Лазерлік дәнекерлеудің негізгі процесінің параметрлері

1) лазерлік қуат. Лазерлік дәнекерлеуде лазерлік энергияның тығыздығы шегі бар, оның астында балқыманың тереңдігі таяз, және осы құнға жеткен немесе асып кеткеннен кейін, балқыманың тереңдігі айтарлықтай артады. Дайындамадағы лазерлік қуаттың тығыздығы тек шекті мәннен асып кеткен кезде ғана (материалға тәуелді), плазмалар пайда болады, бұл терең термиялық дәнекерлеуді тұрақтандыруды белгілейді. Егер лазерлік қуат осы шекті мәннен төмен болса, дайындама тек бетті балқытудан өтеді, яғни дәнекерлеу дәнекерлеу тұрақты жылу беру түріне кіреді. Лазерлік қуаттың тығыздығы кішкентай тесіктің критикалық жағдайына жақын болған кезде, терең тербелістің сыни жағдайында, терең термиялық дәнекерлеу және дәнекерлеуді ауыстыру және дәнекерлеудің тұрақсыз процестеріне айналады, нәтижесінде еріген тереңдікте үлкен ауытқулар пайда болады. Лазер терең термиялық дәнекерлеу кезінде лазерлік қуат 1-суретте көрсетілгендей, ену тереңдігін және дәнекерлеу жылдамдығының тереңдігін басқарады. Балқыманың дәнекерлеу тереңдігі сәуленің тереңдігі тығыздыққа тікелей байланысты және инцидент сәулесінің қуаты мен сәулелік фокустық дақ. Жалпы алғанда, лазер сәулесінің белгілі бір диаметрі үшін, сәуленің тереңдігі сәуленің тереңдігі артады.

2) сәулелік орталық дақ. «Дыбыс» мөлшері - бұл лазерлік дәнекерлеудегі маңызды айнымалылардың бірі, өйткені ол қуаттың тығыздығын анықтайды. Алайда, оның өлшемі жоғары қуатты лазерлер үшін қиындық тудырады, дегенмен көптеген жанама өлшеу әдістері қол жетімді.

Шамдық фокустық дифракцияның шекті мөлшерін жеңіл дифракция теориясынан есептеуге болады, бірақ нақты жер учаскесі электр объектіге қарсы тұруға байланысты есептелген құнынан үлкен. Қарапайым нақты өлшеу әдісі - изотермиялық профиль әдісі, ол қалың қағаздармен полипропилен тақтасын жанып, ендірілгеннен кейін, фокотермиялық профиль әдісі мен перфорацияның диаметрін өлшеу. Бұл әдіс тәжірибеден, лазерлік қуаттың мөлшерін және сәулелік әрекеттің уақытын игеруі керек.

3) материалды сіңіру мәні. Материалмен лазердің сіңуі, мысалы, сіңіру жылдамдығы, шағылысу, термиялық өткізгіштік, балқыту температурасы, булану температурасы және т.б. байланысты, ең бастысы - сіңіру деңгейі.

Материалдың сіңіру жылдамдығына әсер ететін факторлар екі аспектіні қамтиды: біріншіден, материалдың кедергісі. Материалдың жылтыратылған бетінің жоғарылауын өлшегеннен кейін, материалды сіңіру деңгейі кедергілік коэффициентінің квадрат түбіріне пропорционал болып табылатындығы анықталды, ол өз кезегінде температурамен әр түрлі болады; Екіншіден, материалдың беткі күйі (немесе аяқтау) сәуленің сіңу деңгейіне әсер етеді, осылайша дәнекерлеу әсеріне айтарлықтай әсер етеді.

СО2 лазер шығаратын толқын ұзындығы әдетте, әдетте, 10,6 мкк, шыны, резеңке, резеңке, резеңке, пластик және басқа да металлургия, оның сіңірген температурасындағы металл материалдар өте нашар, ал егер бір рет еріген немесе тіпті буланғанға дейін, оның сіңуі күрт өсті. Материалды сәулеге сіңіруді жақсарту үшін беттік жабын немесе беттік қапталған оксидті пленка әдісін қолдану өте тиімді.

4) дәнекерлеу жылдамдығы. Дәнекерлеу жылдамдығы балқыманың терең әсерінен үлкен әсер етеді, жылдамдықпен жоғарылайды, бірақ жылдамдық таяз, бірақ жылдамдық тым төмен және материалдың шамадан тыс балқуына әкеледі, ол арқылы дайындама. Сондықтан белгілі бір лазерлік қуат пен белгілі бір материалдың белгілі бір қалыңдығы дәнекерлеу жылдамдығының қолайлы спектріне ие, ал сәйкес жылдамдық мәнін балқыманың максималды мәні болған кезде алуға болады. 2-суретте дәнекерлеу жылдамдығы мен 1018 болаттың еріген тереңдігі арасындағы байланыс береді.

5) қорғаныс газы. Лазерлік дәнекерлеу процесі бетті тотығуға қарамастан, кейбір материалдарды алдын-ала дәнекерлеу үшін инертті газды жиі қолданады, содан кейін қорғаныс деп санамайды, бірақ сонымен қатар көптеген қолданбалар гелий, аргон, азотты және басқа да газдар, өйткені дәрілік зат кезінде тотығудан бастап, тотығудан қорғайды.

Гелий оңай иондалған емес (ионизация энергиясы жоғары), лазердің және сәулелік энергияны кедергісіз дайындаманың бетіне жетуіне мүмкіндік береді. Бұл лазерлік дәнекерлеуде қолданылатын ең тиімді экрандық газ, бірақ қымбатырақ.

Аргон арзан және тығыз, сондықтан ол жақсы қорғайды. Алайда, ол жоғары температуралы металл плазмалық ионизацияға сезімтал, ол сәуленің бөлігін дайындаманы, дәнекерлеуге арналған тиімді лазерлік қуатты азайтады, сонымен қатар дәнекерлеу жылдамдығы мен балқыманың тереңдігін төмендетеді. Дәнекерленген бөліктің беті гелийден қорғауға қарағанда аргон қорғауымен тегіс болады.

Азот - бұл ең арзан экстрематикалық газ, бірақ ол тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеудің кейбір түрлеріне жарамайды, негізінен металлургиялық проблемаларға, мысалы, сіңіру, олар кейде айналым аймағында кеуектілікті шығарады.

Қалқан газды қолданудың екінші рөлі - бұл фокустау объективі - металл бумен ластанудан және сұйық балқыт тамшыларын шашыратудан қорғау. Бұл әсіресе жоғары қуатты лазерлік дәнекерлеуде, мұнда шығарылған зат өте күшті болады.

Қалқан газдың үшінші функциясы - бұл жоғары қуатты лазер дәнекерлеуімен шығарылған плазмалық қалқаншаны таратуда тиімді. Металл буы лазер сәулесін сіңіреді және ионизаторларды жасайды, ал ионизаторлар, ал металл будың айналасындағы газды ыстықтан иондалған. Егер плазма тым көп болса, лазер сәулесін плазмадан белгілі бір дәрежеде тұтынады. Жұмыс бетіне екінші энергия ретінде плазманың болуы ерігеннен және дәнекерлеу бассейнінің тереңдігінен тұрады. Электрондық инфршация деңгейі плазмадағы электронды тығыздықты азайту үшін электрон-ион және бейтарап-атомдардың үш дене қақтығыстарын көбейту арқылы ұлғайтылды. Бейтарап атом, соқтығысу жиілігі неғұрлым көп болса, соғұрлым күрделі мөлшерлеме соғұрлым жоғары; Екінші жағынан, газдың иондауына байланысты электрон тығыздығын арттырмау үшін, басқа да иондау энергиясы ғана.

Кестеден көрінетіндей, плазмалық бұлт мөлшері қолданылатын қорғаныс газымен, гелий, одан кейін азотпен, одан кейін азотпен және argon қолданылған кезде әр түрлі болады. Плазмалық мөлшері, еріген тереңдігі. Бұл айырмашылықтың себебі алдымен газ молекулаларының иондалуының әр түрлі дәрежесіне, сондай-ақ қорғаныс газдарының әр түрлі тығыздығынан туындаған металл будың тарылуының өзгеруіне байланысты.

Гелий - бұл ең аз иондалған және ең аз тығыз, және ол металл буынды балқытылған металл бассейнінен тез арада жібереді. Сондықтан, гелийді қорғайтын газ ретінде қолдану плазманы басуды барынша арттыруға, осылайша балқыманың тереңдігін арттырады және дәнекерлеу жылдамдығын арттырады; Оның жеңіл салмағы мен қашып кету қабілетіне байланысты кеуектілікті тудыру оңай емес. Әрине, біздің дәнекерлеу нәтижелерімізден қорғаудың нәтижелері аргон газымен әсері жаман емес.

Төмен дәнекерлеу жылдамдығы аймағында балқыманың тереңдігі бойынша плазмалық бұлт ең айқын. Дәнекерлеу жылдамдығы жоғарылаған кезде оның әсері әлсірейді.

Қорғаныс газы саптаманың ашылуы арқылы, жұмыс бөлігіне жету үшін белгілі бір қысымда шығарылады. Саңылаудың гидродинамикалық пішіні және розетканың диаметрінің мөлшері өте маңызды. Бүрікілген қалқан газын дәнекерлеу бетін жабу үшін жеткілікті үлкен болуы керек, бірақ линзаны тиімді қорғау үшін және металл бумен ластануды немесе металдың линзиялық зақымдануын болдырмау үшін, саптаманың өлшемі де шектеулі болуы керек. Ағындық мөлшерлемені бақылау керек, әйтпесе, қорғайтын газдың ламинар ағымы турбулентті және атмосфера балқытылған бассейнге араласады, ақырында кеуектілік қалыптастырады.

Қорғаныс әсерін жақсарту үшін қосымша бүйірлік үрлеу әдісі, яғни кішкене диаметрлі саптама белгілі бір бұрышқа белгілі бір бұрышқа тікелей балқытылған дәнекерлеу саңылауы болады. Қалқан газы дайындаманың бетіндегі плазмалық бұлтты ғана басып, сонымен қатар плазманың бұлтына әсер етеді, сонымен қатар шұңқырға әсер етеді, сонымен қатар кішкене тесіктің пайда болуы, одан әрі терменің тереңдігін жоғарылатады және тереңірек және кеңейтілген дақылдарды алу қажет. Алайда, бұл әдіс газ ағынының мөлшері мен бағытын нақты бақылауды қажет етеді, әйтпесе турбуленттілікті шығару оңай және еріген бассейнге зақым келтіруі мүмкін, нәтижесінде дәнекерлеу процедурасы қиынға соғады.

6) линзаның рентсиялық ұзындығы. Дәнекерлеу, әдетте, лазерлік конвергенцияны, жалпы таңдауды 63 ~ 254 мм (2.5 »~ 10 « 10 ») линзаның фокустық ұзындығы бойынша бағыттау үшін қолданылады. Оқалған дақтардың мөлшері фокустық ұзындығына пропорционалды, фокустық ұзындығы қысқа, бұл жерді кішірейтіңіз. Бірақ фокустық тереңдікке де әсер етеді, яғни фокустық тереңдік фокустық ұзындығымен бір уақытта артады, бірақ қысқа фокустық тереңдікті жақсарта алады, бірақ фокустық тереңдікке байланысты линза мен дайындаманың арасындағы қашықтық неғұрлым көп болуы керек, ал балқу тереңдігі үлкен емес. Дәнекерлеу процесінде пайда болған аптаның әсерінен, нақты дәнекерлеу, нақты дәнекерлеу, нүкте (5 »). Кішкентай тесік әсері.

Лазерлі қуат 2 кВт-қадан асқан кезде, әсіресе, әсіресе, оптикалық жүйені қалыптастыру үшін арнайы оптикалық материалдарды қолданған кезде, фокустаушы объективке зақым келтіру үшін, көбінесе рефлектор үшін жылтыратылған мыс айнаны қолданады. Тиімді салқындатуға байланысты, көбінесе биік лазер сәулесі үшін ұсынылады.

7) фокустық позиция. Дәнекерлеу, қуаттың жеткілікті тығыздығын сақтау үшін, фокустық ұпай позициясы өте маңызды. Жабдықтың беткі қабатына қатысты фокустық нүктенің өзгеруі дәнекерлі ені мен тереңіне тікелей әсер етеді. 3-суретте фокустық нүкте позициясының 1018 болаттың балқыма және тігісінің еніне әсері көрсетілген. Көптеген лазерлік дәнекерлеу қосымшаларында, фокустық нүкте әдетте, әдетте, еритін балқыманың тереңдігінің шамамен 1/4 бөлігін дайындаманың бетінен төмен орналастырады.

8) лазерлік сәулелік позиция. Лазер әр түрлі материалдарды дәнекерлеу кезінде лазерлік сәуленің орналасуы, әсіресе, бүркеншіктердің буындарында, әсіресе, тізе буындарыдан гөрі, бұрынғы буындардан тұрады. Мысалы, болат берілістер болған кезде, болаттан жасалған берілістер жұмсақ болаттан жасалған барабандарға дәнекерленген, лазер сәулесінің орналасуы дұрыс бақылауы дұрыс, негізінен төмен көміртекті компоненті бар, оларда жарықтандырылған төзімділігі бар. Кейбір қосымшаларда дәнекерленген дайындаманың геометриясы лазер сәулесін бұрышпен ажыратады. Сәулелік осьтер мен бірлескен жазықтық арасындағы дефляция бұрышы 100 градусқа дейін болса, лазер энергиясының сіңуіне әсер етпейді.

9) лазерлік қуаттың кезең-кезеңімен және аяқталу нүктесі, біртіндеп құлдырауды бақылау. Терең термиялық дәнекерлеу, дәнекерлеу тереңдігіне қарамастан, кішкене тесіктердің құбылысы әрқашан бар. Дәнекерлеу процесі тоқтатылған кезде және қуат қосқышы сөнген кезде, кратер дәнекерлеудің соңында пайда болады. Сонымен қатар, лазерлік дәнекерлеу қабаты бастапқы дәнекерлеу кезінде, лазер сәулесінің шамадан тыс сіңуі, нәтижесінде дәнекерлеудің кеуектілігі немесе кеуектілігі пайда болады.

Жоғарыда аталған құбылыстардың алдын алу үшін қуат басталу және тоқтату нүктелері реттегіш қуатқа дейін бағдарламаланған болуы мүмкін, яғни басталу қуаты қысқа уақыт ішінде нөлден жоғары көтерілуі мүмкін, яғни дәнекерлеу уақыты реттелген, алайда қуат біртіндеп, қуат біртіндеп азаяды.