Лазер менен материалдардын өз ара аракеттенүүсү көптөгөн физикалык кубулуштарды жана мүнөздөмөлөрдү камтыйт. Кийинки үч макала кесиптештерге лазердик ширетүү процессине байланыштуу үч негизги физикалык кубулуш менен тааныштырат.лазердик ширетүү процесси: Лазердик жутуу ылдамдыгы жана абалынын өзгөрүшү, плазма жана Keyhole эффектиси болуп бөлүнөт. Бул жолу биз лазердин абалынын өзгөрүшү менен материалдардын жана жутуу ылдамдыгынын ортосундагы байланышты жаңыртабыз.
Лазер менен материалдардын өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасында заттын абалынын өзгөрүшү
Металл материалдарды лазердик иштетүү негизинен фототермикалык эффекттерди термикалык иштетүүгө негизделген. Лазердик нурлануу материалдын бетине колдонулганда, ар кандай кубаттуулуктун тыгыздыгында материалдын беттик аянтында ар кандай өзгөрүүлөр болот. Бул өзгөрүүлөргө жер бетинин температурасынын көтөрүлүшү, эрүү, буулануу, ачкычтын пайда болушу жана плазманын пайда болушу кирет. Мындан тышкары, материалдын бетинин аянтынын физикалык абалынын өзгөрүшү материалдын лазерди сиңирүүсүнө чоң таасирин тийгизет. кубаттуулуктун тыгыздыгы жана аракет убактысынын өсүшү менен металл материал абалында төмөнкүдөй өзгөрүүлөргө дуушар болот:
Качанлазер күчүтыгыздыгы аз (<10 ^ 4w/cm ^ 2) жана нурлануу убактысы кыска, металл сиңирген лазер энергиясы материалдын температурасынын бетинен ички жагына көтөрүлүшүнө гана алып келиши мүмкүн, бирок катуу фаза өзгөрүүсүз калат. . Ал негизинен бир бөлүгүн күйгүзүү жана фазалык трансформацияны катуулатууну дарылоо үчүн колдонулат, инструменттер, тиштүү механизмдер жана подшипниктердин көпчүлүгү;
Лазердик кубаттуулуктун тыгыздыгынын жогорулашы (10 ^ 4-10 ^ 6w/cm ^ 2) жана нурлануу убактысынын узартылышы менен материалдын бети акырындык менен эрийт. Киреше энергиясы көбөйгөн сайын суюктук-катуу интерфейс акырындык менен материалдын терең бөлүгүн көздөй жылыйт. Бул физикалык процесс негизинен металлдардын үстүн кайра эритүү, легирлөө, каптоо жана жылуулук өткөрүмдүүлүктү ширетүүдө колдонулат.
Кубаттуулуктун тыгыздыгын (>10 ^ 6w/cm ^ 2) андан ары жогорулатуу жана лазердин аракет убактысын узартуу менен материалдын бети эрип гана тим болбостон, бууланат да, бууланган заттар материалдын бетине жакын чогулуп, плазманы пайда кылуу үчүн начар иондошот. Бул жука плазма материалдын лазерди сиңирүүгө жардам берет; буулануу жана кеңейүү басымы астында суюктуктун бети деформацияланып, чуңкурларды пайда кылат. Бул этап лазердик ширетүү үчүн колдонулушу мүмкүн, адатта, 0,5 мм ичиндеги микро байланыштарды бириктирүүчү жылуулук өткөрүмдүүлүктү ширетүүдө.
Андан ары кубаттуулуктун тыгыздыгын (>10 ^ 7w/cm ^ 2) жогорулатуу жана нурлануу убактысын узартуу менен материалдын бети күчтүү бууланууга дуушар болуп, иондошуу даражасы жогору плазманы пайда кылат. Бул тыгыз плазма лазерди коргоочу таасирге ээ болуп, лазердин материалга түшкөн энергиянын тыгыздыгын бир топ азайтат. Ошол эле учурда, чоң буу реакциясынын күчү астында эриген металлдын ичинде көбүнчө ачкыч тешиктери деп аталган кичинекей тешиктер пайда болот, ачкыч тешиктеринин болушу материалдын лазерди сиңирүүсүнө пайдалуу жана бул этап лазердин терең синтези үчүн колдонулушу мүмкүн. ширетүү, кесүү жана бургулоо, сокку менен катуулоо ж.б.
Ар кандай шарттарда, ар кандай металл материалдарына лазердик нурлануунун ар кандай толкун узундуктары ар бир этапта кубаттуулуктун тыгыздыгынын өзгөчө маанилерине алып келет.
Лазердин материалдар менен жутулушу жагынан материалдардын буулануусу чек болуп саналат. Материал катуу же суюк фазада бууланбаганда, анын лазерди жутуусу беттин температурасынын жогорулашы менен жай гана өзгөрөт; Материал бууланып, плазманы жана ачкыч тешиктерин пайда кылгандан кийин, материалдын лазерди сиңирүүсү күтүлбөгөн жерден өзгөрөт.
2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, лазердик ширетүүдө лазердин материалдын бетине сиңүү ылдамдыгы лазердин кубаттуулугунун тыгыздыгына жана материалдын бетинин температурасына жараша өзгөрөт. Материал эрибегенде, материалдын лазерге сиңүү ылдамдыгы материалдын бетинин температурасынын жогорулашы менен акырындык менен өсөт. Кубаттын тыгыздыгы (10 ^ 6w/cm ^ 2) жогору болгондо, материал катуу бууланып, ачкыч тешигин пайда кылат. Лазер бир нече жолу чагылдыруу жана сиңирүү үчүн ачкыч тешигине кирет, натыйжада материалдын лазерге сиңүү ылдамдыгы бир топ жогорулайт жана эрүү тереңдиги бир кыйла жогорулайт.
Металл материалдары менен лазердин жутулушу – толкун узундугу
Жогорудагы сүрөттө бөлмө температурасында кеңири колдонулган металлдардын чагылуусу, абсорбциясы жана толкун узундугунун ортосундагы байланыш ийри сызыгы көрсөтүлгөн. Инфракызыл аймакта жутуу ылдамдыгы төмөндөйт жана толкун узундугунун өсүшү менен чагылтуучулук жогорулайт. Көпчүлүк металлдар 10,6um (CO2) толкун узундугундагы инфракызыл нурду күчтүү чагылдырса, ал эми 1,06ум (1060нм) толкун узундугундагы инфракызыл жарыкты начар чагылдырат. Металл материалдары көк жана жашыл жарык сыяктуу кыска толкун узундуктагы лазерлер үчүн жогорку жутуу ылдамдыгына ээ.
Металл материалдары менен лазердин жутулушу – Материалдын температурасы жана лазердик энергиянын тыгыздыгы
Алюминий эритмесин мисал катары алсак, материал катуу болгондо, лазердин сиңирүү ылдамдыгы 5-7% ды түзөт, суюктуктун сиңүү ылдамдыгы 25-35% га чейин, ал эми ачкыч абалында 90% дан ашат.
Материалдын лазерге сиңүү ылдамдыгы температуранын жогорулашы менен жогорулайт. Металл материалдардын бөлмө температурасында жутуу ылдамдыгы өтө төмөн. Температура эрүү чекитине жакын көтөрүлгөндө, анын жутуу ылдамдыгы 40% ~ 60% жетиши мүмкүн. Температура кайноо чекитине жакын болсо, анын жутуу ылдамдыгы 90% га чейин жетиши мүмкүн.
Металл материалдары менен лазердин жутулушу – беттик абалы
Кадимки жутуу ылдамдыгы жылмакай металл бетинин жардамы менен ченелет, бирок лазердик жылытуу практикалык колдонмолордо, адатта, жогорку чагылуу менен шартталган жалган soldering качуу үчүн кээ бир жогорку чагылдыруу материалдардын (алюминий, жез) жутуу ылдамдыгын жогорулатуу зарыл;
Төмөнкү ыкмаларды колдонсо болот:
1. Лазердин чагылдырылышын жакшыртуу үчүн тиешелүү беттик алдын ала тазалоо процесстерин кабыл алуу: прототиби кычкылдануу, кум менен тазалоо, лазердик тазалоо, никель менен каптоо, калай менен каптоо, графит каптоо, ж.б.
Негизги материалдын бетинин оройлугун жогорулатуу (бул бир нече лазердик чагылууларга жана сиңирүүгө өбөлгө түзөт), ошондой эле жогорку жутуу ылдамдыгы менен каптоочу материалды жогорулатуу. Лазердик энергияны сиңирүү жана жогорку сиңирүү ылдамдыгы материалдары аркылуу аны эрүү жана турукташтыруу менен, лазердик жылуулук материалды жутуу ылдамдыгын жакшыртуу жана жогорку чагылдыруу көрүнүшүнөн улам келип чыккан жасалма ширетүүнү азайтуу үчүн базалык материалга берилет.
Посттун убактысы: Ноябр-23-2023
