Кілттік тесіктердің қалыптасуы және дамуы:
Түйме саңылауының анықтамасы: Радиациялық сәулелену 10 ^ 6Вт/см ^ 2-ден жоғары болғанда, материалдың беті лазердің әсерінен балқып, буланып кетеді. Булану жылдамдығы жеткілікті үлкен болғанда, пайда болған будың кері айналу қысымы сұйық металдың беттік керілуін және сұйық ауырлығын жеңу үшін жеткілікті, осылайша сұйық металдың бір бөлігін ығыстырып, қозу аймағындағы балқыған бассейннің батып, шағын шұңқырлар пайда болуына әкеледі. ; Жарық сәулесі шағын шұңқырдың түбіне тікелей әсер етіп, металдың одан әрі балқып, газдануына әкеледі. Жоғары қысымды бу шұңқыр түбіндегі сұйық металды балқытылған бассейннің шетіне қарай ағуға мәжбүрлейді, бұл шағын тесікті одан әрі тереңдетеді. Бұл процесс жалғасады, сайып келгенде, сұйық металда кілт тесігі тәрізді тесік пайда болады. Кішкентай саңылаудағы лазер сәулесі тудыратын металл буының қысымы сұйық металдың беттік керілуімен және ауырлық күшімен тепе-теңдікке жеткенде, кішкентай тесік енді тереңдемейді және тереңдігі тұрақты шағын тесікті құрайды, ол «кішігірім тесік әсері» деп аталады. .
Лазер сәулесі дайындамаға қатысты қозғалғанда, кішкене тесік сәл артқа қисық алдыңғы жағын және артқы жағында анық көлбеу төңкерілген үшбұрышты көрсетеді. Кішкентай тесіктің алдыңғы шеті - жоғары температура мен жоғары бу қысымы бар лазердің әрекет ету аймағы, ал артқы жиектің бойындағы температура салыстырмалы түрде төмен және бу қысымы аз. Бұл қысым мен температура айырмашылығында балқыған сұйықтық кіші саңылаудың айналасында алдыңғы ұшынан артқы ұшына қарай ағып, кішкене тесіктің артқы жағында құйынды құрайды және соңында артқы шетінде қатып қалады. Лазерлік модельдеу және нақты дәнекерлеу арқылы алынған кілттік саңылаудың динамикалық күйі жоғарыдағы суретте көрсетілген, Кішкентай саңылаулардың морфологиясы және әртүрлі жылдамдықпен жүру кезінде қоршаған балқыған сұйықтықтың ағыны.
Кішкентай саңылаулардың болуына байланысты лазер сәулесінің энергиясы материалдың ішкі бөлігіне еніп, осы терең және тар дәнекерлеу тігісін құрайды. Лазерлік терең ену дәнекерлеу тігісінің көлденең қимасының типтік морфологиясы жоғарыдағы суретте көрсетілген. Дәнекерленген тігістің ену тереңдігі кілттік саңылау тереңдігіне жақын (дәлірек айтсақ, металлографиялық қабат кілттік тесігінен 60-100м тереңірек, бір сұйықтық қабаты кем). Лазер энергиясының тығыздығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым кішігірім тесік тереңірек болады және дәнекерлеу тігісінің ену тереңдігі соғұрлым жоғары болады. Жоғары қуатты лазерлік дәнекерлеуде дәнекерлеу тігісінің максималды тереңдігі мен еніне қатынасы 12:1 жетуі мүмкін.
сіңуін талдаулазер энергиясыкілт тесігі арқылы
Кішкентай саңылаулар мен плазма пайда болғанға дейін лазердің энергиясы негізінен жылу өткізгіштік арқылы дайындаманың ішкі бөлігіне беріледі. Дәнекерлеу процесі өткізгіш дәнекерлеуге жатады (ену тереңдігі 0,5 мм-ден аз) және материалдың лазерді сіңіру жылдамдығы 25-45% құрайды. Кілттік тесік пайда болғаннан кейін, лазердің энергиясы негізінен саңылау әсері арқылы дайындаманың ішкі бөлігімен жұтылады және дәнекерлеу процесі терең ену дәнекерлеуіне айналады (ену тереңдігі 0,5 мм-ден астам), сіңіру жылдамдығы жетуі мүмкін 60-90% жоғары.
Түйме тесігі әсері лазермен дәнекерлеу, кесу және бұрғылау сияқты өңдеу кезінде лазердің сіңуін арттыруда өте маңызды рөл атқарады. Кілттік тесікке түсетін лазер сәулесі саңылау қабырғасынан бірнеше рет шағылысу арқылы толығымен дерлік сіңіріледі.
Кілт саңылауының ішіндегі лазердің энергияны сіңіру механизмі екі процесті қамтиды деп саналады: кері сіңіру және Френельді сіңіру.
Кілт тесігінің ішіндегі қысымды тепе-теңдік
Лазерлік терең ену дәнекерлеу кезінде материал қатты булануға ұшырайды, ал жоғары температуралы бумен пайда болатын кеңейту қысымы сұйық металды шығарып, кішкентай тесіктерді құрайды. Материалдың бу қысымы мен абляция қысымынан (бұлану реакциясы күші немесе кері айналу қысымы деп те аталады) басқа, сонымен қатар беттік керілу, ауырлық әсерінен болатын сұйық статикалық қысым және балқыған материалдың ағыны нәтижесінде пайда болатын сұйықтық динамикалық қысымы бар. шағын тесік. Осы қысымдардың ішінде тек бу қысымы ғана кішкене тесіктің ашылуын сақтайды, ал қалған үш күш кішкентай тесікті жабуға ұмтылады. Дәнекерлеу процесінде кілт саңылауының тұрақтылығын сақтау үшін бу қысымы басқа қарсылықты жеңу және тепе-теңдікке жету үшін жеткілікті болуы керек, кілт саңылауының ұзақ мерзімді тұрақтылығын сақтайды. Қарапайымдылық үшін, әдетте, кілт саңылауының қабырғасына әсер ететін күштер негізінен абляциялық қысым (металл буының кері айналу қысымы) және беттік керілу болып табылады деп есептеледі.
Кілт тесігінің тұрақсыздығы
Анықтама: Лазер материалдардың бетіне әсер етіп, металдың көп мөлшерін буландырады. Қайтару қысымы балқытылған бассейнді басып, кілттер мен плазманы қалыптастырады, нәтижесінде балқу тереңдігі артады. Қозғалыс процесінде лазер кілт тесігінің алдыңғы қабырғасына соғылады, ал лазердің материалға жанасатын орны материалдың қатты булануын тудырады. Сонымен бірге, кілт саңылауының қабырғасы масса жоғалтады, ал булану сұйық металды басатын кері қысымды қалыптастырады, бұл кілт саңылауының ішкі қабырғасының төмен қарай ауытқып, кілт тесігінің түбін айнала қозғалуына әкеледі. балқытылған бассейннің артқы жағы. Сұйық балқыған бассейннің алдыңғы қабырғадан артқы қабырғаға ауытқуына байланысты кілттік саңылау ішіндегі көлем үнемі өзгеріп отырады, кілт саңылауының ішкі қысымы да сәйкесінше өзгереді, бұл шашыраған плазма көлемінің өзгеруіне әкеледі. . Плазма көлемінің өзгеруі лазер энергиясының экрандалуының, сынуының және жұтылуының өзгеруіне әкеледі, нәтижесінде материалдың бетіне жеткен лазер энергиясы өзгереді. Бүкіл процесс динамикалық және периодты болып табылады, сайып келгенде, ара тіс пішінді және толқынды металдың енуіне әкеледі және тегіс бірдей ену дәнекерлеу тігісі жоқ. дәнекерлеу ортасы, сондай-ақ кілттік саңылау тереңдігінің өзгеруін нақты уақыт режимінде өлшеуIPG-Дәлел ретінде LDD.
Кілт саңылауының тұрақтылық бағытын жақсартыңыз
Лазерлік терең ену дәнекерлеу кезінде шағын тесіктің тұрақтылығын тек тесік ішіндегі әртүрлі қысымдардың динамикалық тепе-теңдігімен қамтамасыз етуге болады. Дегенмен, саңылау қабырғасының лазер энергиясын жұтуы және материалдардың булануы, кіші саңылаудан тыс металл буының лақтырылуы, кіші саңылау мен балқытылған бассейннің алға жылжуы - барлығы өте қарқынды және жылдам процестер. Белгілі бір технологиялық жағдайларда, дәнекерлеу процесінде белгілі бір сәттерде, жергілікті жерлерде шағын тесіктің тұрақтылығы бұзылып, дәнекерлеу ақауларына әкеліп соғуы мүмкін. Ең типтік және кең тарағандары – тесігінің кішігірім типті кеуектілік ақаулары және кілт тесігінің құлауынан пайда болатын шашырау;
Сонымен, кілт саңылауын қалай тұрақтандыруға болады?
Кілттік саңылау сұйықтығының ауытқуы салыстырмалы түрде күрделі және тым көп факторларды қамтиды (температура өрісі, ағын өрісі, күш өрісі, оптоэлектрондық физика), оларды жай ғана екі категорияға жинақтауға болады: беттік керілу мен металл буының кері айналу қысымы арасындағы байланыс; Металл буының кері айналу қысымы кілттік саңылаулардың пайда болуына тікелей әсер етеді, бұл кілттік саңылаулардың тереңдігі мен көлемімен тығыз байланысты. Сонымен қатар дәнекерлеу процесінде металл буының жалғыз жоғары қарай жылжымалы заты ретінде ол шашыраудың пайда болуымен де тығыз байланысты; Беттік керілу балқытылған бассейннің ағынына әсер етеді;
Сондықтан тұрақты лазерлік дәнекерлеу процесі балқыған бассейндегі беттік керілудің таралу градиентін тым көп ауытқусыз сақтауға байланысты. Беттік керілу температураның таралуына, ал температураның таралуы жылу көзіне байланысты. Сондықтан композиттік жылу көзі және бұралмалы дәнекерлеу тұрақты дәнекерлеу процесінің әлеуетті техникалық бағыттары болып табылады;
Металл буы мен кілт саңылауының көлемі плазмалық әсерге және кілт тесігінің өлшеміне назар аудару керек. Саңылау неғұрлым үлкен болса, соғұрлым кілттік саңылау соғұрлым үлкен болады және балқыма бассейнінің төменгі нүктесіндегі елеусіз ауытқулар болады, бұл жалпы саңылау көлеміне және ішкі қысымның өзгеруіне салыстырмалы түрде аз әсер етеді; Сонымен реттелетін сақина режимі лазер (сақиналы нүкте), лазерлік доғаның рекомбинациясы, жиілікті модуляция және т.б. кеңейтуге болатын барлық бағыттар.
Жіберу уақыты: 01 желтоқсан 2023 ж
