Müxtəlif əsas diametrli lazerlərin qaynaq effektlərinin müqayisəsi

Lazer qaynaqdavamlı və ya impulslu lazer şüalarından istifadə etməklə əldə edilə bilər. prinsiplərilazer qaynaqistilik keçirici qaynaq və lazer dərin nüfuz qaynaq bölmək olar. Güc sıxlığı 104 ~ 105 W / sm2-dən az olduqda, istilik keçirici qaynaqdır. Bu zaman nüfuz dərinliyi dayazdır və qaynaq sürəti yavaşdır; Güc sıxlığı 105~107 Vt/sm2-dən çox olduqda, metal səth istilik səbəbindən “deşiklərə” bükülü olur və sürətli qaynaq sürəti və böyük aspekt nisbəti xüsusiyyətlərinə malik olan dərin nüfuz qaynağı əmələ gətirir. İstilik keçiriciliyi prinsipilazer qaynaqbudur: lazer şüalanması emal ediləcək səthi qızdırır və səthin istiliyi istilik keçiriciliyi vasitəsilə daxili hissəyə yayılır. Lazer impulsunun eni, enerjisi, pik gücü və təkrarlanma tezliyi kimi lazer parametrlərinə nəzarət etməklə, iş parçası xüsusi bir ərimiş hovuz yaratmaq üçün əridilir.

Lazer dərin nüfuz qaynağı ümumiyyətlə materialların birləşməsini tamamlamaq üçün davamlı lazer şüasından istifadə edir. Onun metallurgiya fiziki prosesi elektron şüa qaynaqına çox bənzəyir, yəni enerjinin çevrilmə mexanizmi “açar deşik” strukturu vasitəsilə tamamlanır.

Kifayət qədər yüksək güc sıxlığı ilə lazer şüalanması altında material buxarlanır və kiçik dəliklər əmələ gəlir. Buxarla dolu bu kiçik çuxur qara cismə bənzəyir və gələn şüanın demək olar ki, bütün enerjisini udur. Çuxurdakı tarazlıq temperaturu təxminən 2500-ə çatır°C. İstilik yüksək temperaturlu çuxurun xarici divarından ötürülür və bu dəliyi əhatə edən metalın əriməsinə səbəb olur. Kiçik çuxur şüanın şüalanması altında divar materialının davamlı buxarlanması nəticəsində yaranan yüksək temperaturlu buxarla doldurulur. Kiçik çuxurun divarları ərimiş metalla, maye metal isə bərk materiallarla əhatə olunur (əksər adi qaynaq proseslərində və lazer keçirici qaynaqda enerji əvvəlcə iş parçasının səthinə yığılır, sonra isə ötürülməklə daxili hissəyə daşınır) ). Delik divarının xaricindəki maye axını və divar təbəqəsinin səthi gərginliyi çuxur boşluğunda davamlı olaraq yaranan buxar təzyiqi ilə fazada olur və dinamik tarazlığı qoruyur. İşıq şüası davamlı olaraq kiçik çuxura daxil olur və kiçik çuxurdan kənarda olan material davamlı olaraq axır. İşıq şüası hərəkət etdikcə kiçik dəlik həmişə sabit axın vəziyyətində olur.

Yəni, kiçik çuxur və çuxur divarını əhatə edən ərimiş metal pilot şüanın irəli sürəti ilə irəliləyir. Ərinmiş metal kiçik çuxur çıxarıldıqdan sonra qalan boşluğu doldurur və müvafiq olaraq kondensasiya olunur və qaynaq meydana gəlir. Bütün bunlar o qədər tez baş verir ki, qaynaq sürəti asanlıqla dəqiqədə bir neçə metrə çata bilər.

Güc sıxlığı, istilik keçiriciliyi qaynağı və dərin nüfuz qaynaqının əsas anlayışlarını başa düşdükdən sonra, biz daha sonra müxtəlif nüvə diametrlərinin güc sıxlığı və metalloqrafik fazalarının müqayisəli təhlilini aparacağıq.

Bazarda ümumi lazer nüvəsinin diametrlərinə əsaslanan qaynaq təcrübələrinin müqayisəsi:

Müxtəlif nüvə diametrlərinə malik lazerlərin fokus nöqtəsi mövqeyinin güc sıxlığı

Güc sıxlığı nöqteyi-nəzərindən, eyni güc altında, nüvənin diametri nə qədər kiçik olsa, lazerin parlaqlığı bir o qədər yüksəkdir və enerji bir o qədər çox cəmlənmişdir. Lazer kəskin bıçaqla müqayisə edilərsə, nüvənin diametri nə qədər kiçik olsa, lazer daha kəskin olur. 14um nüvə diametrli lazerin güc sıxlığı 100um nüvə diametrli lazerdən 50 dəfə çoxdur və emal qabiliyyəti daha güclüdür. Eyni zamanda burada hesablanan güc sıxlığı sadəcə sadə orta sıxlıqdır. Faktiki enerji paylanması təxmini Gauss paylanmasıdır və mərkəzi enerji orta güc sıxlığından bir neçə dəfə çox olacaqdır.

Müxtəlif nüvə diametrləri ilə lazer enerjisinin paylanmasının sxematik diaqramı

Enerji paylama diaqramının rəngi enerji paylanmasıdır. Rəng nə qədər qırmızıdırsa, enerji də bir o qədər yüksəkdir. Qırmızı enerji enerjinin cəmləşdiyi yerdir. Müxtəlif nüvə diametrli lazer şüalarının lazer enerjisinin paylanması vasitəsilə lazer şüasının ön hissəsinin kəskin olmadığını və lazer şüasının kəskin olduğunu görmək olar. Enerji nə qədər kiçik olsa, bir nöqtədə bir o qədər cəmləşmiş olarsa, bir o qədər kəskin və nüfuz etmə qabiliyyəti bir o qədər güclüdür.

Müxtəlif əsas diametrli lazerlərin qaynaq effektlərinin müqayisəsi

Müxtəlif nüvə diametrli lazerlərin müqayisəsi:

(1) Təcrübədə 150 ​​mm/s sürət, fokus mövqeyi qaynaq istifadə olunur və material 1 seriyalı alüminium, 2 mm qalınlığındadır;

(2) Nüvə diametri nə qədər böyükdürsə, ərimə eni də bir o qədər böyükdür, istidən təsirlənən zona bir o qədər böyükdür və vahidin güc sıxlığı bir o qədər kiçik olar. Nüvə diametri 200um-dan çox olduqda, alüminium və mis kimi yüksək reaksiyalı ərintilərdə nüfuz dərinliyinə nail olmaq asan deyil və daha yüksək Dərin nüfuz qaynağı yalnız yüksək güclə əldə edilə bilər;

(3) Kiçik nüvəli lazerlər yüksək güc sıxlığına malikdir və yüksək enerjili və kiçik istilik təsirli zonaları olan materialların səthində açar dəliklərini tez bir zamanda deşdirə bilir. Bununla belə, eyni zamanda, qaynağın səthi kobud olur və aşağı sürətli qaynaq zamanı açar dəliyinin çökmə ehtimalı yüksəkdir və qaynaq dövrü ərzində açar dəliyi bağlanır. Döngü uzundur və qüsurlar və məsamələr kimi qüsurlar meydana gəlməyə meyllidir. O, yüksək sürətli emal və ya yelləncək traektoriyası ilə emal üçün uyğundur;

(4) Böyük nüvə diametrli lazerlər daha böyük işıq ləkələrinə və daha çox səpələnmiş enerjiyə malikdir, bu da onları lazer səthinin yenidən əriməsi, üzlənməsi, tavlanması və digər proseslər üçün daha uyğun edir.