Лазерлік дәнекерлеу технологиясының бірегей артықшылықтары
1. Лазерлік дәнекерлеу технологиясы
Жұмыс принципі: Лазерлік белсенді орталар (мысалы, CO₂ және басқа газдардың қоспасы, YAG иттрий алюминий гранат кристалдары және т.б.) резонанстық қуыс ішінде алға және артқа тербелу үшін белгілі бір жолмен қоздырылады, бұл ынталандырылған сәулелену сәулесін тудырады. Сәуле дайындамаға тиген кезде оның энергиясы сіңіріледі. Температура материалдың балқу температурасына жеткенде дәнекерлеуді орындауға болады.
2. Негізгі параметрлеріЛазерлік дәнекерлеу технологиясы
(1) Қуат тығыздығы
Төмен қуат тығыздығында беткі қабат қайнау температурасына жету үшін бірнеше миллисекунд қажет. Беттік булану пайда болғанға дейін, астыңғы қабат алдымен балқиды, бұл жоғары сапалы балқыту дәнекерлеулерінің пайда болуына ықпал етеді.
(2) Лазерлік импульстік толқын формасы
Металдардың шағылыстыру қабілеті лазерлік импульстік цикл кезінде динамикалық түрде өзгереді. Беткі температура балқу температурасына жеткенде ол күрт төмендейді және балқыған күйде болған кезде тұрақты мәнде тұрақтанады.
(3) Лазер импульсінің ені
Дегенмен, импульс енінің ұзаруы шың қуатын төмендетеді. Сондықтан, ұзын импульс ендері әдетте жылу өткізгіштік дәнекерлеуде қолданылады, бұл жұқа және қалың пластиналарды тізе дәнекерлеу үшін әсіресе қолайлы кең, таяз дәнекерлеу жіктерін жасайды.
Дегенмен, төмен шыңдық қуат шамадан тыс жылу шығынына әкелуі мүмкін. Әрбір материалдың дәнекерлеу енуін барынша арттыратын оңтайлы импульс ені бар.
(4) Фокусты алып тастау мөлшері
(5) Фокусты алып тастау режимдері
Геометриялық оптика теориясына сәйкес, дәнекерлеу бетінен бірдей қашықтықта орналасқан жазықтықтардағы қуат тығыздығы (оң және теріс дефокустау конфигурацияларында) шамамен бірдей. Алайда, іс жүзінде алынған дәнекерлеу пулының пішіндері аздап ерекшеленеді. Теріс дефокустау дәнекерлеу пулының пайда болу механизміне байланысты дәнекерлеудің үлкен енуін қамтамасыз етеді.
(6) Дәнекерлеу жылдамдығы
Берілген лазерлік қуат және материалдың нақты қалыңдығы үшін оңтайлы пісіру жылдамдығы диапазоны бар, оның шегінде сәйкес жылдамдық мәні бойынша максималды пісіру енуіне қол жеткізуге болады.
(7) Қорғаныс газы
Қорғаныс газы үш негізгі функцияны орындайды:
- Дәнекерлеу бассейнін атмосфералық ластанудан қорғаңыз.
- Фокустау линзасын металл буының ластануынан және балқытылған тамшылардың шашырауынан қорғаңыз — бұл шашырау өте энергиялы жоғары қуатты лазерлік дәнекерлеудегі маңызды функция.
- Жоғары қуатты лазерлік дәнекерлеу кезінде пайда болған плазма бұлтын тиімді түрде таратады. Металл буы лазер энергиясын сіңіріп, плазмаға ионданады; плазманың шамадан тыс көп болуы лазер сәулесінің энергиясын әлсіретуі мүмкін.
3. Лазерлік дәнекерлеу технологиясының бірегей әсерлері
- Дәнекерлеуді тазарту әсері: Лазер сәулесі дәнекерлеу тігісіне сәуле түсіргенде, материалдағы оксид қоспалары лазер энергиясын негізгі металға қарағанда әлдеқайда тиімді сіңіреді. Бұл қоспалар тез қызады, буға айналады және шығарылады, бұл дәнекерлеудегі қоспа мөлшерін айтарлықтай азайтады. Осылайша,лазерлік дәнекерлеудайындаманың ластануын болдырмай ғана қоймай, сонымен қатар материалды белсенді түрде тазартады.
- Фотожарылыс соққысының әсері: Өте жоғары қуат тығыздығында қарқынды лазерлік сәулелену дәнекерлеу тігісінде металдың тез булануын тудырады. Жоғары жылдамдықты металл буының қысымымен дәнекерлеу бассейніндегі балқытылған металл жарылғыш шашырауға ұшырайды. Қуатты соққы толқыны материалдың тереңіне таралып, жіңішке кілт тесігін жасайды. Дәнекерлеу кезінде лазер сәулесі қозғалған кезде, айналасындағы балқытылған металл кілт тесігін үздіксіз толтырып, берік, терең енетін дәнекерлеуді қалыптастыру үшін қатаяды.
- Терең ену арқылы пісіру кезіндегі кілт тесігінің әсері: Қуат тығыздығы 10⁷ Вт/см² дейінгі лазер сәулесі материалды сәулелендіргенде, пісіруге түсетін энергия жылдамдығы өткізгіштік, конвекция және сәулелену арқылы жылу жоғалту жылдамдығынан әлдеқайда асып түседі. Бұл лазермен сәулелендірілген аймақта металдың тез булануын тудырады, бұл жоғары қысымды будың әсерінен пісіру бассейнінде кілт тесігін қалыптастырады.
Астрономиялық қара құрдымға ұқсас, кілт тесігі түскен лазер энергиясының барлығын дерлік сіңіреді, бұл сәуленің кілт тесігінің түбіне тікелей енуіне мүмкіндік береді. Кілт тесігінің тереңдігі дәнекерлеу тереңдігін анықтайды.
- Лазердің кілт тесігінің бүйір қабырғаларына фокустау әсері: Дәнекерлеу бассейнінде кілт тесігінің пайда болуы кезінде кілт тесігінің бүйір қабырғаларына түсетін лазер сәулелері әдетте үлкен түсу бұрышына ие. Бұл сәулелер бүйір қабырғалардан шағылысып, кілт тесігінің түбіне қарай таралады, нәтижесінде кілт тесігінің ішінде энергияның суперпозициясы пайда болады. Кілт тесігінің бүйір қабырғасының фокустау әсері деп аталатын бұл құбылыс кілт тесігінің ішіндегі лазер қарқындылығын тиімді түрде арттырады және лазерлік дәнекерлеудің бірегей мүмкіндіктеріне ықпал етеді.
4. Лазерлік дәнекерлеу технологиясының артықшылықтары
- Өте жылдам дәнекерлеу процесі: Лазерлік сәулелендірудің қысқа уақыты жылдам дәнекерлеуге мүмкіндік береді, бұл өнімділікті арттырып қана қоймай, сонымен қатар материалдың тотығуын азайтады және жылу әсер ететін аймақты азайтады. Бұл оны транзисторлар сияқты жылуға сезімтал компоненттерді дәнекерлеу үшін өте қолайлы етеді. Лазерлік дәнекерлеу дәнекерлеу шлактарын шығармайды және дәнекерлеу алдындағы оксидті кетіру қажеттілігін жояды. Ол тіпті әйнек арқылы дәнекерлеуді де жүргізе алады, бұл оны дәл микроқұралдар өндірісіне ерекше қолайлы етеді.
- Кең ауқымды материалдар үйлесімділігі: Лазерлік дәнекерлеу тек бірдей металдарды ғана емес, сонымен қатар әртүрлі металдарды, тіпті металл-металл емес комбинацияларды да біріктіре алады. Мысалы, керамикалық негіздермен интегралды схемаларды керамиканың жоғары балқу температурасына және механикалық қысымнан аулақ болу қажеттілігіне байланысты дәстүрлі әдістермен дәнекерлеу қиын. Лазерлік дәнекерлеу мұндай қолданбалар үшін ыңғайлы шешім ұсынады. Дегенмен, лазерлік дәнекерлеу барлық әртүрлі материал комбинацияларына жарамсыз екенін ескеріңіз.
5. Лазерлік дәнекерлеудің қолданылу сценарийлері мен салалары
- Жылу өткізгіштік дәнекерлеуНегізінен дәл өңдеу үшін қолданылады, мысалы, жұқа металл парақтардың жиектерін өңдеу және медициналық құрылғыларды өндіру.
- Терең ену арқылы дәнекерлеу және дәнекерлеу: Автокөлік өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Терең ену арқылы дәнекерлеу автомобиль кузовтарын, беріліс қораптарын және сыртқы корпустарды дәнекерлеу үшін қолданылады; дәнекерлеу негізінен автомобиль кузовын құрастыруға қолданылады.
- Металл еместерге арналған лазерлік өткізгіштікпен дәнекерлеу: тұтыну тауарларын өндіру, автомобиль өндірісі, электронды корпус жасау және медициналық технологияларды қоса алғанда, кең қолданыс аясына ие.
- Гибридті дәнекерлеу: Кеме палубаларын жасау сияқты арнайы болат құрылымдарға арнайы қолайлы.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 15 желтоқсан
