Лазер гагнуурын технологийн өвөрмөц давуу талууд

1. Лазер гагнуурын технологи

Лазер гагнуур нь лазер боловсруулах технологийн чухал хэрэглээний нэг юм. Энэ нь лазерын цацрагийн энергийг ашиглан үр дүнтэй холболт хийдэг гагнуурын процесс юм.

Ажлын зарчим: Лазерын идэвхтэй орчин (CO₂ болон бусад хийн холимог, YAG иттри хөнгөн цагаан анар талст гэх мэт) нь резонансын хөндийд урагш хойш хэлбэлзэх тодорхой аргаар өдөөгдөж, өдөөгдсөн цацрагийн туяа үүсгэдэг. Цацраг нь ажлын хэсэгтэй холбогдоход түүний энерги шингэдэг. Температур нь материалын хайлах цэгт хүрсний дараа гагнуур хийж болно.

2. Гол параметрүүдЛазер гагнуурын технологи

(1) Чадлын нягтрал

Лазер боловсруулалтын хамгийн чухал үзүүлэлтүүдийн нэг бол чадлын нягтрал юм. Өндөр чадлын нягтрал нь гадаргуугийн давхаргыг микросекундын дотор буцалгах цэг хүртэл халааж, улмаар их хэмжээний ууршилт үүсгэдэг. Тиймээс энэ нь өрөмдөх, зүсэх, сийлбэрлэх зэрэг материалыг зайлуулах үйл явцад тохиромжтой.

Бага чадлын нягтралтай үед гадаргуугийн давхарга буцалгах цэгт хүрэхэд хэдэн миллисекунд шаардагдана. Гадаргуугийн ууршилт үүсэхээс өмнө доод давхарга нь эхлээд хайлж, өндөр чанартай хайлуулах гагнуур үүсэхэд дөхөм болдог.

(2) Лазерын импульсийн долгионы хэлбэр

Өндөр эрчимтэй лазер туяа металл гадаргууг цацруулж байх үед лазерын энергийн 60–98% нь ойлтын улмаас алдагддаг. Энэ нөлөө нь алт, мөнгө, зэс, хөнгөн цагаан, титан зэрэг өндөр ойлттой, дулаан дамжуулалттай материалд онцгой тод илэрдэг.

Металлын ойлт нь лазерын импульсийн мөчлөгийн үед динамикаар өөрчлөгддөг. Гадаргуугийн температур хайлах цэгт хүрэхэд огцом буурч, гадаргуу хайлсан төлөвт байх үед тогтмол утгад тогтворждог.

(3) Лазер импульсийн өргөн

Импульсийн өргөн нь импульсийн лазер гагнуурын гол параметр бөгөөд хүссэн гагнуурын нэвтрэлтийн гүн болон халуунд өртсөн бүс (HAZ)-аар тодорхойлогддог. Импульсийн өргөн урт байх тусам HAZ ихсэх бөгөөд гагнуурын нэвтрэлт нь импульсийн өргөний квадрат язгууртай хамт нэмэгддэг.

Гэсэн хэдий ч импульсийн өргөнийг уртасгах нь оргил чадлыг бууруулдаг. Тиймээс илүү урт импульсийн өргөнийг ихэвчлэн дулаан дамжуулалтын гагнуурт ашигладаг бөгөөд энэ нь нимгэн, зузаан хавтангийн хормой гагнуурт тохиромжтой өргөн, гүехэн гагнуурын оёдол үүсгэдэг.

Гэсэн хэдий ч оргил ачааллын бага чадал нь хэт их дулааны оролтод хүргэж болзошгүй. Материал бүр нь гагнуурын нэвчилтийг хамгийн их байлгах оновчтой импульсийн өргөнтэй байдаг.

(4) Фокусыг тайлах хэмжээ

Лазер гагнуур нь ерөнхийдөө тодорхой хэмжээний фокусыг бууруулахыг шаарддаг. Лазерын фокусын цэг дэх чадлын нягтрал маш өндөр байдаг бөгөөд энэ нь ууршилт болон нүх сүв үүсэхэд хүргэдэг. Үүний эсрэгээр фокусын цэгээс хазайсан хавтгайд чадлын нягтралын тархалт харьцангуй жигд байдаг.

(5) Фокусыг тайлах горимууд

Фокусыг тайлах хоёр горим байдаг: эерэг фокусыг тайлах ба сөрөг фокусыг тайлах. Эерэг фокусыг тайлах нь фокусын хавтгай нь ажлын хэсгийн гадаргуугаас дээш байрладаг бол сөрөг фокусыг тайлах нь фокусын хавтгай нь түүний доор байрладаг гэсэн үг юм.

Геометрийн оптикийн онолын дагуу гагнуурын гадаргуугаас тэнцүү зайд байрлах хавтгай дээрх чадлын нягтрал (эерэг ба сөрөг дефокусын тохиргоонд) ойролцоогоор ижил байна. Гэсэн хэдий ч практик дээр үүссэн гагнуурын цөөрмийн хэлбэрүүд бага зэрэг ялгаатай байдаг. Сөрөг дефокус нь гагнуурын цөөрөм үүсэх механизмтай холбоотой гагнуурын нэвчилтийг нэмэгдүүлдэг.

(6) Гагнуурын хурд

Гагнуурын хурд нь гагнуурын нэвчилтэд мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг. Өндөр хурд нь нэвчилтийн гүнийг бууруулдаг бол хэт бага хурд нь ажлын материал хэт хайлж, шатахад хүргэдэг.

Өгөгдсөн лазерын хүч болон материалын тодорхой зузааны хувьд гагнуурын оновчтой хурдны хязгаар байдаг бөгөөд энэ хүрээнд харгалзах хурдны утгад хамгийн их гагнуурын нэвтрэлтийг хийж болно.

(7) Хамгаалалтын хий

Лазер гагнуурт гагнуурын цөөрмийг хамгаалахын тулд инертийн хий түгээмэл хэрэглэгддэг. Ихэнх хэрэглээнд гелий, аргон, азот зэрэг хийг хамгаалалтын хий болгон ашигладаг.

Бамбай хий нь гурван үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг:

Гагнуурын цөөрмийг агаар мандлын бохирдлоос хамгаална.
Фокуслах линзийг металлын уурын бохирдол болон хайлсан дуслын цацралаас хамгаална. Энэ нь цацрал нь маш их энерги шаарддаг өндөр хүчин чадалтай лазер гагнуурын чухал үүрэг юм.
Өндөр хүчин чадалтай лазер гагнуурын үед үүссэн плазмын үүлийг үр дүнтэй тараана. Металл уур нь лазерын энергийг шингээж, плазм руу ионждог; хэт их плазм нь лазерын цацрагийн энергийг сулруулж болзошгүй.

3. Лазер гагнуурын технологийн өвөрмөц нөлөө

Уламжлалт гагнуурын технологитой харьцуулахад лазер гагнуур нь дөрвөн өөр үр нөлөөг санал болгодог.

Гагнуурын цэвэршүүлэх нөлөө: Лазер туяа нь гагнуурын давхаргыг цацрагаар тусгахад материал дахь исэл хольц нь үндсэн металлаас хамаагүй илүү үр дүнтэй лазерын энергийг шингээдэг. Эдгээр хольцууд нь хурдан халааж, ууршуулж, гадагшлуулж, гагнуурын хольцын агууламжийг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Тиймээс,лазер гагнуурзөвхөн ажлын хэсгийн бохирдлоос сэргийлээд зогсохгүй материалыг идэвхтэй цэвэршүүлдэг.
Фото-дэлбэрэлтийн цочролын эффект: Маш өндөр чадлын нягтралтай үед хүчтэй лазерын цацраг нь гагнуурын давхаргад металлыг хурдан ууршуулдаг. Өндөр хурдтай металлын уурын даралтын дор гагнуурын цөөрөмд хайлсан металл нь тэсрэх бодис цацдаг. Хүчирхэг цочролын долгион нь материалын гүнд тархаж, нарийхан цоожны нүх үүсгэдэг. Гагнуурын явцад лазер туяа хөдлөхөд хайлсан металлыг тойрон хүрээлж, цоожны нүхийг тасралтгүй дүүргэж, хатуурч, бат бөх, гүн нэвтэрдэг гагнуур үүсгэдэг.
Гүн нэвтрэлтийн гагнуурын түлхүүрийн нүхний нөлөө: 10⁷ Вт/см² хүртэлх чадлын нягтралтай лазер туяа материалыг цацрагаар цацруулж байх үед гагнуурт орж буй энергийн хурд нь дамжуулалт, конвекц болон цацраг туяагаар дамжин дулааны алдагдлын хурдаас хамаагүй их байдаг. Энэ нь лазераар цацруулсан хэсэгт металлыг хурдан ууршуулж, өндөр даралтын уурын дор гагнуурын цөөрөмд түлхүүрийн нүх үүсгэдэг.

Одон орны хар нүхтэй адил цоожны нүх нь бараг бүх тусах лазерын энергийг шингээж, туяа нь цоожны нүхний ёроол руу шууд нэвтрэх боломжийг олгодог. Цоожны нүхний гүн нь гагнуурын нэвчилтийн гүнийг тодорхойлдог.
Лазерын фокусын нөлөө нь түлхүүрийн нүхний хажуугийн хананд нөлөөлдөг: Гагнуурын цөөрөмд түлхүүрийн нүх үүсэх үед түлхүүрийн нүхний хажуугийн хананд тусах лазер туяа нь ихэвчлэн том тусах өнцөгтэй байдаг. Эдгээр туяа нь хажуугийн хананаас ойж, түлхүүрийн нүхний ёроол руу тархдаг бөгөөд үүний үр дүнд түлхүүрийн нүхний дотор энергийн давхар байршил үүсдэг. Энэхүү үзэгдлийг түлхүүрийн нүхний хажуугийн фокусын нөлөө гэгддэг бөгөөд түлхүүрийн нүхний доторх лазерын эрчмийг үр дүнтэйгээр нэмэгдүүлж, лазер гагнуурын өвөрмөц чадварт хувь нэмэр оруулдаг.

4. Лазер гагнуурын технологийн давуу талууд

Лазер гагнуурын өвөрмөц үр нөлөө нь дараах үндсэн давуу талуудтай холбоотой юм.

Хэт хурдан гагнуурын процесс: Лазерын цацрагийн богино хугацаа нь хурдан гагнуур хийх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бүтээмжийг нэмэгдүүлээд зогсохгүй материалын исэлдэлтийг багасгаж, халуунд өртөх бүсийг бууруулдаг. Энэ нь транзистор зэрэг халуунд мэдрэмтгий эд ангиудыг гагнахад тохиромжтой болгодог. Лазер гагнуур нь гагнуурын шаар үүсгэдэггүй бөгөөд гагнуурын өмнө исэл зайлуулах шаардлагагүй болгодог. Энэ нь шилээр гагнуур хийх боломжтой тул нарийн бичил багаж үйлдвэрлэхэд онцгой тохиромжтой.
Өргөн хүрээний материалын нийцтэй байдал: Лазер гагнуур нь зөвхөн ижил металлуудыг төдийгүй өөр өөр металлуудыг, тэр ч байтугай металл-металл бус хослолуудыг холбож чаддаг. Жишээлбэл, керамик суурьтай интеграл хэлхээг керамикийн өндөр хайлах цэг болон механик даралтаас зайлсхийх шаардлагатай тул уламжлалт аргаар гагнахад хэцүү байдаг. Лазер гагнуур нь ийм хэрэглээнд тохиромжтой шийдэл болдог. Гэсэн хэдий ч лазер гагнуур нь бүх өөр өөр материалын хослолд тохиромжгүй гэдгийг анхаарна уу.

5. Лазер гагнуурын хэрэглээний хувилбарууд ба салбарууд

Дулаан дамжуулалтын гагнуур: Нимгэн металл хуудасны ирмэг боловсруулах, эмнэлгийн хэрэгсэл үйлдвэрлэх зэрэг нарийн боловсруулалтад голчлон ашиглагддаг.
Гүн нэвтрэлтийн гагнуур ба гагнуур: Автомашины үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Гүн нэвтрэлтийн гагнуурыг машины кузов, хурдны хайрцаг болон гадна талын бүрхүүлийг гагнахад ашигладаг; гагнуурыг голчлон машины кузов угсрахад ашигладаг.
Металл бус материалд зориулсан лазер дамжуулалттай гагнуур: Өргөн хэрэглээний бараа бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, автомашины үйлдвэрлэл, электрон хайрцаг үйлдвэрлэл, анагаах ухааны технологи зэрэг өргөн хэрэглээний хүрээг хамардаг.
Хосолсон гагнуур: Хөлөг онгоцны тавцан үйлдвэрлэх гэх мэт тусгай ган хийцэд тусгайлан тохиромжтой.

Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 12-р сарын 15