Муқоисаи таъсири кафшери лазерҳо бо диаметрҳои аслии гуногун

Кафшери лазерӣбо истифода аз нурҳои лазерии пайваста ё импулсӣ ба даст овардан мумкин аст. Принсипҳоикафшери лазерӣкафшери гармигузаронӣ ва кафшери амиқи лазерӣ метавонад ба кафшери гузаронандагии гармӣ ва кафшери амиқи лазерӣ тақсим карда шавад. Вақте ки зичии қувва камтар аз 104 ~ 105 Вт / см2 аст, он кафшери гармигузаронӣ аст. Дар ин вақт, умқи гузаронандагӣ наонқадар паст аст ва суръати кафшер суст аст; вақте ки зичии қувва аз 105 ~ 107 Вт / см2 зиёд аст, сатҳи металлӣ аз сабаби гармӣ ба "сӯрохиҳо" табдил меёбад ва кафшери амиқи гузаронандагӣ ба вуҷуд меояд, ки дорои хусусиятҳои суръати тези кафшер ва таносуби калон мебошад. Принсипи гузаронандагии гармӣкафшери лазерӣин аст: радиатсияи лазерӣ сатҳи коркардшавандаро гарм мекунад ва гармии сатҳ тавассути гузариши гармӣ ба дохили он паҳн мешавад. Бо назорати параметрҳои лазерӣ, ба монанди паҳнои импулси лазерӣ, энергия, қувваи қулла ва басомади такрорӣ, қисми корӣ барои ташкили ҳавзи мушаххаси гудохта гудохта мешавад.

Кафшери бо роҳи воридшавии амиқ одатан аз нури лазерии пайваста барои пайваст кардани маводҳо истифода мебарад. Раванди физикии металлургии он ба раванди кафшери бо нури электронӣ хеле монанд аст, яъне механизми табдили энергия тавассути сохтори "сӯрохии калидӣ" анҷом дода мешавад.

Дар зери таъсири нурпошии лазерӣ бо зичии баланди қувва, мавод бухор мешавад ва сӯрохиҳои хурд ба вуҷуд меоянд. Ин сӯрохи хурде, ки пур аз буғ аст, ба ҷисми сиёҳ монанд аст ва қариб тамоми энергияи шуои афтандаро фурӯ мебарад. Ҳарорати мувозинат дар сӯрох ба тақрибан 2500 мерасад.°C. Гармӣ аз девори берунии сӯрохии баландҳарорат интиқол дода мешавад, ки боиси об шудани металли атрофи сӯрох мегардад. Сӯрохи хурд бо буғи баландҳарорат пур карда мешавад, ки дар натиҷаи бухоршавии пайвастаи маводи деворӣ таҳти таъсири нури чӯб ба вуҷуд меояд. Деворҳои сӯрохи хурд бо металли гудохта иҳота шудаанд ва металли моеъ бо маводи сахт иҳота шудааст (дар аксари равандҳои анъанавии кафшер ва кафшери лазерӣ, энергия аввал дар сатҳи кор ҷойгир карда мешавад ва сипас тавассути интиқол ба дохили он интиқол дода мешавад). Ҷараёни моеъ дар беруни девори сӯрох ва шиддати сатҳии қабати девор бо фишори буғии пайваста тавлидшуда дар ковокии сӯрох дар фаза қарор доранд ва мувозинати динамикиро нигоҳ медоранд. Шуоъи рӯшноӣ пайваста ба сӯрохи хурд ворид мешавад ва маводи берун аз сӯрохи хурд пайваста ҷорист. Ҳангоми ҳаракат кардани шуоъи рӯшноӣ, сӯрохи хурд ҳамеша дар ҳолати устувори ҷараён аст.

Яъне, сӯрохи хурд ва металли гудохташуда, ки девори сӯрохиро иҳота кардааст, бо суръати пеши шуои пилот ба пеш ҳаракат мекунанд. Металли гудохта фосилаи пас аз тоза кардани сӯрохи хурдро пур мекунад ва мувофиқан конденсатсия мешавад ва кафшер ҳосил мешавад. Ҳамаи ин чунон зуд рух медиҳад, ки суръати кафшер ба осонӣ метавонад ба якчанд метр дар як дақиқа бирасад.

Пас аз фаҳмидани мафҳумҳои асосии зичии қувва, кафшери гармигузаронӣ ва кафшери воридшавии амиқ, мо минбаъд таҳлили муқоисавии зичии қувва ва фазаҳои металлографии диаметрҳои гуногуни аслиро анҷом медиҳем.

Муқоисаи таҷрибаҳои кафшерӣ дар асоси диаметрҳои маъмулии ядрои лазер дар бозор:

Зичии қувваи мавқеи нуқтаи фокусии лазерҳо бо диаметрҳои аслии гуногун

Аз нигоҳи зичии қувва, дар зери ҳамон қувва, ҳар қадар диаметри аслӣ хурдтар бошад, равшании лазер баландтар ва энергияи мутамарказтар мешавад. Агар лазерро бо корди тез муқоиса кунем, диаметри аслӣ ҳар қадар хурдтар бошад, лазер ҳамон қадар тезтар аст. Зичии қувва дар лазери диаметри аслии 14 мкм аз лазери диаметри аслии 100 мкм беш аз 50 маротиба зиёдтар аст ва қобилияти коркард қавитар аст. Дар айни замон, зичии қуввае, ки дар ин ҷо ҳисоб карда мешавад, танҳо як зичии миёнаи оддӣ аст. Тақсимоти воқеии энергия тақсимоти тақрибии Гаусс аст ва энергияи марказӣ якчанд маротиба аз зичии миёнаи қувва зиёдтар хоҳад буд.

Диаграммаи схематикии тақсимоти энергияи лазер бо диаметрҳои гуногуни ядро

Ранги диаграммаи тақсимоти энергия тақсимоти энергия аст. Ҳар қадар ранг сурхтар бошад, энергия ҳамон қадар баландтар аст. Энергияи сурх маконе аст, ки энергия дар он ҷамъ мешавад. Тавассути тақсимоти энергияи лазерии шуоъҳои лазерӣ бо диаметрҳои гуногуни ядроӣ, дидан мумкин аст, ки пеши шуоъи лазерӣ тез нест ва шуоъи лазерӣ тез аст. Ҳар қадар энергия хурдтар бошад, ҳамон қадар дар як нуқта мутамарказтар аст, ҳамон қадар тезтар ва қобилияти воридшавии он қавитар аст.

Муқоисаи таъсири кафшери лазерҳо бо диаметрҳои аслии гуногун

Муқоисаи лазерҳо бо диаметрҳои аслии гуногун:

(1) Дар таҷриба суръати 150 мм/с, кафшери мавқеи фокусӣ истифода мешавад ва мавод аз алюминийи силсилаи 1 бо ғафсии 2 мм иборат аст;

(2) Ҳар қадар диаметри аслӣ калонтар бошад, паҳнои гудохташавӣ калонтар, минтақаи таъсири гармӣ калонтар ва зичии қувваи воҳидӣ хурдтар аст. Вақте ки диаметри аслӣ аз 200 мкм зиёд мешавад, ба даст овардани чуқурии воридшавӣ дар хӯлаҳои дорои реаксияи баланд, ба монанди алюминий ва мис, осон нест ва кафшери чуқурии баландтар танҳо бо қувваи баланд ба даст оварда мешавад;

(3) Лазерҳои хурдҳаҷм зичии баланди қувва доранд ва метавонанд сӯрохиҳои калидиро дар сатҳи маводҳо бо энергияи баланд ва минтақаҳои хурди таъсири гармӣ зуд сӯрох кунанд. Аммо, дар айни замон, сатҳи кафшер ноҳамвор аст ва эҳтимолияти фурӯпошии сӯрохи калид ҳангоми кафшери суръати паст баланд аст ва сӯрохи калид дар давраи кафшер баста мешавад. Давра тӯлонӣ аст ва нуқсонҳо ба монанди нуқсонҳо ва сӯрохиҳо майл доранд. Он барои коркарди суръати баланд ё коркард бо траекторияи чархзанӣ мувофиқ аст;

(4) Лазерҳои диаметри калони ядроӣ нуқтаҳои рӯшноии калонтар ва энергияи парокандаи бештар доранд, ки онҳоро барои аз нав об кардани сатҳи лазер, рӯйпӯшкунӣ, тафсондан ва дигар равандҳо мувофиқтар мегардонад.