Уламжлалт гагнуурын технологитой харьцуулахадлазер гагнуургагнуурын нарийвчлал, үр ашиг, найдвартай байдал, автоматжуулалт болон бусад тал дээр хосгүй давуу талтай. Сүүлийн жилүүдэд автомашин, эрчим хүч, электроник болон бусад салбарт эрчимтэй хөгжиж, 21-р зууны хамгийн ирээдүйтэй үйлдвэрлэлийн технологийн нэг гэж тооцогддог.
1. Давхар цацрагийн тоймлазер гагнуур
Давхар цацраглазер гагнуурНэг лазерыг гагнуурын зориулалтаар хоёр тусдаа гэрлийн цацраг болгон салгах оптик аргыг ашиглах, эсвэл CO2 лазер, Nd: YAG лазер, өндөр чадлын хагас дамжуулагч лазер зэрэг хоёр өөр төрлийн лазерыг хослуулах явдал юм. Бүгдийг нэгтгэж болно. Энэ нь голчлон лазер гагнуурын угсралтын нарийвчлалд дасан зохицох чадварыг шийдвэрлэх, гагнуурын үйл явцын тогтвортой байдлыг сайжруулах, гагнуурын чанарыг сайжруулахыг санал болгосон. Давхар цацраглазер гагнуурЦацрагийн энергийн харьцаа, цацрагийн зай, тэр ч байтугай хоёр лазерын туяаны энергийн хуваарилалтын хэв маягийг өөрчлөх замаар гагнуурын температурын талбарыг эвтэйхэн, уян хатан байдлаар тохируулах, түлхүүрийн нүхний орших хэв маяг, хайлсан усан сан дахь шингэн металлын урсгалын хэв маягийг өөрчлөх боломжтой. Гагнуурын процессын илүү өргөн сонголтоор хангана. Энэ нь зөвхөн том давуу талтай биш юмлазер гагнуурнэвтрэлт, хурдан хурд, өндөр нарийвчлалтай боловч уламжлалт аргаар гагнахад хэцүү материал, холболтод тохиромжтой.лазер гагнуур.
Давхар цацрагийн хувьдлазер гагнуур, бид эхлээд давхар цацрагийн лазерыг хэрэгжүүлэх аргуудын талаар ярилцана. Цогц уран зохиолоос харахад давхар цацрагт гагнуур хийх хоёр үндсэн арга байдаг: дамжуулалтын фокус ба тусгалын фокус. Тодруулбал, нэгийг нь толь болон collimating толь ашиглан хоёр лазерын өнцөг болон зайг тохируулах замаар олж авдаг. Нөгөө нь лазерын эх үүсвэрийг ашиглан, дараа нь тусгал, дамжуулагч толь, шаантаг хэлбэртэй толин тусгалаар анхаарлаа төвлөрүүлж, давхар цацрагт хүрдэг. Эхний аргын хувьд үндсэн гурван хэлбэр байдаг. Эхний хэлбэр нь хоёр лазерыг оптик утаснуудаар холбож, ижил толин тусгал болон фокусын толины дор хоёр өөр цацраг болгон хуваах явдал юм. Хоёр дахь нь хоёр лазер нь тус тусын гагнуурын толгойгоороо лазерын цацрагийг гаргаж, гагнуурын толгойн орон зайн байрлалыг тохируулах замаар давхар цацраг үүсгэдэг. Гурав дахь арга нь лазерын туяаг эхлээд 1 ба 2 гэсэн хоёр тольоор хувааж, дараа нь 3 ба 4-р хоёр фокусын толь дээр төвлөрдөг. Хоёр фокусын цэгийн байрлал, зайг хоёр фокусын толь 3 ба 4-ийн өнцгийг тохируулах замаар тохируулж болно. Хоёрдахь арга нь давхар цацраг үүсгэхийн тулд гэрлийг хуваахын тулд хатуу төлөвт лазер ашиглах, мөн өнцгийг тохируулах явдал юм. хэтийн толь болон фокусын толины хоорондох зай. Доорх эхний эгнээний сүүлийн хоёр зураг нь CO2 лазерын спектрийн системийг харуулж байна. Хавтгай толин тусгалыг шаантаг хэлбэртэй толиор сольж, хоёр цацрагт параллель гэрлийг бий болгохын тулд гэрлийг хуваахын тулд фокустай толины өмнө байрлуулна.
Давхар цацрагийн хэрэгжилтийг ойлгосны дараа гагнуурын зарчим, аргуудыг товч танилцуулъя. Давхар цацрагтлазер гагнуурУг процесст цуваа зохион байгуулалт, зэрэгцээ зохион байгуулалт, эрлийз зохион байгуулалт гэсэн гурван нийтлэг цацрагийн зохицуулалт байдаг. даавуу, өөрөөр хэлбэл гагнуурын чиглэл болон гагнуурын босоо чиглэлд хоёуланд нь зай байдаг. Зургийн сүүлийн эгнээнд үзүүлснээр цуваа гагнуурын явцад янз бүрийн цэгийн зайд харагдах жижиг нүх, хайлсан усан сангуудын янз бүрийн хэлбэрийн дагуу тэдгээрийг нэг хайлмалд хувааж болно. Усан сан, нийтлэг хайлсан усан сан, тусгаарлагдсан хайлсан усан сан гэсэн гурван төлөв байдаг. Ганц хайлсан усан сан ба тусгаарлагдсан хайлмал усан сангийн шинж чанар нь дан төрлийнхтэй төстэйлазер гагнуур, тоон симуляцийн диаграммд үзүүлсэн шиг. Янз бүрийн төрлүүдэд өөр өөр үйл явцын үр нөлөө байдаг.
Төрөл 1: Тодорхой цэг хоорондын зайд хоёр цацрагийн цооног нь ижил хайлсан усан санд нийтлэг том нүх үүсгэдэг; 1-р хэлбэрийн хувьд нэг гэрлийн цацрагийг жижиг нүх гаргахад, нөгөө гэрлийг гагнуурын дулааны боловсруулалтанд ашигладаг бөгөөд энэ нь өндөр нүүрстөрөгчийн ган болон хайлштай гангийн бүтцийн шинж чанарыг үр дүнтэй сайжруулж чаддаг.
2-р төрөл: Нэг хайлсан усан сан дахь толбо хоорондын зайг нэмэгдүүлэх, хоёр цацрагийг бие даасан хоёр цооног болгон тусгаарлах, хайлсан усан сангийн урсгалын хэв маягийг өөрчлөх; 2-р хэлбэрийн хувьд түүний функц нь хоёр электрон цацрагт гагнуур хийхтэй тэнцэнэ. Тохирох фокусын уртад гагнуурын цацрал болон жигд бус гагнуурыг багасгана.
3-р төрөл: Цаашид цэг хоорондын зайг нэмэгдүүлж, хоёр цацрагийн энергийн харьцааг өөрчилснөөр хоёр цацрагийн аль нэгийг нь гагнуурын өмнөх болон гагнуурын дараах боловсруулалтыг гүйцэтгэх дулааны эх үүсвэр болгон ашигладаг бол нөгөө цацрагийг жижиг нүх гаргахад ашигладаг. 3-р хэлбэрийн хувьд хоёр дам нуруу нь түлхүүрийн нүх үүсгэдэг, жижиг нүх нь нурахад хялбар биш, гагнуур нь нүх гаргахад тийм ч хялбар биш болохыг судалгаагаар тогтоожээ.
2. Гагнуурын чанарт гагнуурын үйл явцын нөлөө
Гагнуурын давхарга үүсэхэд цуваа цацраг-энергийн харьцааны нөлөө
Лазерын хүч 2кВт, гагнуурын хурд 45 мм/с, фокусын хэмжээ 0мм, цацраг хоорондын зай 3 мм байх үед RS (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) солих үед гагнуурын гадаргуугийн хэлбэр дараах байдалтай байна. зурагт үзүүлэв. RS=0.50 ба 2.00 үед гагнуур их хэмжээгээр хонхойж, гагнуурын ирмэг дээр илүү их шүршиж, загасны хайрсны ердийн хэв маяг үүсэхгүй. Учир нь цацрагийн энергийн харьцаа хэт бага эсвэл хэт их байвал лазерын энерги хэт төвлөрч, гагнуурын явцад лазерын нүх илүү ноцтой хэлбэлзэж, уурын эргүүлэх даралт нь хайлсан бодисыг гадагшлуулах, цацах шалтгаан болдог. хайлсан усан сан дахь металлын усан сан; Хэт их дулааны оролт нь хөнгөн цагааны хайлшийн тал дахь хайлсан усан сангийн нэвтрэлтийн гүнийг хэт том болгож, хүндийн хүчний үйл ажиллагааны дор хотгор үүсгэдэг. RS=0.67 ба 1.50 үед гагнуурын гадаргуу дээрх загасны хайрсны хэв маяг жигд, гагнуурын хэлбэр илүү үзэсгэлэнтэй, гагнуурын гадаргуу дээр харагдахуйц гагнуурын халуун хагарал, нүх сүв болон бусад гагнуурын согог байхгүй болно. Янз бүрийн цацрагийн энергийн харьцаа RS бүхий гагнуурын хөндлөн огтлолын хэлбэрийг зурагт үзүүлэв. Гагнуурын хөндлөн огтлол нь ердийн "дарсны шилний хэлбэртэй" бөгөөд гагнуурын процесс нь лазерын гүн нэвтрэлтийн гагнуурын горимд явагддаг болохыг харуулж байна. RS нь хөнгөн цагааны хайлшийн тал дахь гагнуурын P2 нэвтрэлтийн гүнд чухал нөлөө үзүүлдэг. Цацрагийн энергийн харьцаа RS=0.5 үед P2 нь 1203.2 микрон байна. Цацрагийн энергийн харьцаа RS=0.67 ба 1.5 байх үед P2 мэдэгдэхүйц буурч, энэ нь 403.3 микрон ба 93.6 микрон байна. Цацрагийн энергийн харьцаа RS=2 байх үед холбоосын хөндлөн огтлолын гагнуурын нэвтрэлтийн гүн 1151.6 микрон байна.
Гагнуурын давхарга үүсэхэд зэрэгцээ цацраг-энергийн харьцааны нөлөө
Лазерын хүч 2.8кВт, гагнуурын хурд 33мм/с, фокусын хэмжээ 0мм, цацраг хоорондын зай 1мм байх үед цацрагийн энергийн харьцааг (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5) өөрчилснөөр гагнуурын гадаргууг гаргана. , 2, 4) Гадаад төрхийг зурагт үзүүлэв. RS=2 үед гагнуурын гадаргуу дээрх загасны масштабын хэв маяг харьцангуй жигд бус байна. Бусад таван өөр цацрагийн энергийн харьцаагаар олж авсан гагнуурын гадаргуу нь сайн үүссэн бөгөөд нүх сүв, цацрах зэрэг харагдахуйц согог байхгүй. Тиймээс цуваа хос цацрагтай харьцуулахадлазер гагнуур, зэрэгцээ хос цацраг ашиглан гагнуурын гадаргуу нь илүү жигд, үзэсгэлэнтэй. RS=0.25 үед гагнуурын хэсэгт бага зэрэг хонхорхой; цацрагийн энергийн харьцаа аажмаар нэмэгдэхийн хэрээр (RS=0.5, 0.67 ба 1.5) гагнуурын гадаргуу нь жигд, хотгор үүсэхгүй; харин цацрагийн энергийн харьцаа улам ихсэх үед (RS=1.50, 2.00), харин гагнуурын гадаргуу дээр хонхорууд үүснэ. Цацрагийн энергийн харьцаа RS=0.25, 1.5 ба 2 байх үед гагнуурын хөндлөн огтлолын хэлбэр нь "дарсны шил хэлбэртэй"; RS=0.50, 0.67 ба 1 үед гагнуурын хөндлөн огтлолын хэлбэр нь “юүлүүр хэлбэртэй” байна. RS=4 үед гагнуурын ёроолд зөвхөн хагарал үүсэхээс гадна гагнуурын дунд ба доод хэсэгт зарим нүх сүв үүсдэг. RS=2 үед гагнуурын дотор том процессын нүхнүүд гарч ирэх боловч хагарал үүсэхгүй. RS=0.5, 0.67, 1.5 үед хөнгөн цагааны хайлшийн тал дахь гагнуурын P2 нэвтрэлтийн гүн бага, гагнуурын хөндлөн огтлол сайн бүрэлдэж, гагнуурын илэрхий согог үүсэхгүй. Эдгээр нь зэрэгцээ хос цацрагт лазер гагнуурын үед цацрагийн энергийн харьцаа нь гагнуурын нэвтрэлт болон гагнуурын согогуудад чухал нөлөө үзүүлдэг болохыг харуулж байна.
Зэрэгцээ цацраг - гагнуурын давхарга үүсэхэд цацраг хоорондын зайны нөлөө
Лазерын хүч 2.8кВт, гагнуурын хурд 33мм/с, фокусын хэмжээ 0мм, цацрагийн энергийн харьцаа RS=0.67 байх үед цацрагийн зайг (d=0.5мм, 1мм, 1.5мм, 2мм) өөрчилнө. Зурагт үзүүлсэн шиг гагнуурын гадаргуугийн морфологи. d=0.5мм, 1мм, 1.5мм, 2мм байх үед гагнуурын гадаргуу тэгш, тэгш, хэлбэр дүрс нь үзэсгэлэнтэй; гагнуурын загасны масштабын хэв маяг нь тогтмол бөгөөд үзэсгэлэнтэй бөгөөд харагдахуйц нүх, хагарал болон бусад согогууд байхгүй. Тиймээс дөрвөн цацраг хоорондын зайны нөхцөлд гагнуурын гадаргуу сайн үүсдэг. Түүнчлэн d=2 мм байхад хоёр өөр гагнуур үүссэн нь хоёр зэрэгцээ лазер туяа нь хайлсан усан санд үйлчлэхээ больж, хоёр цацрагт лазерын эрлийз гагнуурыг үр дүнтэй хийж чадахгүй болохыг харуулж байна. Цацрагийн зай 0.5мм байх үед гагнуур нь “юүлүүр хэлбэртэй”, хөнгөн цагааны хайлшийн талын гагнуурын нэвтрэлтийн гүн Р2 712.9 микрон, гагнуурын дотор ан цав, нүх сүв болон бусад согог байхгүй. Цацрагийн зай үргэлжлэн нэмэгдсээр байгаа тул хөнгөн цагааны хайлшийн тал дахь гагнуурын P2 нэвтрэлтийн гүн мэдэгдэхүйц буурдаг. Цацрагийн зай 1 мм байх үед хөнгөн цагааны хайлшны тал дахь гагнуурын нэвтрэлтийн гүн нь ердөө 94.2 микрон байна. Цацрагийн зай улам ихсэх тусам гагнуур нь хөнгөн цагааны хайлшийн тал дээр үр дүнтэй нэвтрэлт үүсгэдэггүй. Тиймээс цацрагийн зай 0.5 мм байх үед давхар цацрагийг дахин нэгтгэх нөлөө хамгийн сайн байдаг. Цацрагийн зай ихсэх тусам гагнуурын дулааны оролт огцом буурч, хоёр цацрагт лазерын дахин нэгтгэх нөлөө аажмаар улам дорддог.
Гагнуурын морфологийн ялгаа нь гагнуурын явцад хайлсан усан сангийн янз бүрийн урсгал, хөргөлтийн хатууралтай холбоотой юм. Тоон симуляцийн арга нь хайлсан усан сангийн стрессийн шинжилгээг илүү ойлгомжтой болгохоос гадна туршилтын зардлыг бууруулж чадна. Доорх зураг нь нэг цацраг, өөр өөр зохион байгуулалт, цэг хоорондын зай бүхий хажуугийн хайлмал усан сангийн өөрчлөлтийг харуулж байна. Гол дүгнэлтүүд нь: (1) Нэг цацрагийн үедлазер гагнуурүйл явц, хайлсан усан сангийн нүхний гүн нь хамгийн гүн, нүхний нуралтын үзэгдэл, нүхний хана жигд бус, нүхний хананы ойролцоох урсгалын талбайн хуваарилалт жигд бус; хайлсан усан сангийн арын гадаргуугийн ойролцоо Дахин урсах нь хүчтэй бөгөөд хайлсан усан сангийн ёроолд дээшээ урсах; гадаргын хайлмал усан сангийн урсгалын талбайн тархалт харьцангуй жигд бөгөөд удаан байх ба хайлсан усан сангийн өргөн гүний чиглэлийн дагуу жигд бус байна. Давхар цацрагийн жижиг нүхнүүдийн хоорондох хайлсан усан сан дахь хананы буцах даралтын улмаас эвдрэл үүсдэг.лазер гагнуур, мөн энэ нь жижиг нүхнүүдийн гүнийн чиглэлийн дагуу үргэлж оршдог. Хоёр цацрагийн хоорондох зай нэмэгдэх тусам цацрагийн эрчим хүчний нягт нь нэг оргилоос давхар оргил төлөв рүү аажмаар шилждэг. Хоёр оргилын хооронд хамгийн бага утга байдаг бөгөөд эрчим хүчний нягтрал аажмаар буурдаг. (2) Давхар цацрагт зориулсанлазер гагнуур, толбо хоорондын зай 0-0.5мм байх үед хайлсан усан сангийн жижиг нүхний гүн бага зэрэг буурч, хайлсан усан сангийн урсгалын ерөнхий байдал нь нэг цацрагтай төстэй байна.лазер гагнуур; спот хоорондын зай 1мм-ээс дээш байх үед жижиг нүхнүүд бүрэн тусгаарлагдах ба гагнуурын явцад хоёр лазерын хооронд харилцан үйлчлэл бараг байхгүй бөгөөд энэ нь 1750Вт чадалтай хоёр дараалсан/хоёр зэрэгцээ нэг цацрагт лазер гагнууртай тэнцэнэ. Урьдчилан халаах нөлөө бараг байхгүй, хайлсан усан сангийн урсгал нь нэг цацрагт лазер гагнууртай төстэй. (3) Толбо хоорондын зай 0.5-1мм байх үед жижиг нүхний хананы гадаргуу нь хоёр зохицуулалтанд илүү тэгш, жижиг нүхний гүн аажмаар буурч, ёроол нь аажмаар тусгаарлагддаг. Жижиг нүхнүүд ба гадаргуугийн хайлсан усан сангийн урсгалын хоорондох зөрчил 0.8 мм байна. Хамгийн хүчтэй нь. Цуваа гагнуурын хувьд хайлсан усан сангийн урт аажмаар нэмэгдэж, спот хоорондын зай 0.8 мм байх үед өргөн нь хамгийн том байх ба 0.8 мм-ийн зайтай үед урьдчилан халаах нөлөө хамгийн тод илэрдэг. Марангони хүчний нөлөө аажмаар суларч, хайлсан усан сангийн хоёр тал руу илүү их металл шингэн урсдаг. Хайлмалын өргөн тархалтыг жигд болгоно. Зэрэгцээ гагнуурын хувьд хайлсан усан сангийн өргөн нь аажмаар нэмэгдэж, урт нь хамгийн ихдээ 0.8 мм, харин урьдчилан халаах нөлөө байхгүй; Марангони хүчнээс үүссэн гадаргуугийн ойролцоо дахин урсах нь үргэлж байдаг бөгөөд жижиг нүхний ёроолд доош чиглэсэн урсгал аажмаар алга болдог; хөндлөн огтлолын урсгалын талбар тийм ч сайн биш Энэ нь цуваа хүчтэй, эвдрэл нь хайлсан усан сангийн хоёр талын урсгалд бараг нөлөөлдөггүй, хайлсан өргөн нь жигд бус тархсан.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 10-р сарын 12
