салттуу ширетүү технологиясы менен салыштырганда,лазер менен ширетүүширетуунун тактыгы, эффективдуулугу, ишенимдуулугу, автоматташтыруу жана башка аспектилери боюнча тецдешсиз артыкчылыктарга ээ. Акыркы жылдары автомобиль, энергетика, электроника жана башка тармактарда тез өнүгүп, 21-кылымдын эң келечектүү өндүрүш технологияларынын бири болуп саналат.
1. Кош нурга сереп салуулазер менен ширетүү
Кош нурлуулазер менен ширетүүбир эле лазерди ширетүү үчүн эки өзүнчө жарык нурларына бөлүү үчүн оптикалык ыкмаларды колдонуу же CO2 лазер, Nd: YAG лазер жана жогорку кубаттуулуктагы жарым өткөргүч лазер сыяктуу эки түрдүү лазерди бириктирүү. Баарын бириктирсе болот. Негизинен лазер менен ширетүүнүн монтаждоо тактыгына ыңгайлашуусун чечүү, ширетүүчү процесстин туруктуулугун жогорулатуу жана ширетүүнүн сапатын жогорулатуу сунуш кылынды. Кош нурлуулазер менен ширетүүнурдун энергия катышын, нур аралыгын, ал тургай, эки лазер нурларынын энергия бөлүштүрүү үлгүсүн өзгөртүү менен ширетүүчү температура талаасын ыңгайлуу жана ийкемдүү түрдө жөнгө сала алат, ачкыч тешигинин бар үлгүсүн жана эриген бассейндеги суюк металлдын агымынын үлгүсүн өзгөртүү. Ширетүү процесстеринин кеңири тандоосун камсыз кылат. Бул чоң артыкчылыктарга гана ээ эмеслазер менен ширетүүөтүү, тез ылдамдык жана жогорку тактык, бирок ошондой эле кадимки материалдар менен ширетүү кыйын болгон материалдар жана муундар үчүн ылайыктуулазер менен ширетүү.
Кош нурлуу үчүнлазер менен ширетүү, биз адегенде кош нурлуу лазердин ишке ашыруу ыкмаларын талкуулайбыз. Комплекстүү адабияттар кош нурлуу ширетүүгө жетишүүнүн эки негизги жолу бар экенин көрсөтүп турат: берүү фокустоо жана чагылдыруу фокустоо. Тактап айтканда, бири күзгүлөрдү фокустоо жана күзгүлөрдү коллимациялоо аркылуу эки лазердин бурчун жана аралыктарын тууралоо аркылуу жетишилет. Экинчиси лазер булагын колдонуу жана андан кийин кош нурларга жетүү үчүн чагылдыруучу күзгүлөр, трансмиссивдүү күзгүлөр жана клин түрүндөгү күзгүлөр аркылуу фокустоо аркылуу ишке ашат. Биринчи ыкма үчүн, негизинен, үч түрү бар. Биринчи форма эки лазерди оптикалык була аркылуу бириктирүү жана аларды бир коллимациялоочу күзгү жана фокустоочу күзгү астында эки башка нурга бөлүү. Экинчиси, эки лазер лазердик нурларды өздөрүнүн ширетүүчү баштары аркылуу чыгарат жана ширетүүчү баштардын мейкиндик абалын жөнгө салуу менен кош нур түзүлөт. Үчүнчү ыкма - лазер нуру адегенде эки күзгүдөн 1 жана 2 аркылуу бөлүнөт, андан кийин тиешелүүлүгүнө жараша эки фокустоочу күзгү 3 жана 4 менен фокусталат. Эки фокустук тактардын ортосундагы абалды жана аралыкты эки фокустоочу күзгүлөрдүн 3 жана 4 бурчтарын тууралоо аркылуу жөнгө салууга болот. Экинчи ыкма - кош нурларга жетүү үчүн жарыкты бөлүү үчүн катуу абалдагы лазерди колдонуу жана бурчту жана перспективдүү күзгү жана фокустоочу күзгү аркылуу аралык. Төмөндөгү биринчи катардагы акыркы эки сүрөт CO2 лазеринин спектроскопиялык системасын көрсөтөт. Жалпак күзгү клин түрүндөгү күзгүгө алмаштырылып, кош нурлуу параллелдүү жарыкка жетүү үчүн жарыкты бөлүү үчүн фокустоочу күзгүнүн алдына коюлат.
Кош устундарды ишке ашырууну түшүнгөндөн кийин, келгиле, ширетүү принциптерин жана ыкмаларын кыскача тааныштыра кетели. Кош нурдалазер менен ширетүүпроцессинде үч жалпы нур түзүлүшү бар, атап айтканда сериялык жайгашуу, параллелдүү жайгашуу жана гибриддик түзүлүш. кездеме, башкача айтканда, ширетүүчү багытта да, ширетүүчү вертикалдуу багытта да аралык бар. Сүрөттүн акыркы сабында көрсөтүлгөндөй, сериялык ширетүү процессинде ар кандай так аралыктар астында пайда болгон кичинекей тешиктердин жана эриген бассейндердин ар кандай формаларына ылайык, аларды андан ары бир эритмелерге бөлүүгө болот. Үч мамлекет бар: бассейн, жалпы эриген бассейн жана бөлүнгөн эриген бассейн. Жалгыз эритүүчү бассейндин жана бөлүнгөн эриген бассейндин мүнөздөмөлөрү жалгыздыкка окшошлазер менен ширетүү, сандык симуляция диаграммасында көрсөтүлгөндөй. Ар кандай түрлөрү үчүн ар кандай процесс эффекттери бар.
Тип 1: Белгилүү бир так аралыкта, эки нур keyholes ошол эле эриген бассейнде жалпы чоң ачкыч тешигин түзөт; 1-түрү үчүн, жарыктын бир шооласы кичинекей тешик түзүү үчүн колдонулат, ал эми жарыктын экинчи нуру ширетүүчү жылуулук менен дарылоо үчүн колдонулат, бул жогорку көмүртектүү болоттун жана эритме болоттун структуралык касиеттерин натыйжалуу жакшыртууга жардам берет.
2-тип: Ошол эле эриген бассейнде тактардын аралыгын көбөйтүү, эки устунду эки көз карандысыз ачкыч тешигине бөлүп, эриген бассейндин агымын өзгөртүү; 2 түрү үчүн, анын функциясы эки электрон нур менен ширетүүгө барабар, Ширетүү чачыранды жана туура эмес фокустук узундукта туура эмес ширетүүнү азайтат.
3-тип: Мындан ары дак аралыгын көбөйтүү жана эки устундун энергетикалык катышын өзгөртүү, ошондуктан эки нурдун бири ширетүү процессинде ширетүүгө чейинки же ширетүүдөн кийинки иштетүүнү аткаруу үчүн жылуулук булагы катары колдонулат, ал эми экинчи нур кичинекей тешиктерди түзүү үчүн колдонулат. 3-түрү үчүн изилдөө эки устун ачкыч тешигин түзөрүн, кичинекей тешиктин кулашы оңой эмес жана ширетүүчү тешикчелерди чыгаруу оңой эмес экенин көрсөттү.
2. Ширетүү процессинин ширетүүчү сапатына тийгизген таасири
Сериялык нур-энергия катышынын ширетүүчү тигиштин пайда болушуна тийгизген таасири
Лазердин күчү 2 кВт болгондо, ширетүү ылдамдыгы 45 мм/с, дефокус көлөмү 0 мм, нурдун аралыгы 3 мм болсо, RS (RS= 0,50, 0,67, 1,50, 2,00) өзгөргөндө ширетүүчү беттин формасы төмөнкүдөй болот: сүрөттө көрсөтүлгөн. Качан RS=0,50 жана 2,00, ширетүүчү бир кыйла даражада чыйратылган жана кадимки балык масштабын үлгүлөрүн түзбөй, ширетүүчүнүн четине көбүрөөк чачырайт. Себеби, нурдун энергия катышы өтө кичине же өтө чоң болгондо, лазер энергиясы өтө топтолуп, ширетүүдө лазер тешиги олуттуу термелүүгө алып келет жана буунун артка кайтуу басымы эриген заттын сыртка чыгышына жана чачырашына себеп болот. эритилген бассейндеги металлды бассейн; Ашыкча жылуулук киргизүү алюминий эритмеси жагындагы эриген бассейндин өтүү тереңдигине алып келет, бул оордуктун таасири астында депрессияга алып келет. RS = 0,67 жана 1,50 болгондо, ширетүүчү бетиндеги балык масштабынын үлгүсү бирдей болуп, ширетүүчү форма сулуураак жана ширетүүчү бетинде көрүнгөн ширетүүчү ысык жаракалар, тешикчелер жана башка ширетүүчү кемчиликтер жок. Ар түрдүү нурлардын энергия катышы RS менен ширетүүчү кесилиштердин формалары сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Ширетүүлөрдүн кесилиши типтүү "шарап айнек формасында" болуп, ширетүүчү процесс лазердик терең кирүүчү ширетүүчү режимде жүргүзүлөрүн көрсөтүп турат. RS алюминий эритмеси тарабында ширетүүчү P2 кирүү тереңдигине маанилүү таасир этет. Нур энергиясынын катышы RS=0,5 болгондо, P2 1203,2 микронду түзөт. Нур энергиясынын катышы RS=0,67 жана 1,5 болгондо, P2 кыйла азаят, алар тиешелүүлүгүнө жараша 403,3 микрон жана 93,6 микронду түзөт. Нур энергиясынын катышы RS=2 болгондо, бириктирилген кесилишинин ширетүү тереңдиги 1151,6 микронду түзөт.
Параллель нур-энергия катышынын ширетүүчү тигиштин пайда болушуна тийгизген таасири
Лазердин күчү 2,8 кВт болгондо, ширетүү ылдамдыгы 33 мм/с, дефокустун көлөмү 0 мм, нурдун аралыгы 1 мм болсо, ширетүүчү бет нурдун энергия катышын өзгөртүү жолу менен алынат (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5). , 2, 4) Сырткы көрүнүшү сүрөттө көрсөтүлгөн. Качан RS=2, ширетүүчү бетиндеги балык масштабынын үлгүсү салыштырмалуу туура эмес. Башка беш түрдүү нур энергия катышы менен алынган ширетүүчү бети жакшы түзүлгөн, жана тешикчелер жана чачыратуу сыяктуу эч кандай көрүнгөн кемчиликтери бар. Ошондуктан, сериялык кош нур менен салыштыргандалазер менен ширетүү, параллелдүү кош устундарды колдонуу менен ширетүүчү бети бир калыпта жана кооз. RS=0,25 болгондо ширетүүдө бир аз депрессия болот; нурдун энергиялык катышы бара-бара көбөйгөн сайын (RS=0,5, 0,67 жана 1,5) ширетүүчүнүн бети бир калыпта болот жана депрессия пайда болбойт; бирок нурдун энергия катышы андан ары жогорулаганда (RS=1,50, 2,00), бирок ширетүүчүнүн бетинде депрессиялар пайда болот. Нур энергиясынын катышы RS=0,25, 1,5 жана 2 болгондо, ширетүүчүнүн кесилишинин формасы "шарап стакан сымал" болот; RS=0,50, 0,67 жана 1 болгондо ширетүүчүнүн кесилишинин формасы “воронка сымал” болот. RS=4 болгондо ширетүүчүнүн түбүндө жаракалар гана эмес, орто жана төмөнкү бөлүгүндө да кээ бир тешикчелер пайда болот. RS=2 болгондо ширетүүчүнүн ичинде чоң процесстик тешикчелер пайда болот, бирок эч кандай жаракалар пайда болбойт. RS=0,5, 0,67 жана 1,5 болгондо алюминий эритмеси жагындагы ширетүүчүнүн P2 өтүү тереңдиги азыраак, ал эми ширетүүчүнүн туурасынан кесилиши жакшы калыптанат жана ачык ширетүү кемчиликтери пайда болбойт. Булар параллелдүү кош нурлуу лазер ширетүү учурунда нурдун энергия катышы да ширетүүчү кирүүгө жана ширетүүчү кемчиликтерге маанилүү таасирин тийгизерин көрсөтүп турат.
Параллель нур – нурлардын аралыктарынын ширетүүчү тигиштин пайда болушуна таасири
Лазердин күчү 2,8 кВт болгондо, ширетүү ылдамдыгы 33 мм / с, дефокустун көлөмү 0 мм, нурдун энергия катышы RS = 0,67 болсо, алуу үчүн нур аралыгын өзгөртүңүз (d = 0,5 мм, 1 мм, 1,5 мм, 2 мм) сүрөттө көрсөтүлгөндөй ширетүүчү беттин морфологиясы. d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm болгондо, ширетүүчүнүн бети жылмакай жана тегиз болуп, формасы кооз болот; ширетүүчү балык масштабдуу үлгүсү үзгүлтүксүз жана кооз, эч кандай көзгө көрүнгөн тешикчелер, жаракалар жана башка кемчиликтери жок. Ошондуктан, төрт устун аралык шарттарында, ширетүүчү бети жакшы түзүлгөн. Мындан тышкары, d = 2 мм болгондо, эки башка ширетүүчү түзүлөт, бул эки параллелдүү лазер нурлары мындан ары эриген бассейнде иштебей тургандыгын жана эффективдүү кош нурлуу лазер гибриддик ширетүүнү түзө албастыгын көрсөтөт. Нур аралыгы 0,5 мм болгондо, ширетүүчү "воронка сымал" болот, алюминий эритмеси жагындагы ширетүүнүн P2 кириш тереңдиги 712,9 микронду түзөт жана ширетүүчүнүн ичинде эч кандай жаракалар, тешикчелер жана башка кемчиликтер жок. Нур аралыгы көбөйгөн сайын, алюминий эритмеси жагындагы ширетүүчүнүн P2 өтүү тереңдиги кыйла төмөндөйт. Нур аралыгы 1 мм болгондо алюминий эритмеси жагындагы ширетүүчүнүн кириш тереңдиги 94,2 микронду гана түзөт. Нур аралыгы дагы көбөйгөн сайын ширетүүчү алюминий эритмесинин тарабында эффективдүү өтүүнү пайда кылбайт. Ошондуктан, нур аралыгы 0,5 мм болгондо, кош нурлуу рекомбинация эффектиси эң жакшы. Нур аралыгы өскөн сайын, ширетүүчү жылуулук киргизүү кескин азайып, эки нурлуу лазердин рекомбинация эффектиси бара-бара начарлайт.
Ширетүүчү морфологиядагы айырма ширетүүчү процессте эриген бассейндин агымынын жана муздатуусунун ар түрдүү болушунан келип чыгат. Сандык симуляция ыкмасы эриген бассейндин стресс анализин интуитивдик кылып гана тим болбостон, эксперименталдык чыгымды да азайтат. Төмөндөгү сүрөттө бир нур, ар кандай түзүлүштөр жана так аралыктары менен каптал эритме бассейниндеги өзгөрүүлөр көрсөтүлгөн. Негизги тыянактар төмөнкүлөрдү камтыйт: (1) бир нурдун учурундалазер менен ширетүүпроцесс, эриген бассейндин тешигинин тереңдиги эң терең, тешиктин кыйрашы көрүнүшү бар, тешик дубалы туура эмес, тешик дубалынын жанында агым талаасынын бөлүштүрүлүшү бирдей эмес; эриген бассейндин арткы бетине жакын рефлексия күчтүү, эриген бассейндин түбүндө өйдө карай кайра агып чыгуу бар; беттик эриген бассейндин агым талаасынын бөлүштүрүлүшү салыштырмалуу бирдей жана жай, ал эми эриген бассейндин туурасы тереңдик багыты боюнча бирдей эмес. Кош нурдагы кичинекей тешиктердин ортосундагы эриген бассейнде дубалдын артка кайтуу басымынан улам бузулуу бар.лазер менен ширетүү, жана ал ар дайым кичинекей тешиктердин тереңдик багыты боюнча бар. Эки нурдун ортосундагы аралык өскөн сайын нурдун энергия тыгыздыгы акырындык менен бир чокудан кош чоку абалына өтөт. Эки чокунун ортосунда минималдуу маани бар жана энергиянын тыгыздыгы бара-бара азаят. (2) кош устундуу үчүнлазер менен ширетүү, так аралыгы 0-0,5 мм болгондо, эриген бассейндин кичинекей тешиктеринин тереңдиги бир аз төмөндөйт жана жалпы эриген бассейндин агымынын жүрүм-туруму бир нурлууга окшош.лазер менен ширетүү; тактардын аралыгы 1ммден жогору болгондо, майда тешиктер толугу менен ажырап, ширетүү процессинде эки лазердин ортосунда дээрлик эч кандай өз ара аракеттенишпейт, бул 1750 Вт кубаттуулуктагы эки катар/эки параллелдүү бир нурлуу лазер ширетүүсүнө барабар. дээрлик эч кандай алдын ала жылытуу таасири бар, жана эриген бассейн агымы жүрүм-турум бир нурлуу лазер ширетүүчү окшош. (3) так аралыгы 0.5-1mm болгондо, кичинекей тешиктердин дубалдын бети эки уюштуруу тегиз болуп, кичинекей тешиктердин тереңдиги акырындык менен төмөндөйт, ал эми түбү акырындык менен бөлүнөт. Майда тешиктер менен жер үстүндөгү эриген бассейндин агымынын ортосундагы бузуу 0,8 мм. Эң күчтүү. Сериялык ширетүү үчүн, эриген бассейндин узундугу акырындык менен көбөйөт, туурасы так аралыгы 0,8 мм болгондо эң чоң болот, ал эми алдын ала ысытуу эффектиси тактардын аралыгы 0,8 мм болгондо ачык-айкын болот. Марангони күчүнүн таасири акырындык менен алсырап, эриген бассейндин эки тарабына көбүрөөк металл суюктугу агып кетет. Эритме туурасын бөлүштүрүүнү бир калыпта кылыңыз. Параллелдүү ширетүү үчүн, эриген бассейндин туурасы бара-бара көбөйүп, узундугу 0,8 мм максималдуу, бирок алдын ала ысытуу эффектиси жок; марангони күчү менен шартталган беттин жанындагы кайра агым ар дайым бар, ал эми кичинекей тешиктин түбүндө ылдыйга карай кайра агып бара-бара жок болот; кесилишинин агым талаасы анчалык жакшы эмес Ал катар күчтүү, бузулуу эриген бассейндин эки тарабындагы агымга дээрлик таасирин тийгизбейт жана эриген туурасы бирдей эмес бөлүштүрүлөт.
Посттун убактысы: 2023-жылдын 12-октябрына чейин
