Müxtəlif nüvə diametrlərinə malik lazerlərin qaynaq təsirlərinin müqayisəsi

Lazer qaynağıdavamlı və ya impulslu lazer şüaları istifadə etməklə əldə edilə bilər. Prinsiplərilazer qaynağıistilik keçirici qaynaq və lazer dərin nüfuzetmə qaynağı kimi bölünə bilər. Güc sıxlığı 104 ~ 105 Vt / sm2-dən az olduqda, bu, istilik keçirici qaynaqdır. Bu zaman nüfuzetmə dərinliyi dayazdır və qaynaq sürəti yavaşdır; güc sıxlığı 105 ~ 107 Vt / sm2-dən çox olduqda, metal səth istilik səbəbindən "dəliklərə" girərək dərin nüfuzetmə qaynağı əmələ gətirir ki, bu da sürətli qaynaq sürəti və böyük aspekt nisbəti xüsusiyyətlərinə malikdir. İstilik keçiriciliyi prinsipilazer qaynağıLazer şüalanması emal ediləcək səthi qızdırır və səth istiliyi istilik keçiriciliyi vasitəsilə içəri yayılır. Lazer impulsunun eni, enerjisi, pik gücü və təkrarlanma tezliyi kimi lazer parametrlərini idarə etməklə iş parçası xüsusi əridilmiş hovuz yaratmaq üçün əridilir.

Lazer dərin nüfuzetmə qaynağı, ümumiyyətlə, materialların birləşməsini tamamlamaq üçün davamlı lazer şüasından istifadə edir. Onun metallurgik fiziki prosesi elektron şüa qaynağına çox oxşardır, yəni enerji çevrilmə mexanizmi "açar dəliyi" strukturu vasitəsilə tamamlanır.

Kifayət qədər yüksək güc sıxlığına malik lazer şüalanması altında material buxarlanır və kiçik dəliklər əmələ gəlir. Buxarla dolu bu kiçik dəlik, düşən şüanın demək olar ki, bütün enerjisini udan qara cisim kimidir. Dəlikdəki tarazlıq temperaturu təxminən 2500-ə çatır.°C. İstilik yüksək temperaturlu dəliyin xarici divarından ötürülür və bu da dəliyi əhatə edən metalın əriməsinə səbəb olur. Kiçik dəlik şüa şüalanması altında divar materialının davamlı buxarlanması nəticəsində yaranan yüksək temperaturlu buxarla doldurulur. Kiçik dəliyin divarları əridilmiş metalla, maye metal isə bərk materiallarla əhatə olunmuşdur (əksər ənənəvi qaynaq proseslərində və lazer keçiriciliyi qaynağında enerji əvvəlcə iş parçasının səthinə yerləşdirilir və sonra köçürmə yolu ilə içəriyə nəql olunur). Dəlik divarının xaricindəki maye axını və divar təbəqəsinin səth gərginliyi dəlik boşluğunda davamlı olaraq yaranan buxar təzyiqi ilə fazada olur və dinamik tarazlığı qoruyur. İşıq şüası davamlı olaraq kiçik dəliyə daxil olur və kiçik dəliyin xaricindəki material davamlı olaraq axır. İşıq şüası hərəkət etdikcə, kiçik dəlik həmişə sabit axın vəziyyətində olur.

Yəni, kiçik dəlik və dəlik divarını əhatə edən əridilmiş metal pilot şüasının irəliləmə sürəti ilə irəliləyir. Əridilmiş metal kiçik dəlik çıxarıldıqdan sonra qalan boşluğu doldurur və müvafiq olaraq kondensasiya olunur və qaynaq əmələ 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 nüfuzetmə qaynağı kimi əsas anlayışları başa düşdükdən sonra, müxtəlif nüvə diametrlərinin güc sıxlığı və metalloqrafik fazalarının müqayisəli təhlilini aparacağıq.

Bazarda mövcud olan lazer nüvəsinin diametrlərinə əsaslanan qaynaq təcrübələrinin müqayisəsi:

Müxtəlif nüvə diametrlərinə malik lazerlərin fokus nöqtəsi mövqeyinin güc sıxlığı

Güc sıxlığı baxımından, eyni güc altında, nüvə diametri nə qədər kiçik olarsa, lazerin parlaqlığı bir o qədər yüksək və enerji daha çox cəmlənmiş olar. Lazer iti bıçaqla müqayisə edildikdə, nüvə diametri nə qədər kiçik olarsa, lazer bir o qədər iti olar. 14 um nüvə diametrli lazerin güc sıxlığı 100 um nüvə diametrli lazerin güc sıxlığından 50 dəfədən çoxdur və emal qabiliyyəti daha güclüdür. Eyni zamanda, burada hesablanan güc sıxlığı sadəcə sadə orta sıxlıqdır. Faktiki enerji paylanması təxmini Qaus paylanmasıdır və mərkəzi enerji orta güc sıxlığından bir neçə dəfə çox olacaq.

Müxtəlif nüvə diametrləri ilə lazer enerjisinin paylanmasının sxematik diaqramı

Enerji paylanması diaqramının rəngi enerji paylanmasıdır. Rəng nə qədər qırmızıdırsa, enerji də bir o qədər yüksəkdir. Qırmızı enerji enerjinin cəmləşdiyi yerdir. Müxtəlif nüvə diametrlərinə malik lazer şüalarının lazer enerjisinin paylanması vasitəsilə lazer şüasının cəbhəsinin iti olmadığı və lazer şüasının iti olduğu görünür. Enerji nə qədər kiçikdirsə, bir nöqtədə bir o qədər çox cəmləşirsə, o qədər iti və nüfuzetmə qabiliyyəti bir o qədər güclüdür.

Müxtəlif nüvə diametrlərinə malik lazerlərin qaynaq təsirlərinin müqayisəsi

Müxtəlif nüvə diametrlərinə malik lazerlərin müqayisəsi:

(1) Təcrübə 150 ​​mm/s sürətdən, fokus mövqeyində qaynaqdan istifadə edir və material 2 mm qalınlığında 1 seriyalı alüminiumdan ibarətdir;

(2) Nüvə diametri nə qədər böyükdürsə, ərimə eni də bir o qədər böyükdür, istiliyə məruz qalan zona da bir o qədər böyükdür və vahid güc sıxlığı da o qədər kiçikdir. Nüvə diametri 200 mikrondan çox olduqda, alüminium və mis kimi yüksək reaksiyalı ərintilərdə nüfuzetmə dərinliyinə nail olmaq asan deyil və daha yüksək dərin nüfuzetmə qaynağı yalnız yüksək güclə əldə edilə bilər;

(3) Kiçik nüvəli lazerlər yüksək güc sıxlığına malikdir və yüksək enerjiyə və kiçik istilik təsir zonalarına malik materialların səthində açar dəlikləri tez bir zamanda deşə bilir. Bununla belə, eyni zamanda, qaynaq səthi kobuddur və aşağı sürətli qaynaq zamanı açar dəliyinin çökmə ehtimalı yüksəkdir və açar dəliyi qaynaq dövrü ərzində bağlanır. Dövr uzundur və qüsurlar və məsamələr kimi qüsurlar yaranmağa meyllidir. Yüksək sürətli emal və ya yelləncək trayektoriyası ilə emal üçün uyğundur;

(4) Böyük nüvəli diametrli lazerlər daha böyük işıq ləkələrinə və daha çox dağılmış enerjiyə malikdir, bu da onları lazer səthinin yenidən əridilməsi, örtülməsi, tavlanması və digər proseslər üçün daha uyğun edir.