Түлхүүрийн нүх үүсэх, хөгжүүлэх:
Түлхүүрийн нүхний тодорхойлолт: Цацрагийн цацраг 10 ^ 6Вт/см ^ 2-оос их байвал лазерын нөлөөгөөр материалын гадаргуу хайлж, ууршдаг. Ууршилтын хурд хангалттай их байх үед үүссэн уурын буцах даралт нь шингэн металлын гадаргуугийн хурцадмал байдал, шингэний таталцлыг даван туулахад хангалттай бөгөөд ингэснээр шингэн металлын зарим хэсгийг нүүлгэж, өдөөлтийн бүс дэх хайлсан усан сан живж, жижиг нүх үүсгэдэг. ; Гэрлийн туяа нь жижиг нүхний ёроолд шууд үйлчилж, металыг цаашид хайлж, хий болгоход хүргэдэг. Өндөр даралтын уур нь нүхний ёроолд байх шингэн металлыг хайлсан усан сангийн зах руу урсгаж, жижиг нүхийг улам гүнзгийрүүлсээр байна. Энэ үйл явц үргэлжилсээр эцэст нь шингэн металлын цоорхой шиг нүх үүснэ. Жижиг нүхэнд лазер туяа үүсгэсэн металлын уурын даралт нь шингэн металлын гадаргуугийн хурцадмал байдал, хүндийн хүчний тэнцвэрт байдалд хүрэхэд жижиг нүх гүнзгийрэхээ больж, гүн тогтвортой жижиг нүх үүсгэдэг бөгөөд үүнийг "жижиг нүхний эффект" гэж нэрлэдэг. .
Лазер туяа нь ажлын хэсэгтэй харьцуулахад хөдөлж байх үед жижиг нүх нь бага зэрэг арагшаа муруй урд тал, ар талдаа тодорхой налуу урвуу гурвалжин харагдана. Жижиг нүхний урд ирмэг нь өндөр температур, өндөр уурын даралттай лазерын үйл ажиллагааны хэсэг бөгөөд арын ирмэгийн дагуух температур харьцангуй бага, уурын даралт бага байдаг. Энэ даралт, температурын зөрүүгээр хайлсан шингэн нь жижиг нүхний эргэн тойронд урд үзүүрээс хойд үзүүр хүртэл урсаж, жижиг нүхний арын төгсгөлд эргүүлэг үүсгэж, эцэст нь арын ирмэг дээр хатуурдаг. Лазерын симуляци ба бодит гагнуурын тусламжтайгаар олж авсан нүхний динамик төлөвийг дээрх зурагт үзүүлэв. Жижиг нүхний морфологи ба өөр өөр хурдтай аялах үед хүрээлэн буй хайлсан шингэний урсгал.
Жижиг нүхнүүд байгаа тул лазер туяаны энерги нь материалын дотор талд нэвтэрч, энэхүү гүн, нарийн гагнуурын давхаргыг үүсгэдэг. Лазер гүн нэвтрэлтийн гагнуурын давхаргын ердийн хөндлөн огтлолын морфологийг дээрх зурагт үзүүлэв. Гагнуурын давхаргын нэвтрэлтийн гүн нь голын нүхний гүнтэй ойролцоо байна (нарийвчилж хэлэхэд металлографийн давхарга нь голын нүхнээс 60-100 см гүн, нэг шингэн давхарга багатай). Лазерын эрчим хүчний нягтрал их байх тусам жижиг нүх гүнзгийрч, гагнуурын давхаргын нэвтрэлтийн гүн нэмэгддэг. Өндөр хүчин чадалтай лазер гагнуурын үед гагнуурын давхаргын хамгийн их гүн ба өргөний харьцаа 12:1 хүрч болно.
Шингээлтийн шинжилгээлазерын энергитүлхүүрийн нүхээр
Жижиг нүх, плазм үүсэхээс өмнө лазерын энерги нь дулаан дамжуулалтаар ихэвчлэн ажлын хэсгийн дотоод хэсэгт дамждаг. Гагнуурын процесс нь дамжуулагч гагнуурт (нэвтрэх гүн нь 0.5 мм-ээс бага) хамаарах бөгөөд материалын лазерыг шингээх хурд нь 25-45% байна. Түлхүүрийн нүх үүссэний дараа лазерын энерги нь гол нүхний нөлөөгөөр ажлын хэсгийн дотоод хэсэгт шингэж, гагнуурын процесс нь гүн нэвтрэлтийн гагнуур болж (нэвтрэх гүн нь 0.5 мм-ээс их), шингээлтийн хурд хүрч болно. 60-90% -иас дээш.
Түлхүүрийн нүхний эффект нь лазер гагнах, зүсэх, өрөмдөх зэрэг боловсруулалтын явцад лазерын шингээлтийг сайжруулахад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Түлхүүрийн нүхэнд орж буй лазер туяа нь нүхний хананы олон тусгалаар бараг бүрэн шингэдэг.
Түлхүүрийн нүхний доторх лазерын энерги шингээх механизм нь урвуу шингээлт ба Френел шингээлт гэсэн хоёр процессыг агуулдаг гэж ерөнхийд нь үздэг.
Түлхүүрийн нүхний доторх даралтын тэнцвэр
Лазерын гүн нэвтрэлтийн гагнуурын үед материал нь хүчтэй ууршилтанд өртөж, өндөр температурт уураар үүсгэгдсэн тэлэлтийн даралт нь шингэн металлыг гадагшлуулж, жижиг нүх үүсгэдэг. Материалын уурын даралт ба абляцийн даралтаас (ууршилтын урвалын хүч эсвэл буцах даралт гэж нэрлэдэг) гадна гадаргуугийн хурцадмал байдал, таталцлын нөлөөгөөр үүссэн шингэний статик даралт, хайлсан материалын урсгалаас үүссэн шингэний динамик даралт зэрэг байдаг. жижиг нүх. Эдгээр даралтын дотроос зөвхөн уурын даралт нь жижиг нүхний нээлхийг хадгалж байдаг бол бусад гурван хүч нь жижиг нүхийг хаахыг хичээдэг. Гагнуурын явцад цооногийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд уурын даралт нь бусад эсэргүүцлийг даван туулах, тэнцвэрт байдалд хүрэх хангалттай байх ёстой бөгөөд ингэснээр түлхүүрийн нүхний урт хугацааны тогтвортой байдлыг хангана. Энгийн байхын тулд гол нүхний хананд үйлчлэх хүч нь голчлон абляцийн даралт (металлын уурын эргүүлэх даралт) ба гадаргуугийн хурцадмал байдал гэж ерөнхийд нь үздэг.
Түлхүүрийн нүхний тогтворгүй байдал
Үндсэн мэдээлэл: Лазер нь материалын гадаргуу дээр үйлчилж, их хэмжээний металлыг ууршуулдаг. Буцах даралт нь хайлсан усан сан дээр дарж, гол нүх, плазм үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр хайлах гүн нэмэгддэг. Хөдөлгөөний явцад лазер нь түлхүүрийн нүхний урд хананд хүрч, лазер нь материалд хүрэх байрлал нь материалын хүчтэй ууршилтыг үүсгэдэг. Үүний зэрэгцээ түлхүүрийн нүхний хананд масс алдагдах ба ууршилт нь шингэн металлыг дарах буцах даралтыг бий болгож, нүхний дотоод хана доошоо хэлбэлзэж, нүхний ёроолыг тойрон хөдөлнө. хайлсан усан сангийн арын хэсэг. Шингэн хайлмал усан сангийн урд хананаас арын хана руу хэлбэлзэж байгаагаас нүхний доторх эзэлхүүн байнга өөрчлөгддөг тул нүхний дотоод даралт мөн өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь цацагдсан плазмын эзэлхүүнийг өөрчлөхөд хүргэдэг. . Плазмын эзэлхүүний өөрчлөлт нь лазерын энергийг хамгаалах, хугарах, шингээх чадварыг өөрчлөхөд хүргэдэг бөгөөд үүний үр дүнд материалын гадаргууд хүрэх лазерын энерги өөрчлөгддөг. Бүх үйл явц нь динамик бөгөөд үе үе бөгөөд эцэст нь хөрөөний шүд хэлбэртэй, долгионтой металл нэвтрэлт үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд гөлгөр тэгш нэвтрэлтийн гагнуур байхгүй. Дээрх зураг нь гагнуурын голын хөндлөн огтлолын дагуу уртааш зүсэх замаар олж авсан гагнуурын төвийн хөндлөн огтлолын зураг юм. гагнуурын төв, түүнчлэн түлхүүрийн нүхний гүний өөрчлөлтийг бодит цагийн хэмжүүрээр тодорхойлноIPG-ХХБ нотлох баримт болгон.
Түлхүүрийн нүхний тогтвортой байдлын чиглэлийг сайжруулах
Лазерын гүн нэвтрэлтийн гагнуурын үед жижиг нүхний тогтвортой байдал нь зөвхөн нүхний доторх янз бүрийн даралтын динамик тэнцвэрт байдлыг хангаж чадна. Гэвч нүхний хананд лазерын энерги шингэж, материалын ууршилт, жижиг нүхний гадна талд металлын уур ялгарах, жижиг нүх, хайлсан усан сангийн урагш хөдөлж буй үйл явц нь маш эрчимтэй, хурдан явагддаг. Процессын тодорхой нөхцөлд, гагнуурын явцад тодорхой мөчүүдэд жижиг нүхний тогтвортой байдал орон нутагт эвдэрч, гагнуурын согог үүсэх магадлалтай. Хамгийн нийтлэг бөгөөд нийтлэг зүйл бол нүхний цоорхойноос үүссэн жижиг нүх сүвний сүвэрхэг байдлын согогууд ба цацрах явдал юм;
Тэгэхээр түлхүүрийн нүхийг хэрхэн тогтворжуулах вэ?
Түлхүүрийн нүхний шингэний хэлбэлзэл нь харьцангуй нарийн төвөгтэй бөгөөд хэт олон хүчин зүйл (температурын талбар, урсгалын талбар, хүчний талбар, оптоэлектроник физик) агуулдаг бөгөөд үүнийг энгийн байдлаар хоёр ангилалд нэгтгэж болно: гадаргуугийн хурцадмал байдал ба металлын уурын буцах даралтын хоорондын хамаарал; Металлын уурын эргүүлэх даралт нь голын нүх үүсэхэд шууд нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь нүхний гүн, эзэлхүүнтэй нягт холбоотой байдаг. Үүний зэрэгцээ, гагнуурын явцад металлын уурын цорын ганц дээш хөдөлж буй бодис болохын хувьд энэ нь цацрахтай нягт холбоотой байдаг; Гадаргуугийн хурцадмал байдал нь хайлсан усан сангийн урсгалд нөлөөлдөг;
Тиймээс тогтвортой лазер гагнуурын үйл явц нь хэт их хэлбэлзэлгүйгээр хайлсан усан сан дахь гадаргуугийн хурцадмал байдлын тархалтын градиентийг хадгалахаас хамаарна. Гадаргуугийн хурцадмал байдал нь температурын тархалттай, температурын хуваарилалт нь дулааны эх үүсвэртэй холбоотой байдаг. Тиймээс нийлмэл дулааны эх үүсвэр ба дүүжин гагнуур нь тогтвортой гагнуурын процессын техникийн боломжит чиглэлүүд юм;
Металлын уур, нүхний эзэлхүүн нь плазмын нөлөө болон нүхний нүхний хэмжээг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Нээлтийн хэмжээ их байх тусам голын нүх томрох ба хайлмал цөөрмийн доод цэгийн бага зэрэг хэлбэлзэл нь гол нүхний нийт эзэлхүүн болон дотоод даралтын өөрчлөлтөд харьцангуй бага нөлөө үзүүлдэг; Тиймээс тохируулж болох цагираг горимын лазер (цагираг толбо), лазер нуман дахин нэгтгэх, давтамжийн модуляц гэх мэт бүх чиглэлийг өргөтгөх боломжтой.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 12-р сарын 01
