Ташаккул ва рушди сӯрохиҳои калидӣ:
Таърифи сӯрохи калидӣ: Ҳангоме ки нури радиатсионӣ аз 10 ^ 6 Вт/см ^ 2 зиёд аст, сатҳи мавод дар зери таъсири лазер гудохта ва бухор мешавад. Вақте ки суръати бухоршавӣ ба қадри кофӣ калон аст, фишори бозгашти буғ барои бартараф кардани шиддати рӯизаминӣ ва вазнинии моеъи металли моеъ кифоя аст ва ба ин васила як қисми металли моеъро иваз мекунад ва боиси ғарқ шудани ҳавзи гудохта дар минтақаи ҳаяҷон мегардад ва чоҳҳои хурдро ташкил медиҳад. ; Шуои нур бевосита ба каъри чохи хурд таъсир карда, боиси боз гудохтани металл ва газ мегардад. Буғи фишори баланд идома медиҳад, ки металли моеъро дар поёни чоҳ маҷбур мекунад, ки ба канори ҳавзи гудохта равон шавад ва сӯрохи хурдро боз ҳам амиқтар кунад. Ин раванд идома дорад ва дар ниҳоят дар металли моеъ сӯрохи калидӣ ба вуҷуд меояд. Вақте ки фишори буғи металлӣ, ки аз шуои лазерӣ дар сӯрохи хурд тавлид мешавад, ба мувозинат бо шиддати сатҳӣ ва вазнинии металли моеъ мерасад, сӯрохи хурд дигар амиқ намешавад ва сӯрохи хурди устувори амиқро ташкил медиҳад, ки онро "эффекти сӯрохии хурд" меноманд. .
Вақте ки нури лазерӣ нисбат ба қисмҳои корӣ ҳаракат мекунад, сӯрохи хурд пеши каме каҷро ба қафо ва секунҷаи баръакси ба таври равшан моилшударо дар қафо нишон медиҳад. Дар канори пеши сӯрохи хурд майдони амали лазер аст, бо ҳарорати баланд ва фишори буғ баланд, дар ҳоле ки ҳарорат дар баробари канори қафо нисбатан паст аст ва фишори буғ хурд аст. Дар зери ин фишор ва тафовути ҳарорат моеъи гудохта дар атрофи сӯрохи хурд аз нӯги пеши он ба қафо равон шуда, дар охири қафои сӯрохи хурд гирдоб ба вуҷуд меорад ва дар ниҳоят дар канори қафо сахт мешавад. Ҳолати динамикии сӯрохи калидӣ, ки тавассути моделиронии лазерӣ ва кафшери воқеӣ ба даст оварда шудааст, дар расми боло нишон дода шудааст, Морфологияи сӯрохиҳои хурд ва ҷараёни моеъи гудохтаи атроф ҳангоми сафар бо суръати гуногун.
Аз сабаби мавҷудияти сӯрохиҳои хурд, энергияи нури лазерӣ ба дохили мавод ворид шуда, ин қабати кафшери чуқур ва тангро ташкил медиҳад. Морфологияи хоси буридани қабати кафшери чуқури лазерӣ дар расми боло нишон дода шудааст. Чукурии рахи кафшер ба чукурии сурохии калид наздик аст (аник гуем, кабати металлографй нисбат ба сурохии калид 60—100 сантиметр чукуртар, як кабати моеъ камтар аст). Чӣ қадаре ки зичии энергияи лазерӣ баланд бошад, сӯрохи хурд ҳамон қадар амиқтар мешавад ва умқи воридшавии қабати кафшер ҳамон қадар зиёдтар мешавад. Дар кафшери лазерии пуриқтидор, ҳадди ниҳоии чуқурӣ ба паҳнои дарз кафшер метавонад ба 12:1 мерасад.
Таҳлили азхудкунииэнергияи лазерӣбо сӯрохи калид
Пеш аз пайдо шудани сӯрохиҳои хурд ва плазма энергияи лазер асосан ба дохили қисми кор тавассути гармигузаронӣ интиқол дода мешавад. Раванди кафшер ба кафшери ноқилӣ тааллуқ дорад (бо чуқурии воридшавӣ камтар аз 0,5 мм) ва суръати азхудкунии мавод аз лазер байни 25-45% аст. Пас аз он ки сӯрохи калид ташкил карда мешавад, энергияи лазер асосан аз ҷониби дохили қисми кор тавассути эффекти сӯрохии калид ҷаббида мешавад ва раванди кафшер кафшери амиқ ворид мешавад (бо чуқурии воридшавӣ беш аз 0,5 мм), Суръати азхудкунӣ метавонад ба он мерасад. зиёда аз 60-90%.
Таъсири сӯрохи калидӣ дар баланд бардоштани азхудкунии лазер ҳангоми коркард, аз қабили кафшери лазерӣ, буридан ва пармакунӣ нақши бениҳоят муҳим дорад. Нури лазерӣ, ки ба сӯрохи калид ворид мешавад, тавассути инъикоси сершумор аз девори сӯрох қариб пурра ҷаббида мешавад.
Умуман чунин мешуморанд, ки механизми азхудкунии энергияи лазер дар дохили сӯрохи калидӣ ду равандро дар бар мегирад: азхудкунии баръакс ва азхудкунии Френел.
Тавозуни фишор дар дохили сӯрохи калид
Ҳангоми кафшери амиқи лазерӣ мавод ба бухоршавии шадид дучор мешавад ва фишори васеъшавӣ, ки аз буғи ҳарорати баланд тавлид мешавад, металли моеъро хориҷ карда, сӯрохиҳои хурдро ташкил медиҳад. Илова ба фишори буғ ва фишори аблятсионӣ (инчунин бо номи қувваи реаксияи бухоршавӣ ё фишори бозгашт маълум аст), инчунин шиддати сатҳӣ, фишори статикии моеъ, ки дар натиҷаи вазнинӣ ба вуҷуд меоянд ва фишори динамикии моеъ, ки дар натиҷаи ҷараёни маводи гудохта дар дохили он тавлид мешаванд, мавҷуданд. сӯрохи хурд. Дар байни ин фишорҳо танҳо фишори буғ кушодашавии сӯрохи хурдро нигоҳ медорад, дар ҳоле ки се қувваи дигар барои бастани сӯрохи хурд кӯшиш мекунанд. Барои нигоҳ доштани устувории сӯрохи калид дар ҷараёни кафшер, фишори буғ бояд барои бартараф кардани муқовимати дигар ва ноил шудан ба мувозинат, нигоҳ доштани устувории дарозмуддати сӯрохи калид кифоя бошад. Барои содда кардан, одатан чунин мешуморанд, ки қувваҳое, ки дар девори сӯрохи калид амал мекунанд, асосан фишори аблятсия (фишори бозгашти буғи металлӣ) ва шиддати рӯизаминӣ мебошанд.
Ноустувории Keyhole
Маълумот: Лазер дар рӯи мавод амал мекунад ва боиси бухор шудани миқдори зиёди металл мегардад. Фишори бозгашт ба ҳавзи гудохта зер карда, сӯрохиҳои калидӣ ва плазмаро ба вуҷуд меорад, ки дар натиҷа умқи обшавӣ меафзояд. Дар ҷараёни ҳаракат лазер ба девори пеши сӯрохи калид мезанад ва мавқеъе, ки лазер бо мавод тамос мегирад, боиси бухоршавии шадиди мавод мегардад. Дар айни замон, девори сӯрохи калид талафоти оммаро эҳсос мекунад ва бухоршавӣ фишори бозгаштро ба вуҷуд меорад, ки ба металли моеъ зер мекунад ва боиси он мегардад, ки девори даруни сӯрохи калид ба самти поён тағйир дода, дар атрофи поёни сӯрохи калид ба сӯи сӯрох ҳаракат мекунад. пушти ҳавзи гудохташуда. Аз сабаби тағирёбии ҳавзи гудохтаи моеъ аз девори пеш ба девори қафо, ҳаҷми дохили сӯрохи калид доимо тағйир меёбад, Фишори дохилии сӯрохи калид низ мутаносибан тағир меёбад, ки боиси тағир ёфтани ҳаҷми плазмаи пошидашуда мегардад. . Тағйирёбии ҳаҷми плазма боиси тағирёбии муҳофизат, рефраксия ва азхудкунии энергияи лазер мегардад, ки дар натиҷа энергияи лазер ба сатҳи моддӣ мерасад. Тамоми раванд динамикӣ ва даврӣ аст, ки дар ниҳоят ба воридшавии металли аррашакл ва мавҷнок оварда мерасонад ва кафшери ҳамвор ва ҳамвор нест. Дар расми боло намуди буриши маркази кафшер аст, ки тавассути буридани дарозии параллел ба даст оварда шудааст. маркази кафшер, инчунин ченкунии воқеии тағирёбии умқи сӯрохи калид тавассутиIPG-LDD ҳамчун далел.
Самти устувории сӯрохи калидро беҳтар кунед
Ҳангоми кафшери чуқурии лазерӣ устувории сӯрохи хурдро танҳо бо тавозуни динамикии фишорҳои гуногун дар дохили сӯрох таъмин кардан мумкин аст. Бо вуҷуди ин, ҷабби энергияи лазер аз ҷониби девори сӯрох ва бухоршавии мавод, берун баровардани буғи металлӣ берун аз сӯрохи хурд ва ҳаракати пешакии сӯрохи хурд ва ҳавзи гудохта - ҳама равандҳои хеле шадид ва босуръатанд. Дар шароити муайяни раванд, дар лаҳзаҳои муайяни ҷараёни кафшер, эҳтимол дорад, ки устувории сӯрохи хурд дар минтақаҳои маҳаллӣ вайрон шуда, ба камбудиҳои кафшер оварда расонад. Аз ҳама маъмултарин ва маъмултарин нуқсонҳои сӯрохии хурди сӯрохиҳо ва пошидан дар натиҷаи шикастани сӯрохи калидҳо мебошанд;
Пас, чӣ тавр ба эътидол овардани сӯрохи калид?
Тағйирёбии моеъи сӯрохи калидӣ нисбатан мураккаб буда, омилҳои аз ҳад зиёдро (майдони ҳарорат, майдони ҷараён, майдони қувва, физикаи оптоэлектронӣ) дар бар мегирад, ки онҳоро ба таври оддӣ ба ду категория ҷамъбаст кардан мумкин аст: муносибати байни шиддати сатҳ ва фишори бозгашти буғи металл; Фишори бозгашти буғи металлӣ бевосита ба тавлиди сӯрохиҳои калидӣ таъсир мерасонад, ки ба чуқурӣ ва ҳаҷми сӯрохиҳои калидҳо зич алоқаманд аст. Дар айни замон, хамчун моддаи ягонаи ба боло харакаткунандаи буги металл дар чараёни кафшер, инчунин бо пайдоиши пошидан зич алокаманд аст; Шиддати рӯизаминӣ ба ҷараёни ҳавзи гудохта таъсир мерасонад;
Ҳамин тавр, раванди кафшери лазерии устувор аз нигоҳ доштани градиенти тақсимоти шиддати рӯизаминӣ дар ҳавзи гудохта, бидуни тағирёбии аз ҳад зиёд вобаста аст. Шиддати рӯизаминӣ ба тақсимоти ҳарорат ва тақсимоти ҳарорат ба манбаи гармӣ алоқаманд аст. Аз ин рӯ, манбаи гармии таркибӣ ва кафшери чархакҳо самтҳои эҳтимолии техникӣ барои раванди кафшери устувор мебошанд;
Ҳаҷми буғи металлӣ ва сӯрохи калид бояд ба эффекти плазма ва андозаи кушодани сӯрохи калид диққат диҳад. Чӣ қадаре ки кушодашавӣ калонтар бошад, сӯрохи калидӣ ҳамон қадар калонтар аст ва тағйироти ночиз дар нуқтаи поёни ҳавзи обшуда, ки ба ҳаҷми умумии сӯрохи калидӣ ва тағирёбии фишори дохилӣ таъсири нисбатан хурд доранд; Ҳамин тавр, лазерии ҳолати ҳалқаи танзимшаванда (ҷои ҳалқадор), рекомбинатсияи камон лазерӣ, модуляцияи басомад ва ғайра ҳама самтҳое мебошанд, ки васеъ карда мешаванд.
Вақти интишор: Декабри 01-2023
