Mae'r rhyngweithio rhwng laser a deunyddiau yn cynnwys llawer o ffenomenau a nodweddion ffisegol. Bydd y tair erthygl nesaf yn cyflwyno'r tair 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 yng nghyflwr laser a deunyddiau a chyfradd amsugno.
Newidiadau yng nghyflwr 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 gymhwysir arbelydru laser i wyneb y deunydd, bydd amryw o newidiadau'n digwydd yn arwynebedd y deunydd ar wahanol ddwyseddau pŵer. Mae'r newidiadau hyn yn cynnwys codiad tymheredd yr wyneb, toddi, anweddu, ffurfio twll clo, a chynhyrchu plasma. Ar ben hynny, mae'r newidiadau yng nghyflwr ffisegol arwynebedd y deunydd yn effeithio'n fawr ar amsugno laser y deunydd. Gyda chynnydd dwysedd pŵer ac amser gweithredu, bydd y deunydd metel yn mynd trwy'r newidiadau canlynol o ran cyflwr:
Pan fydd ypŵer lasermae'r dwysedd yn isel (<10 ^ 4w/cm ^ 2) ac mae'r amser arbelydru'n fyr, dim ond achosi i dymheredd y deunydd godi o'r wyneb i'r tu mewn y gall yr ynni laser sy'n cael ei amsugno gan y metel, ond mae'r cyfnod solet yn aros yr un fath. Fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer anelio rhannau a thriniaeth caledu trawsnewid cyfnod, gyda'r mwyafrif o offer, gerau, a berynnau;
Gyda chynnydd 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 ynni mewnbwn gynyddu, mae'r rhyngwyneb hylif-solid yn symud yn raddol tuag at ran ddwfn y deunydd. Defnyddir y broses gorfforol hon yn bennaf ar gyfer ail-doddi wyneb, aloi, cladio, a weldio dargludedd thermol metelau.
Drwy gynyddu dwysedd y pŵer ymhellach (>10 ^ 6w/cm ^ 2) ac ymestyn amser gweithredu'r laser, nid yn unig y mae wyneb y deunydd 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 wyneb yr hylif yn anffurfio ac yn ffurfio pyllau. Gellir defnyddio'r cam hwn ar gyfer weldio laser, fel arfer wrth weldio dargludedd thermol cysylltiadau micro o fewn 0.5mm.
Drwy gynyddu'r dwysedd pŵer ymhellach (>10 ^ 7w/cm ^ 2) ac ymestyn yr amser arbelydru, mae wyneb y deunydd yn mynd trwy anweddiad cryf, gan ffurfio plasma â gradd ïoneiddio uchel. Mae gan y plasma trwchus hwn effaith amddiffynnol ar y laser, gan leihau dwysedd ynni'r laser sy'n taro'r deunydd yn fawr. Ar yr un pryd, o dan rym adwaith anwedd mawr, mae tyllau bach, a elwir yn gyffredin yn dyllau 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 weldio asio dwfn laser, 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 anweddu 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 wyneb y deunydd yn ystod weldio laser yn amrywio gyda dwysedd pŵer y laser a thymheredd wyneb y deunydd. Pan nad yw'r deunydd wedi'i doddi, mae cyfradd amsugno'r deunydd i'r laser yn cynyddu'n araf gyda chynnydd tymheredd wyneb y deunydd. Pan fydd y 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 lluosog ac amsugno, 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 is-goch, mae'r gyfradd amsugno yn lleihau ac mae'r adlewyrchedd yn cynyddu gyda chynnydd y donfedd. Mae'r rhan fwyaf o fetelau'n adlewyrchu golau is-goch tonfedd 10.6um (CO2) yn gryf tra'n adlewyrchu golau is-goch tonfedd 1.06um (1060nm) yn wan. Mae gan ddeunyddiau metel gyfraddau amsugno uwch ar gyfer laserau tonfedd fer, fel golau glas a gwyrdd.
Amsugno Laser gan Ddeunyddiau Metel – Tymheredd Deunydd a Dwysedd Ynni Laser
Gan gymryd aloi alwminiwm fel enghraifft, pan fydd y deunydd yn solet, 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 wrth i'r tymheredd gynyddu. 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 pwynt berwi, gall ei gyfradd amsugno gyrraedd mor uchel â 90%.
Amsugno Laser gan Ddeunyddiau Metel – Cyflwr yr Arwyneb
Mesurir y gyfradd amsugno gonfensiynol gan ddefnyddio arwyneb metel llyfn, ond mewn cymwysiadau ymarferol gwresogi laser, fel arfer mae angen cynyddu cyfradd amsugno rhai deunyddiau adlewyrchol uchel (alwminiwm, copr) er mwyn osgoi sodro ffug a achosir gan adlewyrchol uchel;
Gellir defnyddio'r dulliau canlynol:
1. Mabwysiadu prosesau cyn-drin arwyneb priodol i wella adlewyrchedd laser: gall ocsideiddio prototeip, tywod-chwythu, glanhau laser, platio nicel, platio tun, cotio graffit, ac ati i gyd wella cyfradd amsugno laser y deunydd;
Y craidd yw cynyddu garwedd wyneb y deunydd (sy'n ffafriol i adlewyrchiadau laser lluosog ac amsugno), yn ogystal â chynyddu'r deunydd cotio â chyfradd amsugno uchel. Trwy amsugno ynni laser a'i doddi a'i anweddu trwy ddeunyddiau â chyfradd amsugno uchel, mae gwres laser yn cael ei drosglwyddo i'r deunydd sylfaen i wella cyfradd amsugno'r deunydd a lleihau'r weldio rhithwir a achosir gan ffenomen adlewyrchiad uchel.
Amser postio: Tach-23-2023
