Mae'r rhyngweithio rhwng laser a deunyddiau yn cynnwys llawer o ffenomenau a nodweddion corfforol. Bydd y tair erthygl nesaf yn cyflwyno'r tri ffenomen ffisegol allweddol sy'n gysylltiedig â'r broses weldio laser er mwyn rhoi dealltwriaeth gliriach i gydweithwyr o'rproses weldio laser: wedi'i rannu'n gyfradd amsugno laser a newidiadau mewn cyflwr, plasma ac effaith twll clo. Y tro hwn, byddwn yn diweddaru'r berthynas rhwng newidiadau mewn cyflwr laser a deunyddiau a chyfradd amsugno.
Newidiadau mewn cyflwr mater a achosir gan y rhyngweithio rhwng laser a deunyddiau
Mae prosesu laser deunyddiau metel yn seiliedig yn bennaf ar brosesu thermol effeithiau ffotothermol. Pan fydd arbelydru laser yn cael ei gymhwyso i wyneb y deunydd, bydd newidiadau amrywiol yn digwydd yn arwynebedd y deunydd ar wahanol ddwysedd pŵer. Mae'r newidiadau hyn yn cynnwys codiad tymheredd arwyneb, toddi, anweddu, ffurfio twll clo, a chynhyrchu plasma. Ar ben hynny, mae'r newidiadau yng nghyflwr ffisegol yr arwynebedd deunydd yn effeithio'n fawr ar amsugno laser y deunydd. Gyda'r cynnydd mewn dwysedd pŵer ac amser gweithredu, bydd y deunydd metel yn cael y newidiadau canlynol mewn cyflwr:
Pan ypŵer lasermae'r dwysedd yn isel (<10 ^ 4w / cm ^ 2) ac mae'r amser arbelydru yn fyr, ni all yr egni laser a amsugnir gan y metel ond achosi tymheredd y deunydd i godi o'r wyneb i'r tu mewn, ond mae'r cyfnod solet yn parhau heb ei newid. . Fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer triniaeth caledu anelio a thrawsnewid cam, gydag offer, gerau a Bearings yn fwyafrif;
Gyda chynnydd mewn dwysedd pŵer laser (10 ^ 4-10 ^ 6w / cm ^ 2) ac ymestyn yr amser arbelydru, mae wyneb y deunydd yn toddi'n raddol. Wrth i'r egni mewnbwn gynyddu, mae'r rhyngwyneb hylif-solid yn symud yn raddol tuag at ran ddwfn y deunydd. Defnyddir y broses ffisegol hon yn bennaf ar gyfer ail-doddi arwyneb, aloi, cladin, a weldio dargludedd thermol metelau.
Trwy gynyddu'r dwysedd pŵer ymhellach (> 10 ^ 6w / cm ^ 2) ac ymestyn yr amser gweithredu laser, mae arwyneb y deunydd nid yn unig yn toddi ond hefyd yn anweddu, ac mae'r sylweddau anweddedig yn casglu ger wyneb y deunydd ac yn ïoneiddio'n wan i ffurfio plasma. Mae'r plasma tenau hwn yn helpu'r deunydd i amsugno'r laser; O dan bwysau anweddu ac ehangu, mae'r arwyneb hylif yn dadffurfio ac yn ffurfio pyllau. Gellir defnyddio'r cam hwn ar gyfer weldio laser, fel arfer yn y weldio dargludedd thermol splicing o gysylltiadau micro o fewn 0.5mm.
Trwy gynyddu'r dwysedd pŵer ymhellach (> 10 ^ 7w / cm ^ 2) ac ymestyn yr amser arbelydru, mae arwyneb y deunydd yn cael ei anweddu'n gryf, gan ffurfio plasma â gradd ïoneiddiad uchel. Mae'r plasma trwchus hwn yn cael effaith cysgodi ar y laser, gan leihau'n fawr ddwysedd ynni'r digwyddiad laser i'r deunydd. Ar yr un pryd, o dan rym adwaith anwedd mawr, mae tyllau bach, a elwir yn gyffredin fel tyllau clo, yn cael eu ffurfio y tu mewn i'r metel wedi'i doddi, Mae bodolaeth tyllau clo yn fuddiol i'r deunydd amsugno laser, a gellir defnyddio'r cam hwn ar gyfer ymasiad dwfn laser weldio, torri a drilio, caledu effaith, ac ati.
O dan amodau gwahanol, bydd tonfeddi gwahanol o arbelydru laser ar wahanol ddeunyddiau metel yn arwain at werthoedd penodol o ddwysedd pŵer ym mhob cam.
O ran amsugno laser gan ddeunyddiau, mae vaporization deunyddiau yn ffin. Pan nad yw'r deunydd yn cael ei anweddu, boed yn y cyfnod solet neu hylif, dim ond yn araf y mae ei amsugno laser yn newid gyda chynnydd tymheredd yr wyneb; Unwaith y bydd y deunydd yn anweddu ac yn ffurfio plasma a thyllau clo, bydd amsugno laser y deunydd yn newid yn sydyn.
Fel y dangosir yn Ffigur 2, mae cyfradd amsugno laser ar yr wyneb deunydd yn ystod weldio laser yn amrywio gyda dwysedd pŵer laser a thymheredd arwyneb deunydd. Pan nad yw'r deunydd wedi'i doddi, mae cyfradd amsugno'r deunydd i'r laser yn cynyddu'n araf gyda chynnydd tymheredd arwyneb y deunydd. Pan fo'r dwysedd pŵer yn fwy na (10 ^ 6w / cm ^ 2), mae'r deunydd yn anweddu'n dreisgar, gan ffurfio twll clo. Mae'r laser yn mynd i mewn i'r twll clo ar gyfer adlewyrchiadau ac amsugno lluosog, gan arwain at gynnydd sylweddol yng nghyfradd amsugno'r deunydd i'r laser a chynnydd sylweddol yn y dyfnder toddi.
Amsugno Laser gan Ddeunyddiau Metel - Tonfedd
Mae'r ffigur uchod yn dangos y gromlin berthynas rhwng adlewyrchedd, amsugnedd, a thonfedd metelau a ddefnyddir yn gyffredin ar dymheredd ystafell. Yn y rhanbarth isgoch, mae'r gyfradd amsugno yn gostwng ac mae'r adlewyrchedd yn cynyddu gyda chynnydd y donfedd. Mae'r rhan fwyaf o fetelau yn adlewyrchu golau isgoch tonfedd 10.6um (CO2) yn gryf tra'n adlewyrchu golau isgoch tonfedd 1.06um (1060nm) yn wan. Mae gan ddeunyddiau metel gyfraddau amsugno uwch ar gyfer laserau tonfedd fer, megis golau glas a gwyrdd.
Amsugno Laser gan Ddeunyddiau Metel - Tymheredd Deunydd a Dwysedd Ynni Laser
Gan gymryd aloi alwminiwm fel enghraifft, pan fo'r deunydd yn gadarn, mae'r gyfradd amsugno laser tua 5-7%, mae'r gyfradd amsugno hylif hyd at 25-35%, a gall gyrraedd dros 90% yn y cyflwr twll clo.
Mae cyfradd amsugno'r deunydd i'r laser yn cynyddu gyda thymheredd cynyddol. Mae cyfradd amsugno deunyddiau metel ar dymheredd ystafell yn isel iawn. Pan fydd y tymheredd yn codi i agos at y pwynt toddi, gall ei gyfradd amsugno gyrraedd 40% ~ 60%. Os yw'r tymheredd yn agos at y berwbwynt, gall ei gyfradd amsugno gyrraedd mor uchel â 90%.
Amsugno Laser gan Ddeunyddiau Metel - Cyflwr Arwyneb
Mae'r gyfradd amsugno confensiynol yn cael ei fesur gan ddefnyddio arwyneb metel llyfn, ond mewn cymwysiadau ymarferol o wresogi laser, fel arfer mae angen cynyddu cyfradd amsugno rhai deunyddiau adlewyrchiad uchel (alwminiwm, copr) er mwyn osgoi sodro ffug a achosir gan adlewyrchiad uchel;
Gellir defnyddio'r dulliau canlynol:
1. Mabwysiadu prosesau cyn-driniaeth wyneb priodol i wella adlewyrchedd laser: gall ocsidiad prototeip, sgwrio â thywod, glanhau laser, platio nicel, platio tun, cotio graffit, ac ati oll wella cyfradd amsugno laser y deunydd;
Y craidd yw cynyddu garwedd yr arwyneb deunydd (sy'n ffafriol i adlewyrchiadau ac amsugno laser lluosog), yn ogystal â chynyddu'r deunydd cotio â chyfradd amsugno uchel. Trwy amsugno ynni laser a'i doddi a'i anweddoli trwy ddeunyddiau cyfradd amsugno uchel, trosglwyddir gwres laser i'r deunydd sylfaen i wella'r gyfradd amsugno deunydd a lleihau'r weldio rhithwir a achosir gan ffenomen adlewyrchiad uchel.
Amser postio: Tachwedd-23-2023
