Афзалиятҳои беназири технологияи кафшери лазерӣ

1. Технологияи кафшери лазерӣ

Кафшери лазерӣ яке аз татбиқҳои муҳими технологияи коркарди лазерӣ мебошад. Ин раванди кафшерест, ки бо истифода аз энергияи радиатсионии лазерҳо пайвастшавии самаранокро ба даст меорад.

Принсипи кор: Муҳити фаъоли лазерӣ (масалан, омехтаи CO₂ ва дигар газҳо, кристаллҳои гранати алюминийи иттрии YAG ва ғайра) бо роҳи мушаххас барои ларзиш дар дохили ковокии резонансӣ ба пеш ва пас ангехта мешаванд ва шуоъи радиатсионии ангезишёфтаро ба вуҷуд меоранд. Вақте ки шуоъ бо корд тамос мегирад, энергияи он ҷаббида мешавад. Кафшерро пас аз расидан ба нуқтаи обшавии мавод анҷом додан мумкин аст.

2. Параметрҳои асосииТехнологияи кафшери лазерӣ

(1) Зичии қувва

Зичии қувва яке аз муҳимтарин параметрҳо дар коркарди лазерӣ мебошад. Зичии баланди қувва метавонад қабати рӯизаминиро дар давоми микросонияҳо то нуқтаи ҷӯшиш гарм кунад ва боиси бухоршавии васеъ гардад. Аз ин рӯ, он барои равандҳои тозакунии мавод, ба монанди пармакунӣ, буридан ва кандакорӣ беҳтарин аст.

Дар зичии пасти қувва, қабати рӯизаминӣ барои расидан ба нуқтаи ҷӯшидан чанд миллисония вақт мегирад. Пеш аз бухоршавии сатҳӣ, қабати поёнӣ аввал об мешавад ва ба ташаккули кафшерҳои босифати гудохта мусоидат мекунад.

(2) Шакли мавҷи импулси лазерӣ

Вақте ки нури лазерии дорои шиддати баланд ба сатҳи металлӣ нур мепошад, 60-98% энергияи лазер аз сабаби инъикос гум мешавад. Ин таъсир махсусан дар маводҳои хеле инъикоскунанда ва гармигузаронанда ба монанди тилло, нуқра, мис, алюминий ва титан возеҳ аст.

Қобилияти инъикоси металлҳо дар давраи импулси лазерӣ ба таври динамикӣ тағйир меёбад. Вақте ки ҳарорати сатҳ ба нуқтаи обшавӣ мерасад, он якбора паст мешавад ва ҳангоми дар ҳолати гудохта будани сатҳ дар арзиши доимӣ устувор мешавад.

(3) Паҳнои импулси лазерӣ

Паҳнои импулс параметри калидӣ барои кафшери лазерии импулсӣ мебошад, ки аз рӯи чуқурии воридшавии дилхоҳи кафшер ва минтақаи таъсири гармӣ (HAZ) муайян карда мешавад. Паҳнои дарозтари импулс ба HAZ-и калонтар оварда мерасонад ва воридшавии кафшер бо решаи квадратии паҳнои импулс зиёд мешавад.

Аммо, паҳнои дарози импулс қувваи қулларо коҳиш медиҳад. Аз ин рӯ, паҳнои дарозтари импулсҳо одатан дар кафшери гармигузаронӣ истифода мешаванд ва дарзҳои васеъ ва наонқадар чуқури кафшерро ба вуҷуд меоранд, ки махсусан барои кафшери даврии табақҳои тунук ва ғафс мувофиқанд.

Бо вуҷуди ин, қувваи пасти қулла метавонад боиси воридшавии аз ҳад зиёди гармӣ гардад. Ҳар як мавод паҳнои оптималии импулс дорад, ки воридшавии кафшерро ба ҳадди аксар мерасонад.

(4) Миқдори дефект

Кафшери лазерӣ одатан миқдори муайяни дефокусро талаб мекунад. Зичии қувва дар нуқтаи фокусии лазер хеле баланд аст, ки боиси бухоршавӣ ва пайдоиши сӯрохиҳо мегардад. Баръакс, тақсимоти зичии қувва дар сатҳҳое, ки аз нуқтаи фокусӣ ҷудо шудаанд, нисбатан яксон аст.

(5) Ҳолатҳои дефокус

Ду ҳолати дефокускунӣ мавҷуд аст: дефокуси мусбат ва дефокуси манфӣ. Дефокуси мусбат маънои онро дорад, ки сатҳи фокусӣ дар болои сатҳи қисмати корӣ ҷойгир аст, дар ҳоле ки дефокуси манфӣ маънои онро дорад, ки сатҳи фокусӣ дар зери он ҷойгир аст.

Мувофиқи назарияи оптикаи геометрӣ, зичии қувва дар сатҳҳое, ки аз сатҳи кафшер баробар дуранд (дар конфигуратсияҳои дефокуси мусбат ва манфӣ), тақрибан якхела аст. Аммо, дар амал, шаклҳои ҳавзи кафшери ҳосилшуда каме фарқ мекунанд. Дефокуси манфӣ воридшавии бештари кафшерро таъмин мекунад, ки бо механизми ташаккули ҳавзи кафшер алоқаманд аст.

(6) Суръати кафшер

Суръати кафшер ба воридшавии кафшер таъсири назаррас мерасонад. Суръати баландтар чуқурии воридшавиро кам мекунад, дар ҳоле ки суръати аз ҳад паст боиси обшавии аз ҳад зиёд ва сӯхтани қисмати корӣ мегардад.

Барои қувваи муайяни лазер ва ғафсии мушаххаси мавод, диапазони оптималии суръати кафшер мавҷуд аст, ки дар дохили он ҳадди аксар воридшавии кафшерро дар арзиши мувофиқи суръат ба даст овардан мумкин аст.

(7) Гази муҳофизатӣ

Газҳои инертӣ одатан ҳангоми кафшери лазерӣ барои ҳифзи ҳавзи кафшер истифода мешаванд. Дар аксари мавридҳо, газҳо ба монанди гелий, аргон ва нитроген ҳамчун газҳои муҳофизатӣ истифода мешаванд.

Гази муҳофизатӣ се вазифаи асосиро иҷро мекунад:

Ҳавзи кафшерро аз ифлосшавии атмосфера муҳофизат кунед.
Линзаи фокускунандаро аз олудашавии буғи металл ва пошидани қатраҳои гудохта муҳофизат кунед — ин вазифаи муҳим дар кафшери лазерии баландқудрат аст, ки дар он пошидани он хеле энергиянок аст.
Абри плазмаро, ки ҳангоми кафшери лазерии пуриқтидор ба вуҷуд меояд, самаранок пароканда мекунад. Буғи металл энергияи лазерро ҷаббида, ба плазма ионизатсия мекунад; плазмаи аз ҳад зиёд метавонад энергияи нури лазерро суст кунад.

3. Таъсири беназири технологияи кафшери лазерӣ

Дар муқоиса бо технологияҳои анъанавии кафшер, кафшери лазерӣ чор таъсири фарқкунандаро пешниҳод мекунад:

Таъсири тозакунии кафшер: Вақте ки нури лазерӣ дарзи кафшерро нур медиҳад, ифлосиҳои оксидӣ дар мавод энергияи лазерро нисбат ба металли асосӣ хеле самараноктар ҷаббида мегиранд. Ин ифлосиҳо зуд гарм карда мешаванд, бухор мешаванд ва хориҷ карда мешаванд, ки миқдори ифлосиҳоро дар кафшер ба таври назаррас коҳиш медиҳад. Ҳамин тариқ,кафшери лазерӣна танҳо аз ифлосшавии қисмҳои корӣ пешгирӣ мекунад, балки маводро фаъолона тоза мекунад.
Таъсири зарбаи фототаркиш: Дар зичии хеле баланди қувва, нурпошии шадиди лазерӣ боиси бухоршавии босуръати металл дар дарзи кафшер мегардад. Дар зери фишори буғи металли баландсуръат, металли гудохта дар ҳавзи кафшерӣ пошидани таркандаро аз сар мегузаронад. Мавҷи пуриқтидори зарба ба чуқурии мавод паҳн шуда, сӯрохи борикро ба вуҷуд меорад. Ҳангоми ҳаракат кардани нури лазерӣ ҳангоми кафшер, металли гудохтаро пайваста сӯрохи калидӣ пур мекунад ва сахт мешавад, то кафшери қавӣ ва амиқро ба вуҷуд орад.
Таъсири сӯрохи калидӣ ҳангоми кафшери сӯрохи амиқ: Вақте ки нури лазерӣ бо зичии қувва то 10⁷ Вт/см² маводро нур медиҳад, суръати воридшавии энергия ба кафшер аз суръати талафоти гармӣ тавассути гузаронандагӣ, конвексия ва радиатсия хеле зиёдтар аст. Ин боиси бухоршавии босуръати металл дар минтақаи нурпошии лазерӣ мегардад ва дар ҳавзи кафшерӣ зери буғи фишори баланд сӯрохи калидӣ ба вуҷуд меорад.

Мисли сӯрохи сиёҳи астрономӣ, сӯрохи калидӣ қариб тамоми энергияи лазери афтандаро фурӯ мебарад ва ба шуоъ имкон медиҳад, ки мустақиман ба қаъри сӯрохи калидӣ ворид шавад. Чуқурии сӯрохи калидӣ чуқурии воридшавии кафшерро муайян мекунад.
Таъсири фокуси лазерӣ ба деворҳои паҳлӯии сӯрохи калид: Ҳангоми ташаккули сӯрохи калидӣ дар ҳавзи кафшер, нурҳои лазерӣ, ки ба деворҳои паҳлӯии сӯрохи калидӣ меафтанд, одатан кунҷи калони афтидан доранд. Ин нурҳо аз деворҳои паҳлӯӣ инъикос ёфта, ба самти поёни сӯрохи калидӣ паҳн мешаванд, ки дар натиҷа дар дохили сӯрохи калидӣ суперпозитсияи энергия ба вуҷуд меояд. Ин падида, ки ҳамчун таъсири фокуси паҳлӯии сӯрохи калидӣ маълум аст, шиддати лазерро дар дохили сӯрохи калидӣ самаранок афзоиш медиҳад ва ба қобилиятҳои беназири кафшери лазерӣ мусоидат мекунад.

4. Бартариҳои технологияи кафшери лазерӣ

Таъсири беназири кафшери лазерӣ ба бартариҳои асосии зерин табдил меёбад:

Раванди кафшери хеле зуд: Вақти кӯтоҳи шуоъдиҳии лазерӣ имкон медиҳад, ки кафшери зуд анҷом дода шавад, ки на танҳо ҳосилнокиро афзоиш медиҳад, балки оксидшавии маводро низ кам мекунад ва минтақаи таъсири гармиро кам мекунад. Ин онро барои кафшери ҷузъҳои ба гармӣ ҳассос ба монанди транзисторҳо беҳтарин мегардонад. Кафшери лазерӣ шлаки кафшерро ба вуҷуд намеорад ва ниёз ба тоза кардани оксиди пеш аз кафшерро аз байн мебарад. Он ҳатто метавонад кафшерро тавассути шиша анҷом диҳад, ки онро махсусан барои истеҳсоли дақиқи микроасбобҳо мувофиқ мегардонад.
Мутобиқати васеи мавод: Кафшери лазерӣ метавонад на танҳо металлҳои якхела, балки металлҳои гуногун ва ҳатто комбинатсияҳои металл-ғайриметаллро пайваст кунад. Масалан, схемаҳои интегралӣ бо субстратҳои сафолӣ бо истифода аз усулҳои анъанавӣ кафшер кардан душвор аст, зеро нуқтаи баланди обшавии сафолҳо ва зарурати пешгирӣ аз фишори механикӣ вуҷуд дорад. Кафшери лазерӣ барои чунин барномаҳо роҳи ҳалли қулай фароҳам меорад. Аммо, қайд кунед, ки кафшери лазерӣ барои ҳама комбинатсияҳои маводҳои гуногун мувофиқ нест.

5. Сенарияҳо ва соҳаҳои татбиқи кафшери лазерӣ

Кафшери гармигузаронӣАсосан барои коркарди дақиқ, ба монанди коркарди канори варақаҳои тунуки металлӣ ва истеҳсоли дастгоҳҳои тиббӣ истифода мешавад.
Кафшер ва кафшер бо роҳи сӯрохкунии амиқ: Дар саноати автомобилсозӣ васеъ истифода мешавад. Кафшери сӯрохкунии амиқ барои кафшер кардани кузовҳо, қуттиҳои фишанг ва корпусҳои берунии мошин истифода мешавад; кафшер асосан барои васлкунии кузови мошин истифода мешавад.
Кафшери гузаронандагии лазерӣ барои ғайриметаллҳо: Доираи васеи татбиқро дар бар мегирад, аз ҷумла истеҳсоли молҳои истеъмолӣ, истеҳсоли автомобил, истеҳсоли корпусҳои электронӣ ва технологияи тиббӣ.
Кафшери гибридӣ: Махсусан барои сохторҳои махсуси пӯлодӣ, ба монанди сохтани саҳни киштӣ, мувофиқ аст.

Вақти нашр: 15 декабри соли 2025