Ачкыч тешиктердин пайда болушу жана өнүгүшү:
Ачкыч тешигинин аныктамасы: Радиациялык нурлануу 10 ^ 6Вт/см ^ 2 жогору болгондо, материалдын бети лазердин таасири астында эрип, бууланат. Буулануу ылдамдыгы жетиштүү чоң болгондо, пайда болгон буу кайтаруу басымы суюк металлдын беттик тартылуусун жана суюктуктун тартылуу күчүн жеңүүгө жетиштүү болот, ошону менен суюк металлдын бир бөлүгүн сүрүп чыгарып, козголуу зонасындагы эриген көлмө чөгүп, кичинекей чуңкурларды пайда кылат; Жарык нуру кичинекей чуңкурдун түбүнө түздөн-түз таасир этип, металлдын андан ары эрип, газдашына алып келет. Жогорку басымдагы буу чуңкурдун түбүндөгү суюк металлды эриген көлмөнүн четине карай агып, кичинекей тешикти андан ары тереңдетүүнү улантат. Бул процесс уланып, акырында суюк металлда ачкыч тешигине окшош тешик пайда болот. Кичинекей тешиктеги лазер нуру тарабынан пайда болгон металл буусунун басымы суюк металлдын беттик тартылуусу жана тартылуу күчү менен тең салмактуулукка жеткенде, кичинекей тешик мындан ары тереңдебей, тереңдикке туруктуу кичинекей тешикти пайда кылат, бул "кичинекей тешик эффектиси" деп аталат.
Лазер нуру даярдалган бөлүккө салыштырмалуу жылып баратканда, кичинекей тешик бир аз артка ийилген алдыңкы бетти жана арткы бетинде ачык жантайыңкы тескери үч бурчтукту көрсөтөт. Кичинекей тешиктин алдыңкы чети лазердин таасир этүүчү аймагы болуп саналат, жогорку температура жана жогорку буу басымы менен, ал эми арткы четиндеги температура салыштырмалуу төмөн жана буу басымы аз. Бул басым жана температура айырмасы астында эриген суюктук кичинекей тешиктин айланасында алдыңкы учунан арткы учуна чейин агып, кичинекей тешиктин арткы учунда куюн пайда кылат жана акырында арткы четинде катып калат. Лазердик симуляция жана чыныгы ширетүү аркылуу алынган ачкыч тешиктин динамикалык абалы жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөн, Кичинекей тешиктердин морфологиясы жана ар кандай ылдамдыкта жүрүү учурундагы айланадагы эриген суюктуктун агымы.
Кичинекей тешиктердин болушунан улам, лазер нурунун энергиясы материалдын ичине кирип, терең жана кууш ширетүү тигишин түзөт. Лазердин терең кирүү ширетүү тигишинин типтүү кесилиш морфологиясы жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөн. Ширетүү тигишинин кирүү тереңдиги ачкыч тешигинин тереңдигине жакын (тагыраагы, металлографиялык катмар ачкыч тешигинен 60-100 мкм тереңирээк, бир суюк катмар аз). Лазердин энергиясынын тыгыздыгы канчалык жогору болсо, кичинекей тешик ошончолук терең болот жана ширетүү тигишинин кирүү тереңдиги ошончолук чоң болот. Жогорку кубаттуулуктагы лазердик ширетүүдө ширетүү тигишинин максималдуу тереңдикке туурасынын катышы 12:1ге жетиши мүмкүн.
Абсорбцияны талдоолазер энергиясыачкыч тешиги менен
Кичинекей тешиктер жана плазма пайда болгонго чейин, лазердин энергиясы негизинен жылуулук өткөрүмдүүлүгү аркылуу жумуш бөлүкчөсүнүн ички бетине берилет. Ширетүү процесси өткөргүч ширетүүгө кирет (кирүү тереңдиги 0,5 ммден аз) жана материалдын лазердин сиңирүү ылдамдыгы 25-45% ортосунда. Ачкыч тешиги пайда болгондон кийин, лазердин энергиясы негизинен жумуш бөлүкчөсүнүн ички бетине ачкыч тешиги эффектиси аркылуу сиңирилип, ширетүү процесси терең кирүүчү ширетүүгө айланат (кирүү тереңдиги 0,5 ммден ашык), сиңирүү ылдамдыгы 60-90% дан ашышы мүмкүн.
Лазердик ширетүү, кесүү жана бургулоо сыяктуу иштетүүлөрдө лазердин сиңирилишин күчөтүүдө ачкыч тешиктин эффектиси өтө маанилүү ролду ойнойт. Лазердик тешикке кирген лазер нуру тешиктин дубалынан бир нече жолу чагылышуулар аркылуу дээрлик толугу менен сиңип кетет.
Лазердин ачкыч тешигинин ичиндеги энергияны сиңирүү механизми эки процессти камтыйт деп жалпысынан ишенишет: тескери сиңирүү жана Френель сиңирүү.
Кулпу тешигинин ичиндеги басымдын балансы
Лазер менен терең кирип ширетүү учурунда материал катуу бууланууга дуушар болот, ал эми жогорку температурадагы буу тарабынан пайда болгон кеңейүү басымы суюк металлды сыртка чыгарып, кичинекей тешиктерди пайда кылат. Материалдын буу басымынан жана абляция басымынан (буулануу реакциясынын күчү же артка кайтуу басымы деп да аталат) тышкары, беттик тартылуу, тартылуу күчүнөн улам пайда болгон суюктуктун статикалык басымы жана кичинекей тешиктин ичиндеги эриген материалдын агымынан пайда болгон суюктуктун динамикалык басымы да бар. Бул басымдардын арасында кичинекей тешиктин ачылышын буу басымы гана кармап турат, ал эми калган үч күч кичинекей тешикти жабууга аракет кылат. Ширетүү процессинде ачкыч тешиктин туруктуулугун сактоо үчүн, буу басымы башка каршылыктарды жеңип, тең салмактуулукка жетүү үчүн жетиштүү болушу керек, ачкыч тешиктин узак мөөнөттүү туруктуулугун сактайт. Жөнөкөйлүк үчүн, ачкыч тешиктин дубалына таасир этүүчү күчтөр негизинен абляция басымы (металл буусунун артка кайтуу басымы) жана беттик тартылуу деп эсептелет.
Keyhole туруксуздугу
Фон: Лазер материалдардын бетине таасир этип, көп өлчөмдөгү металлдын бууланышына алып келет. Артка кайтуу басымы эриген көлмөгө басым жасап, ачкыч тешиктерин жана плазманы пайда кылат, натыйжада эрүү тереңдиги жогорулайт. Жылдыруу процессинде лазер ачкыч тешиктин алдыңкы дубалына тийет жана лазер материалга тийген жер материалдын катуу бууланышына алып келет. Ошол эле учурда ачкыч тешиктин дубалында масса жоголот жана буулануу суюк металлга басым жасайт, бул ачкыч тешиктин ички дубалынын ылдый карай термелишине жана ачкыч тешиктин түбүнүн айланасында эриген көлмөнүн артына карай жылышына алып келет. Суюк эриген көлмөнүн алдыңкы дубалдан арткы дубалга чейин өзгөрүшүнөн улам, ачкыч тешиктин ичиндеги көлөм тынымсыз өзгөрүп турат. Ачкыч тешиктин ички басымы да ошого жараша өзгөрүп турат, бул чачыраган плазманын көлөмүнүн өзгөрүшүнө алып келет. Плазманын көлөмүнүн өзгөрүшү лазер энергиясын коргоонун, сынуунун жана сиңирүүнүн өзгөрүшүнө алып келет, натыйжада материалдын бетине жеткен лазердин энергиясы өзгөрөт. Бүт процесс динамикалык жана мезгилдүү болуп, акырында араа тиштүү жана толкундуу металлдын тешилишине алып келет жана жылмакай бирдей тешүү ширетүүсү болбойт. Жогорудагы сүрөттө ширетүүнүн борборуна параллель узунунан кесүү жолу менен алынган ширетүүнүн борборунун кесилиши, ошондой эле ачкыч тешиктеринин тереңдигинин өзгөрүшүнүн реалдуу убакыттагы өлчөөсү көрсөтүлгөн.IPG-LDD далил катары.
Ачкыч тешигинин туруктуулук багытын жакшыртуу
Лазер менен терең кирип ширетүү учурунда кичинекей тешиктин туруктуулугу тешиктин ичиндеги ар кандай басымдардын динамикалык тең салмактуулугу менен гана камсыз кылынышы мүмкүн. Бирок, тешиктин дубалынын лазер энергиясын сиңирүүсү жана материалдардын бууланышы, металл буусунун кичинекей тешиктин сыртына чыгарылышы жана кичинекей тешик менен эриген көлмөнүн алдыга жылышы - мунун баары абдан интенсивдүү жана тез процесстер. Айрым процесстик шарттарда, ширетүү процессинин айрым учурларында, жергиликтүү жерлерде кичинекей тешиктин туруктуулугу бузулуп, ширетүү кемчиликтерине алып келиши мүмкүн. Эң типтүү жана кеңири таралгандары - ачкыч тешиктин кулашынан келип чыккан кичинекей тешиктүүлүк кемчиликтери жана чачырандылык;
Ошентип, ачкыч тешикти кантип турукташтыруу керек?
Кулпу тешик суюктугунун термелүүсү салыштырмалуу татаал жана өтө көп факторлорду камтыйт (температура талаасы, агым талаасы, күч талаасы, оптоэлектрондук физика), аларды жөнөкөй эки категорияга кыскача баяндаса болот: беттик тартылуу менен металл буусунун артка кайтуу басымынын ортосундагы байланыш; металл буусунун артка кайтуу басымы ачкыч тешиктердин пайда болушуна түздөн-түз таасир этет, бул ачкыч тешиктердин тереңдиги жана көлөмү менен тыгыз байланышта. Ошол эле учурда, ширетүү процессинде металл буусунун жалгыз өйдө карай кыймылдаган заты катары, ал чачырандылардын пайда болушу менен да тыгыз байланышта; беттик тартылуу эритилген көлмөнүн агымына таасир этет;
Ошентип, лазер менен ширетүү процессинин туруктуулугу эритилген бассейндеги беттик тартылуунун бөлүштүрүү градиентин өтө көп өзгөрүүлөрсүз сактоого көз каранды. Беттик тартылуу температуранын бөлүштүрүлүшүнө, ал эми температуранын бөлүштүрүлүшү жылуулук булагына байланыштуу. Ошондуктан, курама жылуулук булагы жана селкинчектүү ширетүү туруктуу ширетүү процесси үчүн потенциалдуу техникалык багыттар болуп саналат;
Металл буусу жана ачкыч тешиктин көлөмү плазма эффектине жана ачкыч тешиктин тешигинин өлчөмүнө көңүл буруу керек. Тешиги канчалык чоң болсо, ачкыч тешик ошончолук чоң болот жана эритме бассейнинин түбүндөгү термелүүлөрдүн маанисиз болушу, алар ачкыч тешиктин жалпы көлөмүнө жана ички басымдын өзгөрүшүнө салыштырмалуу аз таасир этет; Ошентип, жөнгө салынуучу шакек режиминдеги лазер (шакекче так), лазердик жаа рекомбинациясы, жыштыкты модуляциялоо ж.б. - бул кеңейтилиши мүмкүн болгон багыттардын баары.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 1-декабры
