән фокуслана. Ике фокус ноктасы арасындагы урнашуны һәм ераклыкны ике фокуслау көзгесенең 3 һәм 4 почмакларын көйләү юлы белән көйләргә мөмкин. Икенче ысул - ике нур алу өчен яктылыкны бүлү өчен каты халәттәге лазер куллану, һәм перспектива көзгесе һәм фокуслау көзгесе аша почмакны һәм араны көйләү. Түбәндәге беренче рәттәге соңгы ике рәсемдә CO2 лазерының спектроскопик системасы күрсәтелгән. Яссы көзге сына формасындагы көзге белән алыштырыла һәм фокуслау көзгесе алдына куела, яктылыкны бүлү өчен ике нурлы параллель яктылык алу өчен.
Икеләтә балкаларны куллануны аңлаганнан соң, әйдәгез, кыскача гына эретеп ябыштыру принциплары һәм ысуллары белән таныштырыйк. Икеләтә балкалардалазер белән эретеп ябыштырупроцесс барышында өч киң таралган нурлы урнашу бар, атап әйткәндә, серияле урнашу, параллель урнашу һәм гибрид урнашу. Тукыма, ягъни эретеп ябыштыру юнәлешендә дә, эретеп ябыштыру вертикаль юнәлешендә дә ара бар. Рәсемнең соңгы юлында күрсәтелгәнчә, серияле эретеп ябыштыру процессында төрле нокта аралыгы астында барлыкка килгән кечкенә тишекләр һәм эрегән күлләрнең төрле формаларына карап, аларны аерым эретмәләргә бүлергә мөмкин. Өч халәт бар: күл, уртак эрегән күл һәм аерым эрегән күл. Аерым эрегән күл һәм аерым эрегән күлнең үзенчәлекләре аерым эретмәләргә охшаш.лазер белән эретеп ябыштыру, санлы симуляция диаграммасында күрсәтелгәнчә. Төрле төрләр өчен төрле процесс эффектлары бар.
1 нче тип: билгеле бер нокта аралыгы астында, бер үк эретелгән бассейнда ике нурлы ачкыч тишеге уртак зур ачкыч тишеге барлыкка китерә; 1 нче тип өчен, бер яктылык нуры кечкенә тишек ясау өчен кулланыла, ә икенче яктылык нуры эретеп ябыштыру өчен җылылык эшкәртү өчен кулланыла, бу югары углеродлы корыч һәм эретмәле корычның структура үзенчәлекләрен нәтиҗәле яхшырта ала.
2 нче тип: Бер үк эретелгән бассейндагы нокта арасын арттырыгыз, ике нурны ике бәйсез ачкыч тишеккә аерыгыз һәм эретелгән бассейнның агым схемасын үзгәртегез; 2 нче тип өчен аның функциясе ике электрон нурлы эретеп ябыштыруга тиң, тиешле фокус озынлыгында эретеп ябыштыру чәчрәвен һәм тигез булмаган эретеп ябыштыруларны киметә.
3 нче тип: нокта арасын тагын да арттырыгыз һәм ике балканың энергия нисбәтен үзгәртегез, шулай итеп, ике балканың берсе эретеп ябыштыру процессында эретеп ябыштыру алдыннан яки эретеп ябыштырудан соң эшкәртү өчен җылылык чыганагы буларак кулланыла, ә икенче балка кечкенә тишекләр ясау өчен кулланыла. 3 нче тип өчен тикшеренүләр күрсәткәнчә, ике балка ачкыч тишеге барлыкка китерә, кечкенә тишекне җимерү җиңел түгел, ә эретеп ябыштыруда тишекләр ясау җиңел түгел.
2. Эретеп ябыштыру процессының эретеп ябыштыру сыйфатына йогынтысы
Эзлекле нур-энергия нисбәтенең эретеп ябыштыру җөйләре формалашуына йогынтысы
Лазер көче 2 кВт булганда, эретеп ябыштыру тизлеге 45 мм/с, дефокус күләме 0 мм һәм нур арасы 3 мм булганда, RS үзгәргәндә эретеп ябыштыру өслеге формасы (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) рәсемдә күрсәтелгәнчә була. RS=0.50 һәм 2.00 булганда, эретеп ябыштыру зуррак дәрәҗәдә бөгелгән һәм эретеп ябыштыру кырыенда күбрәк сиптерү барлыкка килә, ә гадәти балык кабырчыклары үрнәкләре барлыкка килми. Чөнки нур энергиясе нисбәте бик кечкенә яки бик зур булганда, лазер энергиясе артык концентрацияләнгән, бу эретеп ябыштыру процессында лазер тишегенең җитдирәк тирбәнешенә китерә, һәм парның кире кайту басымы эрегән бассейнда эрегән бассейн металлының чыгуына һәм сиптерүенә китерә; артык җылылык керү алюминий эретмәсе ягындагы эрегән бассейнның үтеп керү тирәнлегенең бик зур булуына китерә, бу гравитация тәэсирендә чокыр барлыкка китерә. RS=0,67 һәм 1,50 булганда, эретеп ябыштыру өслегендәге балык кабыгы үрнәге бер төрле, эретеп ябыштыру формасы матуррак була, һәм эретеп ябыштыру өслегендә күренерлек кайнар ярыклар, тишекләр һәм башка эретеп ябыштыру җитешсезлекләре юк. Төрле нур энергиясе нисбәте RS булган эретеп ябыштыруларның кисемтә формалары рәсемдә күрсәтелгәнчә. Эреп ябыштыруларның кисемтәләре гадәти "шәраб бокалы формасында", бу эретеп ябыштыру процессының лазер тирән үтеп ябыштыру режимында башкарылуын күрсәтә. RS алюминий эретмәсе ягындагы эретеп ябыштыруның үтеп керү тирәнлегенә P2 мөһим йогынты ясый. Нур энергиясе нисбәте RS=0,5 булганда, P2 1203,2 микрон тәшкил итә. Нур энергиясе нисбәте RS=0,67 һәм 1,5 булганда, P2 сизелерлек кими, алар тиешенчә 403,3 микрон һәм 93,6 микрон тәшкил итә. Нур энергиясе нисбәте RS=2 булганда, тоташу кисемтәсенең эретеп ябыштыру тирәнлеге 1151,6 микрон тәшкил итә.
Параллель нур-энергия нисбәтенең эретеп ябыштыру җөйләре формалашуына йогынтысы
Лазер көче 2,8 кВт булганда, эретеп ябыштыру тизлеге 33 мм/с, дефокус күләме 0 мм һәм нур арасы 1 мм булганда, эретеп ябыштыру өслеге нур энергиясе нисбәтен үзгәртү юлы белән алына (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5, 2, 4). Тышкы кыяфәте рәсемдә күрсәтелгән. RS=2 булганда, эретеп ябыштыру өслегендәге балык кабырчыгы үрнәге чагыштырмача тигез түгел. Башка биш төрле нур энергиясе нисбәте белән алынган эретеп ябыштыру өслеге яхшы формалашкан, һәм тишекләр һәм сиптерү кебек күренерлек кимчелекләр юк. Шуңа күрә, серияле ике нурлы белән чагыштыргандалазер белән эретеп ябыштыру, параллель ике нурлы кулланып эретеп ябыштыру өслеге тигезрәк һәм матуррак була. RS=0,25 булганда, эретеп ябыштыруда бераз түбәнлек барлыкка килә; нур энергиясе нисбәте әкренләп артканда (RS=0,5, 0,67 һәм 1,5), эретеп ябыштыру өслеге тигез була һәм төшенкелек барлыкка килми; ләкин, нур энергиясе нисбәте тагын да артканда (RS=1,50, 2,00), ләкин эретеп ябыштыру өслегендә төшенкелекләр барлыкка килә. Нур энергиясе нисбәте RS=0,25, 1,5 һәм 2 булганда, эретеп ябыштыруның кисемтә формасы "шәраб бокалы формасында" була; RS=0,50, 0,67 һәм 1 булганда, эретеп ябыштыруның кисемтә формасы "воронка формасында" була. RS=4 булганда, эретеп ябыштыруның аскы өлешендә ярыклар гына түгел, ә эретеп ябыштыруның урта һәм аскы өлешләрендә дә кайбер тишекләр барлыкка килә. RS=2 булганда, эретеп ябыштыру эчендә зур процесс тишекләре барлыкка килә, ләкин ярыклар барлыкка килми. RS=0,5, 0,67 һәм 1,5 булганда, алюминий эретмәсе ягындагы эретеп ябыштыруның үтеп керү тирәнлеге P2 кечерәк була, һәм эретеп ябыштыруның кисемтәләре яхшы формалашкан һәм ачык эретеп ябыштыру җитешсезлекләре барлыкка килми. Болар параллель ике нурлы лазер белән эретеп ябыштыру вакытында нур энергиясе нисбәтенең дә эретеп ябыштыру үтеп керүенә һәм эретеп ябыштыру җитешсезлекләренә мөһим йогынты ясавын күрсәтә.
Параллель нур – нур аралыгының эретеп ябыштыру җөйләре формалашуына йогынтысы
Лазер көче 2,8 кВт булганда, эретеп ябыштыру тизлеге 33 мм/с, дефокус күләме 0 мм һәм нур энергиясе нисбәте RS=0,67 булганда, рәсемдә күрсәтелгәнчә эретеп ябыштыру өслеге морфологиясен алу өчен нур аралыгын үзгәртегез (d=0,5 мм, 1 мм, 1,5 мм, 2 мм). d=0,5 мм, 1 мм, 1,5 мм, 2 мм булганда, эретеп ябыштыру өслеге шома һәм яссы, формасы матур; эретеп ябыштыруның балык кабырчыгы үрнәге дөрес һәм матур, күренерлек тишекләр, ярыклар һәм башка кимчелекләр юк. Шуңа күрә, дүрт нур аралыгы шартларында эретеп ябыштыру өслеге яхшы формалаша. Моннан тыш, d=2 мм булганда, ике төрле эретеп ябыштыру барлыкка килә, бу ике параллель лазер нурының эрегән күлгә тәэсир итмәвен һәм нәтиҗәле ике нурлы лазер гибрид эретеп ябыштыру барлыкка китерә алмавын күрсәтә. Нур арасы 0,5 мм булганда, эретеп ябыштыру "воронка формасында", алюминий эретмәсе ягындагы эретеп ябыштыруның үтеп керү тирәнлеге P2 712,9 микрон тәшкил итә, һәм эретеп ябыштыру эчендә ярыклар, тишекләр һәм башка кимчелекләр юк. Нур арасы арткан саен, алюминий эретмәсе ягындагы эретеп ябыштыруның үтеп керү тирәнлеге P2 сизелерлек кими. Нур арасы 1 мм булганда, алюминий эретмәсе ягындагы эретеп ябыштыруның үтеп керү тирәнлеге нибары 94,2 микрон тәшкил итә. Нур арасы тагын да арткан саен, эретеп ябыштыру алюминий эретмәсе ягында нәтиҗәле үтеп керү барлыкка китерми. Шуңа күрә, нур арасы 0,5 мм булганда, икеләтә нур рекомбинациясе эффекты иң яхшысы. Нур арасы арткан саен, эретеп ябыштыру җылылыгы кискен кими, һәм ике нурлы лазер рекомбинациясе эффекты әкренләп начарая.
Эретү морфологиясендәге аерма эретү процессында эретелгән бассейнның төрле агым һәм суыту катуы аркасында килеп чыга. Санлы симуляция ысулы эретелгән бассейнның көчәнеш анализын интуитиврак кына түгел, ә эксперименталь чыгымнарны да киметә ала. Түбәндәге рәсемдә бер нурлы ян эретү бассейнындагы үзгәрешләр, төрле урнашулар һәм нокта аралыгы күрсәтелгән. Төп нәтиҗәләргә түбәндәгеләр керә: (1) Бер нурлы эшләү вакытындалазер белән эретеп ябыштыруЭретелгән бассейн чокырының тирәнлеге иң тирән булганда, чокыр җимерелү күренеше күзәтелә, чокыр стенасы тигез түгел, һәм чокыр стенасы янында агым кыры таралышы тигез түгел; эретелгән бассейнның арткы өслеге янында. Яңадан агым көчле, һәм эретелгән бассейн төбендә өскә таба яңадан агым бар; өслек эретелгән бассейнның агым кыры таралышы чагыштырмача тигез һәм әкрен, һәм эретелгән бассейнның киңлеге тирәнлек юнәлеше буенча тигез түгел. Ике нурлы кечкенә тишекләр арасындагы эретелгән бассейнда стенаның кире кайту басымы аркасында бозылу бар.лазер белән эретеп ябыштыру, һәм ул һәрвакыт кечкенә тишекләрнең тирәнлек юнәлеше буенча була. Ике нур арасындагы ара арткан саен, нурның энергия тыгызлыгы бер пиктан икеләтә пик халәтенә әкренләп күчә. Ике пик арасында минималь кыйммәт бар, һәм энергия тыгызлыгы әкренләп кими. (2) Икеләтә нур өченлазер белән эретеп ябыштыру, нокта арасы 0-0,5 мм булганда, эретелгән бассейнның кечкенә тишекләренең тирәнлеге бераз кими, һәм эретелгән бассейнның гомуми агымы бер нурлыга охшаган.лазер белән эретеп ябыштыру; нокта арасы 1 мм дан артык булганда, кечкенә тишекләр тулысынча аерыла, һәм эретеп ябыштыру процессында ике лазер арасында үзара бәйләнеш юк диярлек, бу 1750 Вт куәтле ике рәттән/ике параллель бер нурлы лазер эретеп ябыштыруга тиң. Алдан җылыту эффекты юк диярлек, һәм эрегән бассейн агымы бер нурлы лазер эретеп ябыштыруга охшаган. (3) нокта арасы 0,5-1 мм булганда, кечкенә тишекләрнең стена өслеге ике урында тигезрәк була, кечкенә тишекләрнең тирәнлеге әкренләп кими, һәм төбе әкренләп аерыла. Кечкенә тишекләр һәм өслек эрегән бассейн агымы арасындагы бозылу 0,8 мм тәшкил итә. Иң көчлесе. Серияле эретеп ябыштыру өчен, эрегән бассейнның озынлыгы әкренләп арта, нокта арасы 0,8 мм булганда киңлеге иң зур була, һәм нокта арасы 0,8 мм булганда алдан җылыту эффекты иң ачык күренә. Марангони көченең эффекты әкренләп кими, һәм эрегән бассейнның ике ягына да күбрәк металл сыеклыгы ага. Эретмә киңлеге таралуын тигезрәк итегез. Параллель эретеп ябыштыру өчен, эретелгән бассейнның киңлеге әкренләп арта, һәм озынлыгы максималь 0,8 мм була, ләкин алдан җылыту эффекты юк; Марангони көче аркасында өслек янында яңадан агым һәрвакыт була, һәм кечкенә тишек төбендәге аска таба яңадан агым әкренләп юкка чыга; кисемтә агымы кыры кебек яхшы түгел. Ул рәттән көчле, бозылу эретелгән бассейнның ике ягындагы агымга бик аз тәэсир итә, һәм эретелгән киңлек тигез булмаган.
Бастырып чыгару вакыты: 2023 елның 12 октябре
