Түлхүүрийн нүх үүсэх ба хөгжих нь:
Түлхүүр нүхний тодорхойлолт: Цацрагийн цацраг туяа 10 ^ 6W/см ^ 2-оос их байх үед материалын гадаргуу нь лазерын үйлчлэлээр хайлж, ууршдаг. Ууршилтын хурд хангалттай өндөр байх үед үүссэн уурын буцах даралт нь шингэн металлын гадаргуугийн хурцадмал байдал болон шингэний таталцлыг даван туулахад хангалттай бөгөөд ингэснээр шингэн металлын зарим хэсгийг нүүлгэн шилжүүлж, өдөөх бүс дэх хайлсан цөөрөм живж, жижиг нүх үүсгэдэг; Гэрлийн туяа нь жижиг нүхний ёроолд шууд үйлчилж, металлыг цаашид хайлуулж, хийжүүлдэг. Өндөр даралттай уур нь нүхний ёроолд байгаа шингэн металлыг хайлсан цөөрмийн зах руу урсгахад хүргэж, жижиг нүхийг улам гүнзгийрүүлдэг. Энэ үйл явц үргэлжилж, эцэст нь шингэн металлд түлхүүр нүх шиг нүх үүсгэдэг. Жижиг нүхэнд лазер туяагаар үүссэн металлын уурын даралт нь шингэн металлын гадаргуугийн хурцадмал байдал болон таталцлын тэнцвэрт хүрэхэд жижиг нүх гүнзгийрэхээ больж, гүнд тогтвортой жижиг нүх үүсгэдэг бөгөөд үүнийг "жижиг нүхний эффект" гэж нэрлэдэг.
Лазер туяа ажлын хэсэгтэй харьцангуй хөдлөхөд жижиг нүх нь бага зэрэг арагшаа муруй урд хэсэг, ар талдаа тодорхой налуутай урвуу гурвалжин хэлбэртэй байдаг. Жижиг нүхний урд ирмэг нь өндөр температур, өндөр уурын даралттай лазерын үйлчлэх хэсэг бөгөөд арын ирмэгийн дагуух температур харьцангуй бага бөгөөд уурын даралт бага байдаг. Энэхүү даралт болон температурын зөрүүний дор хайлсан шингэн нь жижиг нүхийг урд үзүүрээс арын үзүүр хүртэл тойрон урсаж, жижиг нүхний арын үзүүрт эргүүлэг үүсгэж, эцэст нь арын ирмэг дээр хатуурдаг. Лазер симуляци болон бодит гагнуурын аргаар олж авсан түлхүүрийн нүхний динамик төлөвийг дээрх зурагт үзүүлэв. Жижиг нүхний морфологи ба өөр өөр хурдтайгаар аялах үеийн эргэн тойрон дахь хайлсан шингэний урсгал.
Жижиг нүхнүүд байгаагаас шалтгаалан лазерын цацрагийн энерги нь материалын дотор хэсэгт нэвтэрч, энэхүү гүн ба нарийн гагнуурын оёдлыг үүсгэдэг. Лазерын гүн нэвтрэлтийн гагнуурын оёдлын ердийн хөндлөн огтлолын морфологийг дээрх зурагт үзүүлэв. Гагнуурын оёдлын нэвтрэлтийн гүн нь түлхүүрийн нүхний гүнтэй ойролцоо байна (тодорхой хэлбэл металлографийн давхарга нь түлхүүрийн нүхнээс 60-100 мкм гүн, нэг шингэн давхарга бага). Лазерын энергийн нягтрал өндөр байх тусам жижиг нүх гүн болж, гагнуурын оёдлын нэвтрэлтийн гүн их байна. Өндөр хүчин чадалтай лазер гагнуурын үед гагнуурын оёдлын хамгийн их гүн ба өргөний харьцаа 12:1 хүрч болно.
Шингээлтийн шинжилгээлазерын энергитүлхүүрийн нүхээр
Жижиг нүх, плазм үүсэхээс өмнө лазерын энерги нь голчлон дулаан дамжуулалтаар дамжин ажлын хэсгийн дотор хэсэгт дамждаг. Гагнуурын процесс нь дамжуулагч гагнуурт хамаардаг (нэвтрэлтийн гүн 0.5 мм-ээс бага) бөгөөд лазерын материалын шингээлтийн хурд 25-45% хооронд байдаг. Түлхүүр нүх үүссэний дараа лазерын энерги нь голчлон түлхүүр нүхний нөлөөгөөр ажлын хэсгийн дотор талд шингэдэг бөгөөд гагнуурын процесс нь гүн нэвтрэх гагнуур болдог (нэвтрэлтийн гүн 0.5 мм-ээс их), шингээлтийн хурд 60-90% -иас дээш хүрч болно.
Түлхүүр нүхний нөлөө нь лазер гагнах, зүсэх, өрөмдөх зэрэг боловсруулалтын явцад лазерын шингээлтийг сайжруулахад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Түлхүүр нүхэнд орж буй лазер туяа нь нүхний хананаас олон удаагийн ойлтоор дамжин бараг бүрэн шингэдэг.
Лазерын түлхүүрийн нүхний энерги шингээх механизм нь урвуу шингээлт ба Френелийн шингээлт гэсэн хоёр процессоос бүрдэнэ гэж ерөнхийдөө үздэг.
Түлхүүрийн нүхний доторх даралтын тэнцвэр
Лазерын гүн нэвтрэлтийн гагнуурын үед материал нь хүчтэй ууршилтад ордог бөгөөд өндөр температурын уураар үүссэн тэлэлтийн даралт нь шингэн металлыг гадагшлуулж, жижиг нүх үүсгэдэг. Материалын уурын даралт болон абляцийн даралтаас (ууршилтын урвалын хүч буюу буцах даралт гэж нэрлэдэг) гадна гадаргуугийн хурцадмал байдал, таталцлын хүчнээс үүдэлтэй шингэн статик даралт, жижиг нүхний доторх хайлсан материалын урсгалаас үүссэн шингэний динамик даралт зэрэг орно. Эдгээр даралтын дунд зөвхөн уурын даралт нь жижиг нүхний нээлхийг хадгалдаг бол бусад гурван хүч нь жижиг нүхийг хаахыг эрмэлздэг. Гагнуурын явцад түлхүүрийн нүхний тогтвортой байдлыг хадгалахын тулд уурын даралт нь бусад эсэргүүцлийг даван туулж, тэнцвэрт байдалд хүрэхэд хангалттай байх ёстой бөгөөд түлхүүрийн нүхний урт хугацааны тогтвортой байдлыг хадгалдаг. Энгийнээр хэлэхэд, түлхүүрийн нүхний хананд үйлчилдэг хүч нь голчлон абляцийн даралт (металлын уурын буцах даралт) болон гадаргуугийн хурцадмал байдал гэж үздэг.
Түлхүүрийн нүхний тогтворгүй байдал
Дэвсгэр: Лазер нь материалын гадаргуу дээр үйлчилж, их хэмжээний металл ууршихад хүргэдэг. Буцах даралт нь хайлсан цөөрөм дээр дарж, түлхүүрийн нүх болон плазм үүсгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд хайлах гүн нэмэгддэг. Хөдлөх явцад лазер нь түлхүүрийн нүхний урд хананд цохигддог бөгөөд лазер материалтай харьцах байрлал нь материалын хүчтэй ууршилтыг үүсгэдэг. Үүний зэрэгцээ түлхүүрийн нүхний хана массын алдагдалд орж, ууршилт нь шингэн металл дээр дарах буцах даралт үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр түлхүүрийн нүхний дотор хана доошоо хэлбэлзэж, түлхүүрийн нүхний ёроолоор хайлсан цөөрмийн ар тал руу хөдөлдөг. Шингэн хайлсан цөөрөм урд хананаас арын хананд хэлбэлздэг тул түлхүүрийн нүхний доторх эзэлхүүн байнга өөрчлөгдөж байдаг. Түлхүүрийн нүхний дотоод даралт мөн үүний дагуу өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь цацагдсан плазмын эзэлхүүн өөрчлөгддөг. Плазмын эзэлхүүний өөрчлөлт нь хамгаалалт, хугарал, лазерын энергийн шингээлтэд хүргэдэг бөгөөд үүний үр дүнд материалын гадаргуу дээр хүрч буй лазерын энерги өөрчлөгддөг. Бүх үйл явц нь динамик бөгөөд үечилсэн бөгөөд эцэст нь хөрөө хэлбэртэй, долгионтой металл нэвтрэлт үүсгэдэг бөгөөд тэгш нэвтрэлтийн гагнуур байдаггүй. Дээрх зураг нь гагнуурын төвтэй параллель уртааш зүсэлтээр олж авсан гагнуурын төвийн хөндлөн огтлолын харагдац, мөн түлхүүрийн нүхний гүний өөрчлөлтийн бодит цагийн хэмжилт юм.IPG-LDD нь нотлох баримт болгон ашигласан.
Түлхүүрийн нүхний тогтвортой байдлын чиглэлийг сайжруулна
Лазерын гүн нэвтрэлтийн гагнуурын үед жижиг нүхний тогтвортой байдлыг зөвхөн нүхний доторх янз бүрийн даралтын динамик тэнцвэрээр хангаж чадна. Гэсэн хэдий ч нүхний хана лазерын энергийг шингээх, материалын ууршилт, металлын уурыг жижиг нүхний гадагш гаргах, жижиг нүх болон хайлсан цөөрмийн урагшлах хөдөлгөөн нь маш эрчимтэй бөгөөд хурдан үйл явц юм. Тодорхой үйл явцын нөхцөлд, гагнуурын процессын тодорхой мөчид жижиг нүхний тогтвортой байдал орон нутагт алдагдаж, гагнуурын согог үүсэх магадлалтай. Хамгийн түгээмэл бөгөөд түгээмэл тохиолддог зүйл бол жижиг нүхний төрлийн сүвэрхэг чанар, түлхүүрийн нүхний нуралтаас үүдэлтэй цацрал юм;
Тэгэхээр түлхүүрийн нүхийг хэрхэн тогтворжуулах вэ?
Түлхүүр нүхний шингэний хэлбэлзэл нь харьцангуй нарийн төвөгтэй бөгөөд хэт олон хүчин зүйл (температурын талбар, урсгалын талбар, хүчний талбар, оптоэлектроник физик)-ийг хоёр ангилалд нэгтгэн дүгнэж болно: гадаргуугийн хурцадмал байдал ба металл уурын буцах даралт хоорондын хамаарал; Металл уурын буцах даралт нь түлхүүр нүхний үүсэлтэд шууд нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь түлхүүр нүхний гүн ба эзэлхүүнтэй нягт холбоотой. Үүний зэрэгцээ, гагнуурын процесст металл уурын цорын ганц дээшээ хөдөлдөг бодис болохын хувьд энэ нь цацагдахтай нягт холбоотой; Гадаргуугийн хурцадмал байдал нь хайлсан цөөрмийн урсгалд нөлөөлдөг;
Тиймээс лазер гагнуурын тогтвортой үйл явц нь хайлсан цөөрөм дэх гадаргуугийн хурцадмал байдлын тархалтын градиентийг хэт их хэлбэлзэлгүйгээр хадгалахаас хамаарна. Гадаргуугийн хурцадмал байдал нь температурын тархалттай, температурын тархалт нь дулааны эх үүсвэртэй холбоотой. Тиймээс нийлмэл дулааны эх үүсвэр болон савлууртай гагнуур нь тогтвортой гагнуурын үйл явцын техникийн чиглэл байж болно;
Металл уур болон түлхүүрийн нүхний эзэлхүүн нь плазмын нөлөө болон түлхүүрийн нүхний нүхний хэмжээг анхаарч үзэх шаардлагатай. Нүх том байх тусам түлхүүрийн нүх том, хайлмал цөөрмийн ёроолын цэгийн хэлбэлзэл бага байх нь түлхүүрийн нүхний нийт эзэлхүүн болон дотоод даралтын өөрчлөлтөд харьцангуй бага нөлөө үзүүлдэг; Тиймээс тохируулж болох цагираг хэлбэрийн лазер (цагираг хэлбэртэй цэг), лазер нуман рекомбинаци, давтамжийн модуляци гэх мэт нь өргөтгөж болох чиглэлүүд юм.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 12-р сарын 1
