Açar dəliklərinin əmələ gəlməsi və inkişafı:
Açar dəliyinin tərifi: Radiasiya şüalanması 10 ^ 6W/sm ^ 2-dən çox olduqda, materialın səthi lazerin təsiri altında əriyir və buxarlanır. Buxarlanma sürəti kifayət qədər böyük olduqda, yaranan buxarın geri çəkilmə təzyiqi maye metalın səth gərginliyini və maye cazibə qüvvəsini aradan qaldırmaq üçün kifayətdir və bununla da maye metalın bir hissəsini sıxışdırır və həyəcan zonasındakı əridilmiş hovuzun batmasına və kiçik çuxurlar əmələ gəlməsinə səbəb olur; İşıq şüası birbaşa kiçik çuxurun dibinə təsir göstərir və metalın daha da əriməsinə və qazlaşmasına səbəb olur. Yüksək təzyiqli buxar çuxurun dibindəki maye metalı əridilmiş hovuzun periferiyasına doğru axmağa məcbur etməyə davam edir və kiçik dəliyi daha da dərinləşdirir. Bu proses davam edir və nəticədə maye metalda açar dəliyə bənzər bir dəlik əmələ gətirir. Kiçik dəlikdə lazer şüası tərəfindən yaradılan metal buxar təzyiqi maye metalın səth gərginliyi və cazibə qüvvəsi ilə tarazlığa çatdıqda, kiçik dəlik artıq dərinləşmir və dərinlikdə sabit kiçik bir dəlik əmələ gətirir ki, bu da "kiçik dəlik effekti" adlanır.
Lazer şüası iş parçasına nisbətən hərəkət etdikcə, kiçik dəlik bir az geri əyilmiş ön hissə və arxada açıq şəkildə əyilmiş tərs üçbucaq göstərir. Kiçik dəliyin ön kənarı yüksək temperatur və yüksək buxar təzyiqinə malik lazerin təsir sahəsidir, arxa kənar boyunca temperatur nisbətən aşağıdır və buxar təzyiqi azdır. Bu təzyiq və temperatur fərqi altında ərimiş maye kiçik dəliyin ətrafında ön ucundan arxa ucuna axır, kiçik dəliyin arxa ucunda burulğan əmələ gətirir və nəhayət arxa kənarında bərkiyir. Lazer simulyasiyası və faktiki qaynaq yolu ilə əldə edilən açar dəliyinin dinamik vəziyyəti yuxarıdakı şəkildə göstərilmişdir: Kiçik dəliklərin morfologiyası və müxtəlif sürətlə hərəkət zamanı ətrafdakı ərimiş mayenin axını.
Kiçik dəliklərin olması səbəbindən lazer şüası enerjisi materialın içinə nüfuz edərək bu dərin və dar qaynaq tikişini əmələ gətirir. Lazer dərin nüfuz qaynaq tikişinin tipik en kəsiyi morfologiyası yuxarıdakı şəkildə göstərilmişdir. Qaynaq tikişinin nüfuz dərinliyi açar dəliyinin dərinliyinə yaxındır (dəqiq desək, metaloqrafik təbəqə açar dəliyindən 60-100 um dərinlikdədir, maye təbəqə bir az azdır). Lazer enerji sıxlığı nə qədər yüksəkdirsə, kiçik dəlik bir o qədər dərindir və qaynaq tikişinin nüfuz dərinliyi bir o qədər böyükdür. Yüksək güclü lazer qaynağında qaynaq tikişinin maksimum dərinlik-en nisbəti 12:1-ə çata bilər.
Absorbsiya təhlililazer enerjisiaçar dəliyi ilə
Kiçik dəliklər və plazma əmələ gəlməzdən əvvəl, lazerin enerjisi əsasən istilik keçiriciliyi vasitəsilə iş parçasının daxili hissəsinə ötürülür. Qaynaq prosesi keçirici qaynağa aiddir (nüfuz dərinliyi 0,5 mm-dən azdır) və materialın lazerin udma sürəti 25-45% arasındadır. Açar dəliyi əmələ gəldikdən sonra, lazerin enerjisi əsasən açar dəliyi effekti vasitəsilə iş parçasının daxili hissəsi tərəfindən udulur və qaynaq prosesi dərin nüfuz qaynağına çevrilir (nüfuz dərinliyi 0,5 mm-dən çoxdur), udma sürəti 60-90%-dən çox ola bilər.
Açar dəliyi effekti lazer qaynağı, kəsmə və qazma kimi emal zamanı lazerin udulmasını artırmaqda son dərəcə mühüm rol oynayır. Açar dəliyinə daxil olan lazer şüası, dəlik divarından çoxsaylı əks olunmalar vasitəsilə demək olar ki, tamamilə udulur.
Ümumiyyətlə, açar dəliyinin içərisindəki lazerin enerji udma mexanizminin iki prosesi əhatə etdiyinə inanılır: tərs udma və Frenel udma.
Açar dəliyinin içərisindəki təzyiq balansı
Lazerlə dərin nüfuzetmə qaynağı zamanı material şiddətli buxarlanmaya məruz qalır və yüksək temperaturlu buxarın yaratdığı genişlənmə təzyiqi maye metalı xaric edərək kiçik dəliklər əmələ gətirir. Materialın buxar təzyiqi və ablasiya təzyiqinə (buxarlanma reaksiya qüvvəsi və ya geri çəkilmə təzyiqi kimi də tanınır) əlavə olaraq, səth gərginliyi, cazibə qüvvəsinin yaratdığı maye statik təzyiqi və ərimiş materialın kiçik dəliyin içərisindəki axını nəticəsində yaranan maye dinamik təzyiqi də mövcuddur. Bu təzyiqlər arasında yalnız buxar təzyiqi kiçik dəliyin açılmasını təmin edir, digər üç qüvvə isə kiçik dəliyi bağlamağa çalışır. Qaynaq prosesi zamanı açar dəliyinin sabitliyini qorumaq üçün buxar təzyiqi digər müqaviməti dəf etmək və tarazlığa nail olmaq üçün kifayət qədər olmalıdır və açar dəliyinin uzunmüddətli sabitliyini qoruyur. Sadəlik üçün ümumiyyətlə açar dəliyinin divarına təsir edən qüvvələrin əsasən ablasiya təzyiqi (metal buxarının geri çəkilmə təzyiqi) və səth gərginliyi olduğuna inanılır.
Açar dəliyinin qeyri-sabitliyi
Arxa plan: Lazer materialların səthinə təsir göstərir və çox miqdarda metalın buxarlanmasına səbəb olur. Geri çəkilmə təzyiqi əridilmiş hovuza basaraq açar dəlikləri və plazma əmələ gətirir və nəticədə ərimə dərinliyi artır. Hərəkət prosesi zamanı lazer açar dəliyinin ön divarına dəyir və lazerin materialla təmasda olduğu mövqe materialın güclü buxarlanmasına səbəb olur. Eyni zamanda, açar dəliyinin divarında kütlə itkisi baş verəcək və buxarlanma maye metala basacaq geri çəkilmə təzyiqi yaradacaq və açar dəliyinin daxili divarının aşağıya doğru dalğalanmasına və açar dəliyinin dibi ətrafında əridilmiş hovuzun arxasına doğru hərəkət etməsinə səbəb olacaq. Maye əridilmiş hovuzun ön divardan arxa divara doğru dalğalanması səbəbindən açar dəliyinin içərisindəki həcm daim dəyişir. Açar dəliyinin daxili təzyiqi də müvafiq olaraq dəyişir ki, bu da püskürən plazmanın həcmində dəyişikliyə səbəb olur. Plazma həcmindəki dəyişiklik lazer enerjisinin ekranlanmasında, sınmasında və udulmasında dəyişikliklərə səbəb olur və nəticədə lazerin material səthinə çatan enerjisində dəyişikliklər olur. Bütün proses dinamik və dövri xarakter daşıyır, nəticədə mişar dişi formalı və dalğalı metal nüfuzetmə ilə nəticələnir və hamar bərabər nüfuzetmə qaynağı olmur. Yuxarıdakı şəkil qaynağın mərkəzinə paralel uzununa kəsmə ilə əldə edilən qaynağın mərkəzinin en kəsik görünüşü, eləcə də açar dəliyinin dərinlik dəyişməsinin real vaxt ölçümüdür.IPG-LDD dəlil kimi.
Açar dəliyinin sabitlik istiqamətini təkmilləşdirin
Lazerlə dərin nüfuzetmə qaynağı zamanı kiçik dəliyin sabitliyi yalnız dəliyin içərisindəki müxtəlif təzyiqlərin dinamik tarazlığı ilə təmin edilə bilər. Lakin, lazer enerjisinin dəlik divarı tərəfindən udulması və materialların buxarlanması, metal buxarının kiçik dəliyin xaricinə atılması və kiçik dəliyin və ərimiş hovuzun irəli hərəkəti çox intensiv və sürətli proseslərdir. Müəyyən proses şəraitində, qaynaq prosesinin müəyyən anlarında, kiçik dəliyin sabitliyinin yerli ərazilərdə pozulması və qaynaq qüsurlarına səbəb olması ehtimalı var. Ən tipik və geniş yayılmışlar, açar dəliyinin çökməsi nəticəsində yaranan kiçik məsamə tipli məsamə qüsurları və sıçrayışlardır;
Bəs açar dəliyini necə sabitləşdirmək olar?
Açar dəliyi mayesinin dalğalanması nisbətən mürəkkəbdir və çoxlu amilləri (temperatur sahəsi, axın sahəsi, qüvvə sahəsi, optoelektron fizikası) əhatə edir ki, bunları sadəcə iki kateqoriyaya bölmək olar: səth gərginliyi ilə metal buxarının geri çəkilmə təzyiqi arasındakı əlaqə; Metal buxarının geri çəkilmə təzyiqi birbaşa açar dəliklərinin əmələ gəlməsinə təsir göstərir ki, bu da açar dəliklərinin dərinliyi və həcmi ilə sıx bağlıdır. Eyni zamanda, qaynaq prosesində metal buxarının yeganə yuxarıya doğru hərəkət edən maddəsi kimi, o, həmçinin sıçramaların baş verməsi ilə də sıx bağlıdır; Səth gərginliyi əridilmiş hovuzun axınına təsir göstərir;
Beləliklə, sabit lazer qaynaq prosesi, çox dalğalanma olmadan əridilmiş hovuzda səth gərginliyinin paylanma qradiyentini qorumaqdan asılıdır. Səth gərginliyi temperatur paylanması ilə, temperatur paylanması isə istilik mənbəyi ilə bağlıdır. Buna görə də, kompozit istilik mənbəyi və yelləncək qaynağı sabit qaynaq prosesi üçün potensial texniki istiqamətlərdir;
Metal buxarı və açar dəliyinin həcmi plazma effektinə və açar dəliyinin ölçüsünə diqqət yetirməlidir. Dəlik nə qədər böyükdürsə, açar dəliyi də bir o qədər böyükdür və ərimə hovuzunun alt nöqtəsindəki əhəmiyyətsiz dalğalanmalar, ümumi açar dəliyinin həcminə və daxili təzyiq dəyişikliklərinə nisbətən az təsir göstərir; Beləliklə, tənzimlənən halqa rejimində lazer (həlqəvi nöqtə), lazer qövs rekombinasiyası, tezlik modulyasiyası və s. genişləndirilə bilən istiqamətlərdir.
Yazı vaxtı: 01 Dekabr 2023
