Лазер зүсэлт ба түүний боловсруулалтын систем

Лазер зүсэлтпрограм

Хурдан тэнхлэгийн урсгалтай CO2 лазерыг ихэвчлэн металл материалыг лазераар зүсэхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь голчлон цацрагийн чанар сайтай холбоотой юм. Ихэнх металлын CO2 лазерын цацрагт ойх чадвар нэлээд өндөр боловч өрөөний температурт металлын гадаргуугийн ойх чадвар нь температур болон исэлдэлтийн зэрэг нэмэгдэхийн хэрээр нэмэгддэг. Металлын гадаргуу гэмтсэний дараа металлын ойх чадвар 1-тэй ойролцоо байдаг. Металл лазераар зүсэхэд дундаж өндөр чадал шаардлагатай бөгөөд зөвхөн өндөр хүчин чадалтай CO2 лазерууд л ийм нөхцөлтэй байдаг.

1. Ган материалыг лазераар огтлох

1.1 CO2 тасралтгүй лазер зүсэлт CO2 тасралтгүй лазер зүсэлтийн гол процессын параметрүүдэд лазерын хүч, туслах хийн төрөл ба даралт, зүсэлтийн хурд, фокусын байрлал, фокусын гүн ба цоргоны өндөр орно.

(1) Лазерын хүч Лазерын хүч нь зүсэлтийн зузаан, зүсэлтийн хурд болон зүсэлтийн өргөнд ихээхэн нөлөөлдөг. Бусад параметрүүд тогтмол байх үед зүсэлтийн хурд нь зүсэлтийн хавтангийн зузаан нэмэгдэхийн хэрээр буурч, лазерын хүч нэмэгдэхийн хэрээр нэмэгддэг. Өөрөөр хэлбэл, лазерын хүч их байх тусам зүсэж болох хавтан зузаан, зүсэлтийн хурд өндөр, зүсэлтийн өргөн арай том байна.

(2) Туслах хийн төрөл ба даралт Бага нүүрстөрөгчийн ган зүсэх үед төмөр-хүчилтөрөгчийн шаталтын урвалын дулааныг ашиглан зүсэх процессыг дэмжих зорилгоор CO2-ийг туслах хий болгон ашигладаг. Зүсэх хурд өндөр бөгөөд зүсэлтийн чанар сайн, ялангуяа наалдамхай шааргүй зүсэлтийг гаргаж авах боломжтой. Зэвэрдэггүй ган зүсэх үед CO2 ашигладаг. Шаар нь зүсэлтийн доод хэсэгт амархан наалддаг. CO2 + N2 холимог хий эсвэл давхар давхаргат хийн урсгалыг ихэвчлэн ашигладаг. Туслах хийн даралт нь зүсэлтийн үр дүнд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг. Хийн даралтыг зохих ёсоор нэмэгдүүлэх нь хийн урсгалын импульс нэмэгдэж, шаар зайлуулах чадвар сайжирснаас болж наалдамхай шааргүй зүсэх хурдыг нэмэгдүүлж болно. Гэсэн хэдий ч даралт хэт өндөр байвал зүссэн гадаргуу барзгар болдог. Хүчилтөрөгчийн даралтын зүсэлтийн гадаргуугийн дундаж барзгар байдалд үзүүлэх нөлөөг доорх зурагт үзүүлэв.

Биеийн даралт нь хавтангийн зузаанаас хамаарна. 1кВт-ын CO2 лазераар бага нүүрстөрөгчийн ган зүсэх үед хүчилтөрөгчийн даралт ба хавтангийн зузааны хоорондын хамаарлыг доорх зурагт үзүүлэв.

(3) Зүсэх хурд Зүсэх хурд нь зүсэх чанарт мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг. Лазерын хүчний тодорхой нөхцөлд бага нүүрстөрөгчийн ган зүсэх үед сайн зүсэх хурдны хувьд харгалзах дээд ба доод чухал утга байдаг. Хэрэв зүсэх хурд нь чухал утгаас өндөр эсвэл бага байвал шаар наалддаг. Зүсэх хурд удаан байх үед зүсэх ирмэг дээр исэлдэлтийн урвалын дулааны үйлчлэх хугацаа уртасч, зүсэлтийн өргөн нэмэгдэж, зүсэх гадаргуу нь барзгар болдог. Зүсэх хурд нэмэгдэхийн хэрээр дээд зүсэлтийн өргөн нь толбоны диаметртэй тэнцүү болтол зүсэлт аажмаар нарийсдаг. Энэ үед зүсэлт нь бага зэрэг шаантаг хэлбэртэй, дээд хэсэгтээ өргөн, доод хэсэгтээ нарийсдаг. Зүсэх хурд үргэлжлүүлэн нэмэгдэхийн хэрээр дээд зүсэлтийн өргөн багассаар байх боловч зүсэлтийн доод хэсэг харьцангуй өргөн болж, урвуу шаантаг хэлбэртэй болдог.

(5) Фокусын гүн

Фокусын гүн нь зүсэх гадаргуугийн чанар болон зүсэх хурдад тодорхой нөлөө үзүүлдэг. Харьцангуй том ган хавтанг зүсэхдээ фокусын гүн ихтэй дам нуруу ашиглах хэрэгтэй; нимгэн хавтанг зүсэхдээ фокусын гүн багатай дам нуруу ашиглах хэрэгтэй.

(6) Цоргоны өндөр

Цоргоны өндөр гэдэг нь туслах хийн цоргоны төгсгөлийн гадаргуугаас ажлын хэсгийн дээд гадаргуу хүртэлх зайг хэлнэ. Цоргоны өндөр нь том бөгөөд ялгарсан туслах агаарын урсгалын импульс нь хэлбэлзэхэд хялбар байдаг бөгөөд энэ нь зүсэх чанар болон хурданд нөлөөлдөг. Тиймээс лазераар зүсэх үед цоргоны өндрийг ерөнхийдөө хамгийн бага хэмжээнд, ихэвчлэн 0.5-2.0 мм байдаг.

① Лазерын талууд

a. Лазерын хүчийг нэмэгдүүлэх. Илүү хүчирхэг лазер боловсруулах нь зүсэлтийн зузааныг нэмэгдүүлэх шууд бөгөөд үр дүнтэй арга юм.

b. Импульсийн боловсруулалт. Импульсийн лазерууд нь маш өндөр оргил хүчин чадалтай бөгөөд зузаан ган хавтанг нэвтэлж чаддаг. Өндөр давтамжтай, нарийн импульсийн өргөнтэй импульсийн лазер зүсэх технологийг ашигласнаар лазерын хүчийг нэмэгдүүлэхгүйгээр зузаан ган хавтанг зүсэх боломжтой бөгөөд зүсэлтийн хэмжээ нь тасралтгүй лазер зүсэлтээс бага байдаг.

в. Шинэ лазер ашиглах

2 Оптик систем

а. Дасан зохицох оптик систем. Уламжлалт лазер зүсэлтээс ялгаа нь фокусыг зүсэх гадаргуугаас доош байрлуулах шаардлагагүй юм. Фокусын байрлал ган хавтангийн зузааны чиглэлийн дагуу хэдэн миллиметрээр дээш доош хэлбэлзэх үед дасан зохицох оптик систем дэх фокусын урт нь фокусын байрлалын шилжилттэй хамт өөрчлөгдөнө. Фокусын уртын дээш доош өөрчлөлт нь лазер болон ажлын хэсгийн хоорондох харьцангуй хөдөлгөөнтэй давхцаж, фокусын байрлал ажлын хэсгийн гүний дагуу дээш доош өөрчлөгдөхөд хүргэдэг. Фокусын байрлал гадаад нөхцөл байдлаас шалтгаалан өөрчлөгддөг энэхүү зүсэлтийн процесс нь өндөр чанартай зүсэлт хийх боломжийг олгодог. Энэ аргын сул тал нь зүсэлтийн гүн хязгаарлагдмал бөгөөд ерөнхийдөө 30 мм-ээс хэтрэхгүй байдаг.

b. Хоёр фокустай зүсэх технологи. Тусгай линз ашиглан цацрагийг өөр өөр хэсгүүдэд хоёр удаа фокусалдаг. Зураг 4.58-д үзүүлсэнчлэн D нь линзний төв хэсгийн диаметр бөгөөд линзний ирмэг хэсгийн диаметр юм. Линзний төв дэх муруйлтын радиус нь эргэн тойрны хэсгээс том бөгөөд давхар фокус үүсгэдэг. Зүсэх явцад дээд фокус нь ажлын хэсгийн дээд гадаргуу дээр, доод фокус нь ажлын хэсгийн доод гадаргуугийн ойролцоо байрладаг. Энэхүү тусгай давхар фокустай лазер зүсэх технологи нь олон давуу талтай. Зөөлөн ган зүсэхийн тулд энэ нь материалын гал асаахад шаардлагатай нөхцлийг хангахын тулд металлын дээд гадаргуу дээр өндөр эрчимтэй лазер туяаг хадгалахаас гадна гал асаах шаардлагыг хангахын тулд металлын доод гадаргуу дээр өндөр эрчимтэй лазер туяаг хадгалах боломжтой. Материалын зузааны бүх хүрээнд цэвэр зүсэлт хийх шаардлагатай. Энэхүү технологи нь өндөр чанартай зүсэлт авах параметрүүдийн хүрээг өргөжүүлдэг. Жишээлбэл, 3 кВт CO2 ашиглах. Лазераар хийсэн ердийн зүсэлтийн зузаан нь ердөө 15~20мм хүрч чаддаг бол давхар фокусын зүсэлтийн технологийг ашиглан зүсэх зузаан нь 30~40мм хүрч чаддаг.

③Цорго болон туслах агаарын урсгал

Агаарын урсгалын талбайн шинж чанарыг сайжруулахын тулд цоргыг оновчтой зохион бүтээх. Дуунаас хурдан цоргоны дотор талын диаметр нь эхлээд агшиж, дараа нь тэлдэг бөгөөд энэ нь гаралтын хэсэгт дуунаас хурдан агаарын урсгал үүсгэдэг. Агаарын хангамжийн даралт нь цохилтын долгион үүсгэхгүйгээр маш өндөр байж болно. Лазер зүсэлт хийхэд дуунаас хурдан цорго ашиглах үед зүсэлтийн чанар нь бас төгс байдаг. Дуунаас хурдан цоргоны ажлын гадаргуу дээрх зүсэлтийн даралт харьцангуй тогтвортой байдаг тул зузаан ган хавтанг лазераар зүсэхэд онцгой тохиромжтой.