Mwingiliano kati ya laser na nyenzo unahusisha matukio mengi ya kimwili na sifa. Nakala tatu zifuatazo zitaanzisha matukio matatu muhimu ya kimwili yanayohusiana na mchakato wa kulehemu laser ili kuwapa wenzake ufahamu wazi wamchakato wa kulehemu laser: kugawanywa katika kiwango cha kunyonya laser na mabadiliko katika hali, plasma na athari keyhole. Wakati huu, tutasasisha uhusiano kati ya mabadiliko katika hali ya leza na nyenzo na kiwango cha kunyonya.
Mabadiliko ya hali ya jambo yanayosababishwa na mwingiliano kati ya laser na nyenzo
Usindikaji wa laser wa vifaa vya chuma unategemea hasa usindikaji wa joto wa madhara ya photothermal. Wakati mionzi ya laser inatumiwa kwenye uso wa nyenzo, mabadiliko mbalimbali yatatokea katika eneo la uso wa nyenzo kwa wiani tofauti wa nguvu. Mabadiliko haya ni pamoja na kupanda kwa joto la uso, kuyeyuka, kuyeyuka, uundaji wa mashimo muhimu, na uzalishaji wa plasma. Aidha, mabadiliko katika hali ya kimwili ya eneo la uso wa nyenzo huathiri sana ngozi ya nyenzo ya laser. Kwa kuongezeka kwa msongamano wa nguvu na wakati wa hatua, nyenzo za chuma zitapitia mabadiliko yafuatayo katika hali:
Wakatinguvu ya lasermsongamano ni wa chini (<10 ^ 4w/cm ^ 2) na muda wa mnururisho ni mfupi, nishati ya laser inayofyonzwa na chuma inaweza tu kusababisha joto la nyenzo kupanda kutoka kwenye uso hadi ndani, lakini awamu imara bado haijabadilika. . Inatumika zaidi kwa matibabu ya ugumu wa sehemu na ubadilishaji wa awamu, na zana, gia, na fani zikiwa nyingi;
Kwa kuongezeka kwa wiani wa nguvu ya laser (10 ^ 4-10 ^ 6w/cm ^ 2) na kuongeza muda wa mionzi, uso wa nyenzo huyeyuka polepole. Nishati ya pembejeo inapoongezeka, kiolesura cha kioevu-imara husogea hatua kwa hatua kuelekea sehemu ya kina ya nyenzo. Utaratibu huu wa kimwili hutumiwa hasa kwa ajili ya kurekebisha uso, aloi, kufunika, na kulehemu conductivity ya mafuta ya metali.
Kwa kuongeza zaidi msongamano wa nguvu (> 10 ^ 6w/cm ^ 2) na kuongeza muda wa hatua ya leza, uso wa nyenzo hauyeyuki tu bali pia huyeyuka, na vitu vilivyovukizwa hukusanyika karibu na uso wa nyenzo na ionize hafifu kuunda plasma. Plasma hii nyembamba husaidia nyenzo kunyonya laser; Chini ya shinikizo la mvuke na upanuzi, uso wa kioevu huharibika na kuunda mashimo. Hatua hii inaweza kutumika kwa ajili ya kulehemu laser, kwa kawaida katika splicing mafuta conductivity kulehemu ya uhusiano micro ndani ya 0.5mm.
Kwa kuongeza zaidi msongamano wa nguvu (> 10 ^ 7w/cm ^ 2) na kuongeza muda wa mnururisho, uso wa nyenzo hupitia mvuke wenye nguvu, na kutengeneza plasma yenye shahada ya juu ya ionization. Plasma hii mnene ina athari ya kinga kwenye laser, inapunguza sana msongamano wa nishati ya tukio la laser kwenye nyenzo. Wakati huo huo, chini ya nguvu kubwa ya mmenyuko wa mvuke, mashimo madogo, yanayojulikana kama mashimo ya funguo, huundwa ndani ya chuma kilichoyeyuka, Uwepo wa mashimo muhimu ni manufaa kwa nyenzo kunyonya laser, na hatua hii inaweza kutumika kwa fusion ya kina ya laser. kulehemu, kukata na kuchimba visima, ugumu wa athari, nk.
Chini ya hali tofauti, urefu tofauti wa mionzi ya laser kwenye vifaa tofauti vya chuma itasababisha maadili maalum ya wiani wa nguvu katika kila hatua.
Kwa upande wa ngozi ya laser na vifaa, vaporization ya vifaa ni mpaka. Wakati nyenzo haifanyi mvuke, iwe katika awamu imara au kioevu, ngozi yake ya laser inabadilika polepole tu na ongezeko la joto la uso; Mara nyenzo inapoyeyuka na kutengeneza plazima na vishimo muhimu, ufyonzaji wa nyenzo wa leza utabadilika ghafla.
Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2, kiwango cha kunyonya kwa leza kwenye uso wa nyenzo wakati wa kulehemu leza hutofautiana kulingana na msongamano wa nguvu za leza na joto la uso wa nyenzo. Wakati nyenzo hazijayeyuka, kiwango cha kunyonya cha nyenzo kwa laser huongezeka polepole na ongezeko la joto la uso wa nyenzo. Wakati msongamano wa nguvu ni mkubwa kuliko (10 ^ 6w/cm ^ 2), nyenzo huyeyuka kwa nguvu, na kutengeneza tundu la funguo. Laser huingia kwenye shimo la ufunguo kwa tafakari nyingi na kunyonya, na kusababisha ongezeko kubwa la kiwango cha kunyonya kwa nyenzo kwenye leza na ongezeko kubwa la kina cha kuyeyuka.
Unyonyaji wa Laser kwa Vifaa vya Metal - Wavelength
Kielelezo kilicho hapo juu kinaonyesha mduara wa uhusiano kati ya uakisi, unyonyaji, na urefu wa wimbi wa metali zinazotumika kawaida kwenye joto la kawaida. Katika eneo la infrared, kiwango cha kunyonya hupungua na kuakisi huongezeka kwa ongezeko la urefu wa wimbi. Metali nyingi huakisi kwa nguvu mwanga wa infrared wa 10.6um (CO2) ilhali huakisi mwanga wa infrared wa urefu wa mawimbi wa 1.06um (1060nm). Nyenzo za metali zina viwango vya juu vya kunyonya kwa leza fupi za urefu wa mawimbi, kama vile mwanga wa bluu na kijani.
Unyonyaji wa Laser kwa Nyenzo za Metal - Joto la Nyenzo na Uzito wa Nishati ya Laser
Kwa kuchukua aloi ya alumini kama mfano, wakati nyenzo ni thabiti, kiwango cha ufyonzaji wa leza ni karibu 5-7%, kiwango cha kunyonya kioevu ni hadi 25-35%, na inaweza kufikia zaidi ya 90% katika hali ya tundu la funguo.
Kiwango cha kunyonya kwa nyenzo kwa laser huongezeka kwa joto la kuongezeka. Kiwango cha ngozi cha vifaa vya chuma kwenye joto la kawaida ni cha chini sana. Joto linapoongezeka hadi karibu na kiwango cha kuyeyuka, kiwango chake cha kunyonya kinaweza kufikia 40% ~ 60%. Ikiwa hali ya joto iko karibu na kiwango cha kuchemsha, kiwango chake cha kunyonya kinaweza kufikia 90%.
Unyonyaji wa Laser kwa Nyenzo za Metal - Hali ya uso
Kiwango cha kunyonya cha kawaida kinapimwa kwa kutumia uso wa chuma laini, lakini katika matumizi ya vitendo ya kupokanzwa laser, kwa kawaida ni muhimu kuongeza kiwango cha kunyonya kwa vifaa fulani vya juu vya kutafakari (alumini, shaba) ili kuepuka soldering ya uongo inayosababishwa na kutafakari kwa juu;
Mbinu zifuatazo zinaweza kutumika:
1. Kupitisha michakato ifaayo ya matibabu ya usoni ili kuboresha uakisi wa leza: oxidation ya mfano, ulipuaji mchanga, kusafisha leza, upakaji wa nikeli, upako wa bati, mipako ya grafiti, n.k. vyote vinaweza kuboresha kiwango cha unyonyaji wa nyenzo ya leza;
Msingi ni kuongeza ukali wa uso wa nyenzo (ambayo inafaa kwa tafakari nyingi za laser na kunyonya), na pia kuongeza nyenzo za mipako na kiwango cha juu cha kunyonya. Kwa kunyonya nishati ya leza na kuyeyusha na kuifanya kuwa tete kupitia nyenzo za kiwango cha juu cha kunyonya, joto la leza hupitishwa kwenye nyenzo za msingi ili kuboresha kiwango cha unyonyaji wa nyenzo na kupunguza ulehemu pepe unaosababishwa na hali ya juu ya kuakisi.
Muda wa kutuma: Nov-23-2023
