Таъсири мутақобилаи лазер ва маводҳо падидаҳо ва хусусиятҳои зиёди физикиро дар бар мегирад. Дар се мақолаи навбатӣ се падидаи асосии физикии марбут ба раванди кафшери лазерӣ муаррифӣ карда мешаванд, то ба ҳамкорон фаҳмиши равшантаре дар бораи ...раванди кафшери лазерӣ: ба суръати азхудкунии лазер ва тағйирот дар ҳолат, плазма ва таъсири сӯрохи калидӣ тақсим карда мешавад. Ин дафъа мо робитаи байни тағйирот дар ҳолати лазер ва мавод ва суръати азхудкуниро навсозӣ хоҳем кард.
Тағйирот дар ҳолати модда, ки дар натиҷаи таъсири мутақобилаи лазер ва мавод ба вуҷуд меояд.
Коркарди лазерии маводҳои металлӣ асосан ба коркарди гармии эффектҳои фототермикӣ асос ёфтааст. Ҳангоми татбиқи нури лазерӣ ба сатҳи мавод, дар масоҳати сатҳи мавод бо зичии гуногуни қувва тағйироти гуногун ба амал меоянд. Ин тағйиротҳо баландшавии ҳарорати сатҳ, обшавӣ, бухоршавӣ, ташаккули сӯрохиҳои калидӣ ва тавлиди плазмаро дар бар мегиранд. Ғайр аз ин, тағйирот дар ҳолати физикии масоҳати сатҳи мавод ба ҷабби лазер аз ҷониби мавод таъсири калон мерасонанд. Бо афзоиши зичии қувва ва вақти таъсир, маводи металлӣ дар ҳолати зерин тағйирот ба амал меорад:
Вақте киқувваи лазерӣЗичии он паст аст (<10 ^ 4w/cm ^ 2) ва вақти шуоъдиҳӣ кӯтоҳ аст, энергияи лазере, ки аз ҷониби металл ҷаббида мешавад, танҳо метавонад боиси баланд шудани ҳарорати мавод аз сатҳ ба дарун гардад, аммо фазаи сахт бетағйир боқӣ мемонад. Он асосан барои тафсонидани қисмҳо ва коркарди сахтшавии табдили фаза истифода мешавад, ки асбобҳо, фишангҳо ва подшипникҳо аксарияти онҳоро ташкил медиҳанд;
Бо афзоиши зичии қувваи лазер (10 ^ 4-10 ^ 6w/cm ^ 2) ва дароз шудани вақти нурпошӣ, сатҳи мавод тадриҷан об мешавад. Бо афзоиши энергияи вуруд, сатҳи моеъ-сахт тадриҷан ба самти қисмати амиқи мавод ҳаракат мекунад. Ин раванди физикӣ асосан барои аз нав гудохтани сатҳ, хӯлакунӣ, рӯйпӯшкунӣ ва кафшери гармигузаронии металлҳо истифода мешавад.
Бо афзоиши минбаъдаи зичии қувва (>10 ^ 6w/cm ^ 2) ва дароз кардани вақти амали лазер, сатҳи мавод на танҳо об мешавад, балки бухор мешавад ва моддаҳои бухоршуда дар наздикии сатҳи мавод ҷамъ шуда, суст ионизатсия мешаванд ва плазмаро ташкил медиҳанд. Ин плазмаи тунук ба мавод кӯмак мекунад, ки лазерро аз худ кунад; Дар зери фишори бухоршавӣ ва васеъшавӣ, сатҳи моеъ деформатсия мешавад ва чоҳҳо ба вуҷуд меоянд. Ин марҳиларо барои кафшери лазерӣ, одатан дар кафшери пайвастҳои микро бо гузариши гармӣ дар дохили 0,5 мм истифода бурдан мумкин аст.
Бо афзоиши минбаъдаи зичии қувва (>10 ^ 7w/cm ^ 2) ва дароз кардани вақти шуоъдиҳӣ, сатҳи мавод бухоршавии қавӣро аз сар мегузаронад ва плазмаеро бо дараҷаи баланди ионизатсия ташкил медиҳад. Ин плазмаи зич ба лазер таъсири муҳофизатӣ дорад ва зичии энергияи афтидани лазерро ба мавод хеле кам мекунад. Дар айни замон, дар зери қувваи зиёди реаксияи буғ, дар дохили металли гудохта сӯрохиҳои хурд, ки одатан бо номи сӯрохиҳои калидӣ маълуманд, ба вуҷуд меоянд. Мавҷудияти сӯрохиҳои калидӣ барои ҷабби лазер аз ҷониби мавод муфид аст ва ин марҳиларо барои кафшери амиқи лазерӣ, буридан ва пармакунӣ, сахтшавии зарба ва ғайра истифода бурдан мумкин аст.
Дар шароити гуногун, дарозии гуногуни мавҷҳои нурпошии лазерӣ ба маводҳои гуногуни металлӣ боиси арзишҳои мушаххаси зичии қувва дар ҳар марҳила мегардад.
Аз нигоҳи ҷабби лазер аз ҷониби маводҳо, бухоршавии мавод марзӣ аст. Вақте ки мавод бухоршавӣ намекунад, хоҳ дар фазаи сахт ё моеъ, ҷабби лазери он танҳо бо афзоиши ҳарорати сатҳ оҳиста тағйир меёбад; Вақте ки мавод бухор мешавад ва плазма ва сӯрохиҳои калидӣ ба вуҷуд меояд, ҷабби лазер аз ҷониби мавод ногаҳон тағйир меёбад.
Тавре ки дар расми 2 нишон дода шудааст, суръати ҷабби лазер дар сатҳи мавод ҳангоми кафшери лазерӣ вобаста ба зичии қувваи лазер ва ҳарорати сатҳи мавод фарқ мекунад. Вақте ки мавод гудохта намешавад, суръати ҷабби мавод ба лазер бо афзоиши ҳарорати сатҳи мавод оҳиста-оҳиста меафзояд. Вақте ки зичии қувваи барқ аз (10 ^ 6w/cm ^ 2) зиёд аст, мавод бошиддат бухор мешавад ва сӯрохи калидро ташкил медиҳад. Лазер барои инъикоси сершумор ва ҷаббида ба сӯрохи калид ворид мешавад, ки дар натиҷа суръати ҷабби мавод ба лазер ва умқи обшавӣ ба таври назаррас афзоиш меёбад.
Ҷабби лазер аз ҷониби маводҳои металлӣ - дарозии мавҷ
Расми дар боло овардашуда каҷи робитаи байни инъикос, ҷаббидашавӣ ва дарозии мавҷи металлҳои маъмулан истифодашавандаро дар ҳарорати хонагӣ нишон медиҳад. Дар минтақаи инфрасурх, суръати ҷаббидашавӣ кам мешавад ва инъикос бо афзоиши дарозии мавҷ меафзояд. Аксари металлҳо нури инфрасурхи дарозии мавҷи 10.6 мкм (CO2)-ро ба таври қавӣ инъикос мекунанд, дар ҳоле ки нури инфрасурхи дарозии мавҷи 1.06 мкм (1060 нм)-ро ба таври суст инъикос мекунанд. Маводҳои металлӣ барои лазерҳои дарозии мавҷи кӯтоҳ, ба монанди нури кабуд ва сабз, суръати ҷаббидашавии баландтар доранд.
Ҷабби лазер аз ҷониби маводҳои металлӣ - Ҳарорати мавод ва зичии энергияи лазер
Масалан, хӯлаи алюминийро истифода барем, вақте ки мавод сахт аст, суръати азхудкунии лазер тақрибан 5-7%, суръати азхудкунии моеъ то 25-35% ва дар ҳолати сӯрохи калидӣ метавонад ба зиёда аз 90% расад.
Суръати ҷабби мавод ба лазер бо афзоиши ҳарорат меафзояд. Суръати ҷабби маводҳои металлӣ дар ҳарорати хонагӣ хеле паст аст. Вақте ки ҳарорат ба нуқтаи обшавӣ наздик мешавад, суръати ҷабби он метавонад ба 40% ~ 60% расад. Агар ҳарорат ба нуқтаи ҷӯшон наздик бошад, суръати ҷабби он метавонад ба 90% расад.
Ҷабби лазер аз ҷониби маводҳои металлӣ - Ҳолати сатҳ
Суръати азхудкунии анъанавӣ бо истифода аз сатҳи ҳамвори металлӣ чен карда мешавад, аммо дар татбиқи амалии гармкунии лазерӣ, одатан зарур аст, ки суръати азхудкунии баъзе маводҳои инъикоси баланд (алюминий, мис) зиёд карда шавад, то аз кафшери бардурӯғ, ки аз инъикоси баланд ба вуҷуд меояд, пешгирӣ карда шавад;
Усулҳои зеринро истифода бурдан мумкин аст:
1. Қабули равандҳои мувофиқи пеш аз коркарди сатҳ барои беҳтар кардани инъикоси лазер: оксидшавии прототип, регпошӣ, тозакунии лазер, рӯйпӯшкунии никел, рӯйпӯшкунии қалъагӣ, рӯйпӯшкунии графит ва ғайра метавонанд суръати азхудкунии маводро аз лазер беҳтар кунанд;
Ҳадафи асосӣ баланд бардоштани ноҳамвории сатҳи мавод (ки барои инъикоси сершумори лазерӣ ва ҷаббида мусоидат мекунад), инчунин афзоиши маводи рӯйпӯш бо суръати баланди ҷаббида мебошад. Бо ҷабби энергияи лазерӣ ва обшавӣ ва бухоршавии он тавассути маводҳои суръати баланди ҷаббида, гармии лазер ба маводи асосӣ интиқол дода мешавад, то суръати ҷаббидашавии маводро беҳтар кунад ва кафшери виртуалиро, ки аз падидаи инъикоси баланд ба вуҷуд меояд, кам кунад.
Вақти нашр: 23 ноябри соли 2023
