Өөр өөр диаметр бүхий лазерын гагнуурын үр нөлөөг харьцуулах

Лазер гагнууртасралтгүй эсвэл импульсийн лазер туяа ашиглан хүрч болно. -ийн зарчмуудлазер гагнуурдулаан дамжуулах гагнуур, лазер гүн нэвтрэлтийн гагнуур гэж хувааж болно. Эрчим хүчний нягтрал нь 104~105 Вт/см2-аас бага байвал дулаан дамжуулах гагнуур юм. Энэ үед нэвтрэлтийн гүн нь гүехэн, гагнуурын хурд удаан; Эрчим хүчний нягтрал 105~107 Вт/см2-аас их үед металлын гадаргуу нь дулааны нөлөөгөөр хонхойж "нүх" болж гүн нэвтрэлтийн гагнуур үүсгэдэг бөгөөд энэ нь гагнуурын хурд хурдан, том харьцаатай шинж чанартай байдаг. Дулаан дамжуулалтын зарчимлазер гагнуурнь: лазерын цацраг нь боловсруулагдах гадаргууг халааж, гадаргуугийн дулаан нь дулаан дамжуулалтаар дамжин дотоод хэсэгт тархдаг. Лазерын импульсийн өргөн, эрчим хүч, оргил хүч, давталтын давтамж зэрэг лазер параметрүүдийг хянах замаар ажлын хэсгийг хайлуулж, тодорхой хайлсан усан санг үүсгэдэг.

Лазер гүн нэвтрэлтийн гагнуур нь ерөнхийдөө материалын холболтыг дуусгахын тулд тасралтгүй лазер туяаг ашигладаг. Металлургийн физик процесс нь электрон цацраг гагнууртай маш төстэй, өөрөөр хэлбэл энерги хувиргах механизм нь "түлхүүр нүхний" бүтцээр дамждаг.

Хангалттай өндөр эрчим хүчний нягтрал бүхий лазерын цацрагийн дор материал ууршиж, жижиг нүх үүсдэг. Уураар дүүрсэн энэ жижиг нүх нь хар биетэй адил бөгөөд туссан цацрагийн бараг бүх энергийг шингээдэг. Нүхэн дэх тэнцвэрийн температур ойролцоогоор 2500 хүрдэг°C. Дулаан нь өндөр температурт нүхний гадна хананаас дамжиж, нүхийг тойрсон металл хайлахад хүргэдэг. Жижиг нүх нь цацрагийн цацрагийн дор хананы материалыг тасралтгүй ууршуулах замаар үүссэн өндөр температурт уураар дүүрдэг. Жижиг нүхний хана нь хайлсан металлаар, шингэн металл нь хатуу материалаар хүрээлэгдсэн байдаг (ихэнх ердийн гагнуурын болон лазер дамжуулалтын гагнуурын үед энерги нь эхлээд ажлын хэсгийн гадаргуу дээр хуримтлагдаж, дараа нь дамжуулалтаар дотоод хэсэгт шилждэг. ). Нүхний хананы гаднах шингэний урсгал ба хананы давхаргын гадаргуугийн хурцадмал байдал нь нүхний хөндий дэх тасралтгүй үүссэн уурын даралттай үе шатанд нийцэж, динамик тэнцвэрийг хадгалж байдаг. Гэрлийн цацраг нь жижиг нүхэнд тасралтгүй орж, жижиг нүхний гаднах материал тасралтгүй урсаж байна. Гэрлийн туяа хөдөлж байх үед жижиг нүх нь үргэлж тогтвортой урсгалтай байдаг.

Өөрөөр хэлбэл, нүхний ханыг тойрсон жижиг нүх болон хайлсан металл нь нисгэгч цацрагийн урагшлах хурдаар урагшилдаг. Хайлсан металл нь жижиг нүхийг зайлуулсны дараа үлдсэн цоорхойг дүүргэж, үүний дагуу конденсац болж, гагнуур үүсдэг. Энэ бүхэн маш хурдан явагддаг тул гагнуурын хурд минутанд хэдэн метрт амархан хүрч чаддаг.

Эрчим хүчний нягтрал, дулаан дамжилтын гагнуур, гүн нэвтрэлтийн гагнуурын үндсэн ойлголтуудыг ойлгосны дараа бид өөр өөр диаметртэй цахилгаан эрчим хүчний нягтрал ба металлографийн үе шатуудын харьцуулсан шинжилгээг хийх болно.

Зах зээл дээрх нийтлэг лазерын гол диаметр дээр суурилсан гагнуурын туршилтуудын харьцуулалт:

Өөр өөр диаметр бүхий лазерын фокусын цэгийн хүчний нягтрал

Эрчим хүчний нягтралын үүднээс авч үзвэл, ижил хүчин чадлын дор цөмийн диаметр бага байх тусам лазерын тод байдал өндөр, энерги нь илүү их төвлөрдөг. Хэрэв лазерыг хурц хутгатай харьцуулбал гол диаметр нь бага байх тусам лазер илүү хурц болно. 14um гол диаметртэй лазерын эрчим хүчний нягтрал нь 100um гол диаметртэй лазераас 50 дахин их бөгөөд боловсруулах чадвар нь илүү хүчтэй байдаг. Үүний зэрэгцээ энд тооцоолсон эрчим хүчний нягтрал нь энгийн дундаж нягтрал юм. Бодит эрчим хүчний хуваарилалт нь ойролцоогоор Гауссын тархалт бөгөөд төвийн энерги нь дундаж эрчим хүчний нягтралаас хэд дахин их байх болно.

Өөр өөр диаметр бүхий лазерын энергийн тархалтын бүдүүвч диаграм

Эрчим хүчний хуваарилалтын диаграммын өнгө нь энергийн хуваарилалт юм. Өнгө нь улаан байх тусам эрч хүч нэмэгддэг. Улаан энерги нь энерги төвлөрсөн газар юм. Өөр өөр диаметр бүхий лазерын цацрагийн лазерын энергийн хуваарилалтаар лазер туяаны урд тал нь хурц биш, лазер туяа хурц байгааг харж болно. Бага байх тусам энерги нь нэг цэг дээр төвлөрч, илүү хурц, нэвтлэх чадвар нь хүчтэй байдаг.

Өөр өөр диаметр бүхий лазерын гагнуурын үр нөлөөг харьцуулах

Өөр өөр диаметр бүхий лазеруудын харьцуулалт:

(1) Туршилт нь 150мм/с хурдтай, фокусын байрлал гагнуур, материал нь 1 цуврал хөнгөн цагаан, 2мм зузаантай;

(2) Цөмийн диаметр их байх тусам хайлах өргөн томрох тусам халуунд өртөх бүс их байх ба нэгжийн эрчим хүчний нягтрал бага байх болно. Цөмийн диаметр нь 200um-ээс хэтэрсэн тохиолдолд хөнгөн цагаан, зэс зэрэг өндөр урвалын хайлш дээр нэвтрэлтийн гүнд хүрэх нь тийм ч хялбар биш бөгөөд зөвхөн өндөр хүчээр л гүн нэвтрэлтийн гагнуур хийх боломжтой;

(3) Жижиг цөмт лазерууд нь өндөр эрчим хүчний нягтралтай бөгөөд өндөр энергитэй, халуунд өртсөн жижиг бүс бүхий материалын гадаргуу дээр нүхийг хурдан цоолж чаддаг. Гэсэн хэдий ч, үүнтэй зэрэгцэн гагнуурын гадаргуу нь барзгар, бага хурдтай гагнуурын үед цооногийн нүхний нуралтын магадлал өндөр, гагнуурын мөчлөгийн үед цооногийн нүх хаагддаг. Цикл нь урт бөгөөд согог, нүх сүв зэрэг согог үүсэх хандлагатай байдаг. Энэ нь өндөр хурдны боловсруулалт эсвэл дүүжин траектороор боловсруулахад тохиромжтой;

(4) Том диаметртэй лазерууд нь илүү том гэрлийн толботой, илүү их тархсан энергитэй тул тэдгээрийг лазерын гадаргууг дахин хайлуулах, бүрэх, зөөлрүүлэх болон бусад процессуудад илүү тохиромжтой болгодог.