Lazerli payvandlashuzluksiz yoki impulsli lazer nurlari yordamida erishish mumkin. Tamoyillarilazerli payvandlashissiqlik o'tkazuvchanlik payvandlash va lazerli chuqur penetratsion payvandlashga bo'linishi mumkin. Quvvat zichligi 104 ~ 105 Vt / sm2 dan kam bo'lganda, bu issiqlik o'tkazuvchanlik payvandlashidir. Bu vaqtda penetratsion chuqurlik sayoz va payvandlash tezligi sekin bo'ladi; quvvat zichligi 105 ~ 107 Vt / sm2 dan katta bo'lganda, metall yuzasi issiqlik tufayli "teshiklarga" botiq bo'lib, chuqur penetratsion payvandlashni hosil qiladi, bu esa tez payvandlash tezligi va katta tomonlar nisbati xususiyatlariga ega. Issiqlik o'tkazuvchanlik printsipilazerli payvandlashquyidagicha: lazer nurlanishi ishlov beriladigan sirtni isitadi va sirt issiqligi issiqlik o'tkazuvchanligi orqali ichki qismga tarqaladi. Lazer pulsining kengligi, energiyasi, eng yuqori quvvati va takrorlanish chastotasi kabi lazer parametrlarini boshqarish orqali ish qismi ma'lum bir eritilgan hovuz hosil qilish uchun eritiladi.
Lazerli chuqur penetratsion payvandlash odatda materiallarni ulashni yakunlash uchun uzluksiz lazer nuridan foydalanadi. Uning metallurgik fizik jarayoni elektron nurli payvandlashga juda o'xshaydi, ya'ni energiyani konvertatsiya qilish mexanizmi "kalit teshigi" tuzilishi orqali yakunlanadi.
Yetarlicha yuqori quvvat zichligiga ega lazer nurlanishi ostida material bug'lanadi va kichik teshiklar hosil bo'ladi. Bug' bilan to'ldirilgan bu kichik teshik qora tanaga o'xshaydi, tushayotgan nurning deyarli barcha energiyasini yutadi. Teshikdagi muvozanat harorati taxminan 2500 ga etadi.°C. Issiqlik yuqori haroratli teshikning tashqi devoridan uzatiladi, bu esa teshikni o'rab turgan metallning erishiga olib keladi. Kichik teshik nurlanish ta'sirida devor materialining uzluksiz bug'lanishi natijasida hosil bo'lgan yuqori haroratli bug' bilan to'ldiriladi. Kichik teshikning devorlari erigan metall bilan o'ralgan va suyuq metall qattiq materiallar bilan o'ralgan (ko'pgina an'anaviy payvandlash jarayonlarida va lazer o'tkazuvchanligi bilan payvandlashda energiya avval ish qismining yuzasiga tushadi va keyin uzatish orqali ichkariga tashiladi). Teshik devoridan tashqaridagi suyuqlik oqimi va devor qatlamining sirt tarangligi teshik bo'shlig'ida uzluksiz hosil bo'ladigan bug' bosimi bilan fazada bo'ladi va dinamik muvozanatni saqlaydi. Yorug'lik nuri doimiy ravishda kichik teshikka kiradi va kichik teshikdan tashqaridagi material doimiy ravishda oqadi. Yorug'lik nuri harakatlanayotganda, kichik teshik har doim barqaror oqim holatida bo'ladi.
Ya'ni, kichik teshik va teshik devorini o'rab turgan erigan metall uchuvchi nurning oldinga tezligi bilan oldinga siljiydi. Erigan metall kichik teshik olib tashlangandan keyin qolgan bo'shliqni to'ldiradi va shunga mos ravishda kondensatsiyalanadi va payvand hosil bo'ladi. Bularning barchasi shunchalik tez sodir bo'ladiki, payvandlash tezligi daqiqasiga bir necha metrga osongina yetishi mumkin.
Quvvat zichligi, issiqlik o'tkazuvchanligi payvandlash va chuqur penetratsion payvandlashning asosiy tushunchalarini tushunganimizdan so'ng, biz turli yadro diametrlarining quvvat zichligi va metallografik fazalarining qiyosiy tahlilini o'tkazamiz.
Bozordagi keng tarqalgan lazer yadro diametrlariga asoslangan payvandlash tajribalarini taqqoslash:
Turli yadro diametrlariga ega lazerlarning fokus nuqtasi holatining quvvat zichligi
Quvvat zichligi nuqtai nazaridan, bir xil quvvat ostida, yadro diametri qanchalik kichik bo'lsa, lazerning yorqinligi shunchalik yuqori va energiya konsentratsiyasi shunchalik yuqori bo'ladi. Agar lazer o'tkir pichoq bilan taqqoslansa, yadro diametri qanchalik kichik bo'lsa, lazer shunchalik o'tkir bo'ladi. 14 um yadro diametrli lazerning quvvat zichligi 100 um yadro diametrli lazernikidan 50 baravar ko'p va ishlov berish qobiliyati kuchliroq. Shu bilan birga, bu yerda hisoblangan quvvat zichligi shunchaki oddiy o'rtacha zichlikdir. Haqiqiy energiya taqsimoti taxminiy Gauss taqsimotidir va markaziy energiya o'rtacha quvvat zichligidan bir necha baravar ko'p bo'ladi.
Turli yadro diametrlari bilan lazer energiyasi taqsimotining sxematik diagrammasi
Energiya taqsimoti diagrammasining rangi energiya taqsimoti hisoblanadi. Rang qanchalik qizil bo'lsa, energiya shuncha yuqori bo'ladi. Qizil energiya energiya to'plangan joydir. Turli yadro diametrlariga ega lazer nurlarining lazer energiyasi taqsimoti orqali lazer nurining old qismi o'tkir emasligi va lazer nuri o'tkir ekanligi ko'rinadi. Energiya qanchalik kichik bo'lsa, bir nuqtada shunchalik ko'p to'plangan bo'lsa, u shunchalik o'tkir va uning o'tish qobiliyati kuchliroq bo'ladi.
Turli yadro diametrlariga ega lazerlarning payvandlash effektlarini taqqoslash
Turli yadro diametrlariga ega lazerlarni taqqoslash:
(1) Tajriba 150 mm/s tezlikda, fokus holatida payvandlash usulidan foydalanadi va material 1 seriyali alyuminiydan, 2 mm qalinlikda;
(2) Yadro diametri qanchalik katta bo'lsa, erish kengligi shunchalik katta bo'ladi, issiqlik ta'sir zonasi shunchalik katta bo'ladi va birlik quvvat zichligi shunchalik kichik bo'ladi. Yadro diametri 200 um dan oshganda, alyuminiy va mis kabi yuqori reaksiyali qotishmalarda penetratsiya chuqurligiga erishish oson emas va yuqori chuqur penetratsiyali payvandlashga faqat yuqori quvvat bilan erishish mumkin;
(3) Kichik yadroli lazerlar yuqori quvvat zichligiga ega va yuqori energiya va kichik issiqlik ta'sir zonalariga ega materiallar yuzasida kalit teshiklarini tezda teshishi mumkin. Biroq, shu bilan birga, payvandlash yuzasi qo'pol bo'ladi va past tezlikda payvandlash paytida kalit teshigining qulash ehtimoli yuqori bo'ladi va kalit teshigi payvandlash sikli davomida yopiladi. Tsikl uzoq va nuqsonlar va teshiklar kabi nuqsonlar paydo bo'lishi mumkin. Yuqori tezlikda ishlov berish yoki tebranish traektoriyasi bilan ishlov berish uchun mos keladi;
(4) Katta yadroli diametrli lazerlar kattaroq yorug'lik dog'lariga va ko'proq tarqalgan energiyaga ega, bu ularni lazer sirtini qayta eritish, qoplash, tavlash va boshqa jarayonlar uchun ko'proq moslashtiradi.
Nashr vaqti: 2023-yil 6-oktabr
