Дасан зохицох чадварыг шийдвэрлэхийн тулд голчлон хос цацрагт гагнуурын аргыг санал болгож байналазер гагнууругсралтын нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх, гагнуурын процессын тогтвортой байдлыг сайжруулах, гагнуурын чанарыг сайжруулах, ялангуяа нимгэн хавтан гагнуур болон хөнгөн цагаан хайлшаар гагнах зэрэгт. Давхар цацрагт лазер гагнуур нь ижил лазерыг гагнуурын хоёр тусдаа гэрлийн цацраг болгон салгахад оптик аргыг ашиглаж болно. Мөн CO2 лазер, Nd:YAG лазер болон өндөр хүчин чадалтай хагас дамжуулагч лазер гэсэн хоёр өөр төрлийн лазерыг хослуулан ашиглаж болно. Хоёр цацрагийн цацрагийн энерги, цацрагийн зай, тэр ч байтугай энергийн тархалтын хэв маягийг өөрчлөх замаар гагнуурын температурын талбарыг тохиромжтой, уян хатан байдлаар тохируулж, хайлсан усан сан дахь нүхний оршин тогтнох хэв маяг болон шингэн металлын урсгалын хэв маягийг өөрчилж, гагнуурын процесст илүү сайн шийдэл болж чадна. Өргөн сонголттой орон зай нь нэг цацрагт лазер гагнууртай харьцуулшгүй юм. Энэ нь зөвхөн лазер гагнуурын том нэвчилт, хурдан хурд, өндөр нарийвчлал зэрэг давуу талуудтай төдийгүй уламжлалт лазер гагнуураар гагнахад хэцүү материал, холболтод маш сайн дасан зохицох чадвартай.
зарчимдавхар цацрагт лазер гагнуур
Давхар цацрагтай гагнуур гэдэг нь гагнуурын явцад хоёр лазер туяаг нэгэн зэрэг ашиглахыг хэлнэ. Цацрагийн зохион байгуулалт, цацрагийн зай, хоёр цацрагийн хоорондох өнцөг, фокусын байрлал болон хоёр цацрагийн энергийн харьцаа нь бүгд давхар цацрагтай лазер гагнуурын холбогдох тохиргоо юм. параметр. Ер нь гагнуурын явцад давхар цацрагийг байрлуулах хоёр арга байдаг. Зурагт үзүүлсэнчлэн, нэгийг нь гагнуурын чиглэлийн дагуу дараалан байрлуулдаг. Энэ зохион байгуулалт нь хайлсан цөөрмийн хөргөлтийн хурдыг бууруулж чадна. Гагнуурын хатуурах хандлага болон нүх сүв үүсэхийг бууруулдаг. Нөгөө нь гагнуурын завсарт дасан зохицох чадварыг сайжруулахын тулд тэдгээрийг гагнуурын хоёр талд зэрэгцүүлэн эсвэл хөндлөн байрлуулна.
Давхар цацраг лазер гагнуурын зарчим
Давхар цацрагтай гагнуур гэдэг нь гагнуурын явцад хоёр лазер туяаг нэгэн зэрэг ашиглахыг хэлнэ. Цацрагийн зохион байгуулалт, цацрагийн зай, хоёр цацрагийн хоорондох өнцөг, фокусын байрлал болон хоёр цацрагийн энергийн харьцаа нь бүгд давхар цацрагтай лазер гагнуурын холбогдох тохиргоо юм. параметр. Ер нь гагнуурын явцад давхар цацрагийг байрлуулах хоёр арга байдаг. Зурагт үзүүлсэнчлэн, нэгийг нь гагнуурын чиглэлийн дагуу дараалан байрлуулдаг. Энэ зохион байгуулалт нь хайлсан цөөрмийн хөргөлтийн хурдыг бууруулж чадна. Гагнуурын хатуурах хандлага болон нүх сүв үүсэхийг бууруулдаг. Нөгөө нь гагнуурын завсарт дасан зохицох чадварыг сайжруулахын тулд тэдгээрийг гагнуурын хоёр талд зэрэгцүүлэн эсвэл хөндлөн байрлуулна.
Доорх зурагт үзүүлсэн шиг хос цацрагтай лазер гагнуурын системийн хувьд урд болон хойд цацрагийн хоорондох зайнаас хамааран гурван өөр гагнуурын механизм байдаг.
1. Эхний төрлийн гагнуурын механизмд хоёр гэрлийн цацрагийн хоорондох зай харьцангуй их байдаг. Нэг гэрлийн цацраг нь илүү их энергийн нягтралтай бөгөөд ажлын хэсгийн гадаргуу дээр төвлөрч гагнуурын үед түлхүүрийн нүх үүсгэдэг; нөгөө гэрлийн цацраг нь бага энергийн нягтралтай байдаг. Зөвхөн гагнуурын өмнөх эсвэл гагнуурын дараах дулааны боловсруулалтын дулааны эх үүсвэр болгон ашигладаг. Энэхүү гагнуурын механизмыг ашиглан гагнуурын цөөрмийн хөргөлтийн хурдыг тодорхой хязгаарт хянаж болох бөгөөд энэ нь өндөр нүүрстөрөгчийн ган, хайлшин ган гэх мэт хагарлын өндөр мэдрэмжтэй зарим материалыг гагнахад ашигтай бөгөөд гагнуурын бат бөх чанарыг сайжруулж чадна.
2. Хоёр дахь төрлийн гагнуурын механизмд хоёр гэрлийн цацрагийн хоорондох фокусын зай харьцангуй бага байдаг. Хоёр гэрлийн цацраг нь гагнуурын цөөрөмд хоёр бие даасан түлхүүрийн нүх үүсгэдэг бөгөөд энэ нь шингэн металлын урсгалын хэлбэрийг өөрчилж, таталтаас урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг. Энэ нь ирмэг болон гагнуурын ирмэгийн товойлт зэрэг согог үүсэхийг арилгаж, гагнуурын үүсэлтийг сайжруулж чадна.
3. Гурав дахь төрлийн гагнуурын механизмд хоёр гэрлийн цацрагийн хоорондох зай маш бага байдаг. Энэ үед хоёр гэрлийн цацраг нь гагнуурын цөөрөмд ижил түлхүүрийн нүх үүсгэдэг. Ганц цацрагтай лазер гагнууртай харьцуулахад түлхүүрийн нүхний хэмжээ томорч, хаахад хялбар биш тул гагнуурын процесс илүү тогтвортой болж, хий ялгаруулахад хялбар байдаг нь нүх сүв, цацалтыг багасгах, тасралтгүй, жигд, үзэсгэлэнтэй гагнуур хийхэд ашигтай байдаг.
Гагнуурын процессын явцад хоёр лазер туяаг бие биенээсээ тодорхой өнцгөөр хийж болно. Гагнуурын механизм нь зэрэгцээ давхар туяатай гагнуурын механизмтай төстэй. Туршилтын үр дүнгээс харахад бие биенээсээ 30° өнцөгтэй, 1~2мм зайтай хоёр өндөр хүчин чадалтай OO ашигласнаар лазер туяа нь юүлүүр хэлбэртэй түлхүүрийн нүх гаргаж авах боломжтой. Түлхүүрийн нүхний хэмжээ нь илүү том, илүү тогтвортой байдаг нь гагнуурын чанарыг үр дүнтэй сайжруулж чадна. Практик хэрэглээнд хоёр гэрлийн цацрагийн харилцан хослолыг өөр өөр гагнуурын нөхцөлд тохируулан өөрчилж, өөр өөр гагнуурын процессыг бий болгож болно.
6. Давхар цацрагт лазер гагнуурын хэрэгжилтийн арга
Давхар цацрагийг хоёр өөр лазер цацрагийг нэгтгэх замаар олж авах эсвэл нэг лазер цацрагийг оптик спектрометрийн систем ашиглан гагнахын тулд хоёр лазер цацраг болгон хувааж болно. Гэрлийн цацрагийг өөр өөр чадалтай хоёр зэрэгцээ лазер цацраг болгон хуваахын тулд спектроскоп эсвэл тусгай оптик системийг ашиглаж болно. Зураг дээр фокусын толь ашиглан гэрлийг хуваах зарчмын хоёр бүдүүвч диаграммыг харуулав.
Үүнээс гадна, тусгалыг цацраг хуваагч болгон ашиглаж болох бөгөөд оптик зам дахь сүүлийн тусгалыг цацраг хуваагч болгон ашиглаж болно. Энэ төрлийн тусгалыг дээврийн төрлийн тусгал гэж нэрлэдэг. Түүний тусгал гадаргуу нь хавтгай гадаргуу биш, харин хоёр хавтгайгаас бүрдэнэ. Зурагт үзүүлсэн шиг хоёр тусгал гадаргуугийн огтлолцлын шугам нь толин гадаргуугийн голд, дээврийн нуруутай төстэй байрладаг. Параллель гэрлийн туяа спектроскоп дээр тусч, хоёр хавтгайд өөр өөр өнцгөөр тусч, хоёр гэрлийн цацраг үүсгэж, фокуслаж буй толины өөр өөр байрлалд тусдаг. Фокусласны дараа ажлын хэсгийн гадаргуу дээр тодорхой зайд хоёр гэрлийн цацраг үүсдэг. Хоёр тусгал гадаргуу болон дээврийн байрлалын хоорондох өнцгийг өөрчилснөөр өөр өөр фокусын зай болон зохион байгуулалттай хуваагдсан гэрлийн цацрагийг гаргаж авч болно.
Хоёр өөр төрлийг ашиглах үедлазер туяа тДавхар цацраг үүсгэхийн тулд олон хослол байдаг. Гауссын энергийн тархалттай өндөр чанартай CO2 лазерыг үндсэн гагнуурын ажилд ашиглаж болох бөгөөд тэгш өнцөгт энергийн тархалттай хагас дамжуулагч лазерыг дулааны боловсруулалтын ажилд туслах зорилгоор ашиглаж болно. Нэг талаас, энэ хослол нь илүү хэмнэлттэй. Нөгөө талаас, хоёр гэрлийн цацрагийн чадлыг бие даан тохируулж болно. Янз бүрийн холболтын хэлбэрийн хувьд лазер болон хагас дамжуулагч лазерын давхцах байрлалыг тохируулснаар тохируулж болох температурын талбарыг гаргаж авах боломжтой бөгөөд энэ нь гагнуурын ажилд маш тохиромжтой. Үйл явцын хяналт. Үүнээс гадна, YAG лазер болон CO2 лазерыг гагнуурын давхар цацраг болгон нэгтгэж, тасралтгүй лазер болон импульсийн лазерыг гагнуурын хувьд нэгтгэж, фокуслагдсан цацраг болон фокусгүй цацрагийг гагнуурын хувьд нэгтгэж болно.
7. Давхар цацрагт лазер гагнуурын зарчим
3.1 Цайрдсан хуудсыг давхар цацрагт лазераар гагнах
Цайрдсан ган хуудас нь автомашины үйлдвэрлэлд хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг материал юм. Гангийн хайлах цэг нь ойролцоогоор 1500°C, цайрын буцлах цэг нь ердөө 906°C байдаг. Тиймээс хайлуулах гагнуурын аргыг ашиглах үед ихэвчлэн их хэмжээний цайрын уур үүсдэг бөгөөд энэ нь гагнуурын процессыг тогтворгүй болгож, гагнуурын нүх сүв үүсгэдэг. Тойрог холболтын хувьд цайрдсан давхаргын ууршилт нь зөвхөн дээд ба доод гадаргуу дээр төдийгүй холболтын гадаргуу дээр ч тохиолддог. Гагнуурын явцад цайрын уур зарим хэсэгт хайлсан усан сангийн гадаргуугаас хурдан гарч ирдэг бол зарим хэсэгт цайрын уур хайлсан усан сангаас гарахад хэцүү байдаг. Усан сангийн гадаргуу дээр гагнуурын чанар маш тогтворгүй байдаг.
Давхар цацрагт лазер гагнуур нь цайрын уураас үүдэлтэй гагнуурын чанарын асуудлыг шийдэж чадна. Нэг арга нь хоёр цацрагийн энергийг зохих ёсоор тохируулан хайлсан цөөрмийн оршин тогтнох хугацаа болон хөргөлтийн хурдыг хянах бөгөөд цайрын уурыг гадагшлуулахад хялбар болгох явдал юм; нөгөө арга нь цайрын уурыг урьдчилан цоолох эсвэл ховиллох замаар гаргах явдал юм. Зураг 6-31-д үзүүлсэнчлэн CO2 лазерыг гагнуурт ашигладаг. YAG лазер нь CO2 лазерын урд байрладаг бөгөөд нүх өрөмдөх эсвэл ховил зүсэхэд ашиглагддаг. Урьдчилан боловсруулсан нүх эсвэл ховил нь дараагийн гагнуурын явцад үүссэн цайрын уурыг гадагшлуулах замыг бий болгож, хайлсан цөөрөмд үлдэж, согог үүсэхээс сэргийлдэг.
3.2 Хөнгөн цагааны хайлшийг давхар цацрагт лазераар гагнах
Хөнгөн цагаан хайлш материалын онцгой гүйцэтгэлийн шинж чанараас шалтгаалан лазер гагнуур ашиглахад дараах бэрхшээлүүд тулгардаг [39]: хөнгөн цагаан хайлш нь лазерын шингээлтийн түвшин багатай бөгөөд CO2 лазерын цацрагийн гадаргуугийн анхны тусгал нь 90%-иас давсан; хөнгөн цагаан хайлшаар лазераар гагнах оёдол нь амархан үүсдэг. Нүх сүвэрхэг байдал, хагарал; гагнуурын явцад хайлшийн элементүүд шатах гэх мэт. Дан лазераар гагнах үед түлхүүрийн нүхийг тогтоож, тогтвортой байдлыг хадгалахад хэцүү байдаг. Давхар цацрагтай лазераар гагнах нь түлхүүрийн нүхний хэмжээг нэмэгдүүлж, түлхүүрийн нүхийг хаахад хэцүү болгодог бөгөөд энэ нь хийн ялгаралтад тустай. Энэ нь мөн хөргөлтийн хурдыг бууруулж, нүх сүв, гагнуурын ан цав үүсэхийг бууруулдаг. Гагнуурын процесс илүү тогтвортой бөгөөд цацарсан хэмжээ багасдаг тул хөнгөн цагаан хайлшийг давхар цацрагаар гагнах замаар олж авсан гагнуурын гадаргуугийн хэлбэр нь дан цацрагтай гагнуураас хамаагүй дээр байдаг. Зураг 6-32-т CO2 дан цацрагтай лазер болон давхар цацрагтай лазераар гагнах замаар 3 мм зузаантай хөнгөн цагаан хайлшаар өгзөг гагнах оёдлын гаднах төрхийг харуулав.
Судалгаанаас харахад 2 мм зузаантай 5000 цувралын хөнгөн цагаан хайлшийг гагнах үед хоёр дам нурууны хоорондох зай 0.6~1.0 мм байх үед гагнуурын процесс харьцангуй тогтвортой бөгөөд үүссэн түлхүүрийн нүх том байх нь гагнуурын процессын явцад магнийн ууршилт болон гадагшлахад хувь нэмэр оруулдаг. Хэрэв хоёр дам нурууны хоорондох зай хэт бага байвал нэг дам нурууны гагнуурын процесс тогтвортой биш байх болно. Хэрэв зай хэт том байвал гагнуурын нэвчилтэд нөлөөлнө, Зураг 6-33-т үзүүлэв. Үүнээс гадна, хоёр дам нурууны энергийн харьцаа нь гагнуурын чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. 0.9 мм-ийн зайтай хоёр дам нурууг гагнахаар цуваагаар байрлуулахад өмнөх дам нурууны энергийг зохих ёсоор нэмэгдүүлэх хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр өмнөх ба дараах хоёр дам нурууны энергийн харьцаа 1:1-ээс их байна. Энэ нь гагнуурын давхаргын чанарыг сайжруулж, хайлах талбайг нэмэгдүүлж, гагнуурын хурд өндөр байх үед жигд, үзэсгэлэнтэй гагнуурын давхаргыг авахад тустай.
3.3 Тэгш бус зузаантай хавтанг давхар дам нуруугаар гагнах
Аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлд залгасан хавтан үүсгэхийн тулд өөр өөр зузаан, хэлбэртэй хоёр ба түүнээс дээш металл хавтанг гагнах шаардлагатай болдог. Ялангуяа автомашины үйлдвэрлэлд захиалгаар гагнасан хоосон зайг ашиглах нь улам бүр өргөн тархаж байна. Өөр өөр үзүүлэлт, гадаргуугийн бүрхүүл эсвэл шинж чанартай хавтанг гагнах замаар бат бөх чанарыг нэмэгдүүлж, хэрэглээний материалыг бууруулж, чанарыг бууруулж болно. Янз бүрийн зузаантай хавтанг лазераар гагнахыг ихэвчлэн хавтангийн гагнуурт ашигладаг. Гол асуудал бол гагнах хавтанг өндөр нарийвчлалтай ирмэгээр урьдчилан бэлтгэж, өндөр нарийвчлалтай угсралтыг хангах ёстой. Тэгш бус зузаантай хавтанг давхар цацраг гагнах нь хавтангийн завсар, өгзөгний холболт, харьцангуй зузаан, хавтангийн материалын янз бүрийн өөрчлөлтөд дасан зохицож чаддаг. Энэ нь илүү том ирмэг ба завсар хүлцэлтэй хавтанг гагнаж, гагнуурын хурд болон гагнуурын чанарыг сайжруулж чадна.
Шуанггуандунгийн тэгш бус зузаантай хавтанг гагнах үндсэн процессын параметрүүдийг зурагт үзүүлсэн шиг гагнуурын параметрүүд болон хавтангийн параметрүүд гэж хувааж болно. Гагнуурын параметрүүдэд хоёр лазер туяаны хүч, гагнуурын хурд, фокусын байрлал, гагнуурын толгойн өнцөг, давхар цацрагийн өгзөгний холболтын цацрагийн эргэлтийн өнцөг болон гагнуурын офсет гэх мэт орно. Хавтангийн параметрүүдэд материалын хэмжээ, гүйцэтгэл, тайрах нөхцөл, хавтангийн зай гэх мэт орно. Хоёр лазер туяаны хүчийг гагнуурын өөр өөр зорилгоор тусад нь тохируулж болно. Тогтвортой, үр ашигтай гагнуурын процессыг хангахын тулд фокусын байрлалыг ерөнхийдөө нимгэн хавтангийн гадаргуу дээр байрлуулдаг. Гагнуурын толгойн өнцгийг ихэвчлэн 6 орчим байхаар сонгоно. Хэрэв хоёр хавтангийн зузаан харьцангуй том бол эерэг гагнуурын толгойн өнцөг ашиглаж болно, өөрөөр хэлбэл зураг дээр үзүүлсэн шиг лазерыг нимгэн хавтангийн зүг хазайлгана; хавтангийн зузаан харьцангуй бага үед сөрөг гагнуурын толгойн өнцөг ашиглаж болно. Гагнуурын офсетийг лазерын фокус ба зузаан хавтангийн ирмэгийн хоорондох зай гэж тодорхойлдог. Гагнуурын офсетийг тохируулснаар гагнуурын хонхорхойн хэмжээг багасгаж, сайн гагнуурын хөндлөн огтлолыг гаргаж авах боломжтой.
Том зайтай хавтанг гагнахдаа зайг сайн дүүргэх чадварыг олж авахын тулд давхар цацрагийн өнцгийг эргүүлэх замаар үр дүнтэй цацрагийн халаалтын диаметрийг нэмэгдүүлж болно. Гагнуурын дээд хэсгийн өргөнийг хоёр лазер цацрагийн үр дүнтэй цацрагийн диаметр, өөрөөр хэлбэл цацрагийн эргэлтийн өнцгөөр тодорхойлно. Эргэлтийн өнцөг их байх тусам давхар цацрагийн халаалтын хүрээ өргөн, гагнуурын дээд хэсгийн өргөн их байна. Хоёр лазер туяа нь гагнуурын процесст өөр өөр үүрэг гүйцэтгэдэг. Нэг нь голчлон оёдлыг нэвтлэхэд ашиглагддаг бол нөгөө нь голчлон зузаан хавтангийн материалыг хайлуулж, зайг нөхөхөд ашиглагддаг. Зураг 6-35-д үзүүлсэнчлэн эерэг цацрагийн эргэлтийн өнцгийн дор (урд цацраг нь зузаан хавтан дээр, хойд цацраг нь гагнуур дээр үйлчилдэг) урд цацраг нь зузаан хавтан дээр тусаж материалыг халааж, хайлуулж, дараагийнх нь лазер туяа нэвтрэлтийг бий болгодог. Урд талын эхний лазер туяа нь зузаан хавтанг зөвхөн хэсэгчлэн хайлуулж чаддаг ч гагнуурын процесст ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг, учир нь энэ нь зөвхөн зузаан хавтангийн хажуу талыг хайлуулж, зайг илүү сайн дүүргэхээс гадна холболтын материалыг урьдчилан холбодог тул дараагийн дам нурууг холболтоор гагнахад хялбар бөгөөд хурдан гагнах боломжийг олгодог. Сөрөг эргэлтийн өнцөгтэй давхар дам нуруутай гагнуурын үед (урд талын дам нуруу нь гагнуурт, хойд талын дам нуруу нь зузаан хавтан дээр үйлчилдэг) хоёр дам нуруу нь яг эсрэг нөлөө үзүүлдэг. Өмнөх дам нуруу нь холболтыг хайлуулж, сүүлийн дам нуруу нь зузаан хавтанг хайлуулж, зайг дүүргэдэг. Энэ тохиолдолд хүйтэн хавтангаар гагнахын тулд урд талын дам нуруу шаардлагатай бөгөөд гагнуурын хурд нь эерэг дам нурууны эргэлтийн өнцгийг ашиглахаас удаан байдаг. Өмнөх дам нурууны урьдчилан халаах нөлөөнөөс шалтгаалан сүүлийн дам нуруу нь ижил хүчээр илүү зузаан хавтангийн материалыг хайлуулах болно. Энэ тохиолдолд сүүлийн лазер туяаны хүчийг зохих ёсоор бууруулах хэрэгтэй. Харьцуулбал, эерэг дам нурууны эргэлтийн өнцгийг ашиглах нь гагнуурын хурдыг зохих ёсоор нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд сөрөг дам нурууны эргэлтийн өнцгийг ашиглах нь зайг илүү сайн дүүргэх боломжтой. Зураг 6-36-д гагнуурын хөндлөн огтлолд цацрагийн эргэлтийн өнцгийн нөлөөллийг харуулав.
3.4 Том зузаан хавтанг давхар цацраг туяагаар лазераар гагнах Лазерын чадлын түвшин болон цацрагийн чанар сайжирснаар том зузаан хавтанг лазераар гагнах нь бодит байдал болсон. Гэсэн хэдий ч өндөр хүчин чадалтай лазерууд үнэтэй бөгөөд том зузаан хавтанг гагнахад ерөнхийдөө дүүргэгч металл шаардлагатай байдаг тул бодит үйлдвэрлэлд тодорхой хязгаарлалтууд байдаг. Хос цацраг туяагаар лазераар гагнах технологийг ашиглах нь зөвхөн лазерын чадлыг нэмэгдүүлээд зогсохгүй үр дүнтэй цацрагийн халаалтын диаметрийг нэмэгдүүлж, дүүргэгч утсыг хайлуулах чадварыг нэмэгдүүлж, лазерын түлхүүрийн нүхийг тогтворжуулж, гагнуурын тогтвортой байдлыг сайжруулж, гагнуурын чанарыг сайжруулж чадна.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 4-р сарын 29
