Kalit teshiklarning shakllanishi va rivojlanishi:
Teshikning ta'rifi: Radiatsiya nurlanishi 10 ^ 6W/sm ^ 2 dan katta bo'lsa, materialning yuzasi lazer ta'sirida eriydi va bug'lanadi. Bug'lanish tezligi etarlicha katta bo'lsa, hosil bo'lgan bug'ning qaytarilish bosimi suyuq metallning sirt tarangligini va suyuqlik tortishishini engish uchun etarli bo'ladi va shu bilan suyuq metallning bir qismini almashtiradi, bu esa qo'zg'alish zonasidagi erigan hovuzning cho'kib ketishiga va kichik chuqurchalar hosil bo'lishiga olib keladi. ; Yorug'lik nuri to'g'ridan-to'g'ri kichik chuqurning tubiga ta'sir qiladi, bu esa metallning yanada erishi va gazlanishiga olib keladi. Yuqori bosimli bug' chuqurning pastki qismidagi suyuq metallni eritilgan hovuzning chetiga oqib o'tishga majburlashda davom etadi va kichik tuynukni yanada chuqurlashtiradi. Bu jarayon davom etadi va natijada suyuq metallda kalit teshigiga o'xshash teshik hosil qiladi. Kichkina teshikda lazer nurlari tomonidan hosil qilingan metall bug 'bosimi suyuq metallning sirt tarangligi va tortishish kuchi bilan muvozanatga erishganda, kichik teshik endi chuqurlashmaydi va chuqurlikdagi barqaror kichik teshikni hosil qiladi, bu "kichik teshik effekti" deb ataladi. .
Lazer nuri ishlov beriladigan qismga nisbatan harakatlanayotganda, kichik teshik bir oz orqaga egilgan old tomonni va orqada aniq moyil teskari uchburchakni ko'rsatadi. Kichkina tuynukning old qirrasi yuqori harorat va yuqori bug 'bosimi bilan lazerning harakat maydoni bo'lib, orqa chekka bo'ylab harorat nisbatan past va bug 'bosimi kichikdir. Bu bosim va harorat farqi ostida erigan suyuqlik kichik teshik atrofida oldingi uchidan orqa uchigacha oqadi va kichik teshikning orqa uchida girdob hosil qiladi va nihoyat, orqa chetida qotib qoladi. Lazer simulyatsiyasi va haqiqiy payvandlash yo'li bilan olingan kalit teshigining dinamik holati yuqoridagi rasmda ko'rsatilgan, kichik teshiklarning morfologiyasi va turli tezliklarda sayohat paytida atrofdagi erigan suyuqlik oqimi.
Kichkina teshiklarning mavjudligi tufayli lazer nurlari energiyasi materialning ichki qismiga kirib, bu chuqur va tor payvand chokini hosil qiladi. Lazer chuqur penetratsion payvand chokining tipik kesma morfologiyasi yuqoridagi rasmda ko'rsatilgan. Payvand chokining kirib borish chuqurligi kalit teshigi chuqurligiga yaqin (aniq bo'lsa, metallografik qatlam kalit teshigidan 60-100 um chuqurroq, suyuqlik qatlami bir kam). Lazer energiyasining zichligi qanchalik baland bo'lsa, kichik teshik chuqurroq bo'ladi va payvand chokining kirib borish chuqurligi shunchalik katta bo'ladi. Yuqori quvvatli lazerli payvandlashda payvand chokining maksimal chuqurligi va kengligi nisbati 12: 1 ga yetishi mumkin.
ning so'rilishini tahlil qilishlazer energiyasikalit teshigi orqali
Kichik teshiklar va plazma hosil bo'lishidan oldin, lazerning energiyasi, asosan, issiqlik o'tkazuvchanligi orqali ishlov beriladigan qismning ichki qismiga uzatiladi. Payvandlash jarayoni o'tkazuvchan payvandlashga tegishli (kirish chuqurligi 0,5 mm dan kam) va materialning lazerni yutish darajasi 25-45% ni tashkil qiladi. Kalit teshigi hosil bo'lgandan so'ng, lazer energiyasi asosan ishlov beriladigan qismning ichki qismi tomonidan kalit teshigi effekti orqali so'riladi va payvandlash jarayoni chuqur penetratsion payvandlashga aylanadi (0,5 mm dan ortiq penetratsiya chuqurligi bilan), assimilyatsiya tezligi erishish mumkin. 60-90% dan ortiq.
Kalit teshik effekti lazerni payvandlash, kesish va burg'ulash kabi qayta ishlash jarayonida lazerning yutilishini oshirishda juda muhim rol o'ynaydi. Kalit teshigiga kiradigan lazer nurlari teshik devoridan bir nechta aks ettirish orqali deyarli butunlay so'riladi.
Odatda, kalit teshigi ichidagi lazerning energiyani yutish mexanizmi ikkita jarayonni o'z ichiga oladi, deb ishoniladi: teskari yutilish va Fresnel yutilishi.
Kalit teshigi ichidagi bosim muvozanati
Lazerli chuqur penetratsion payvandlash jarayonida material qattiq bug'lanishga uchraydi va yuqori haroratli bug 'bilan hosil bo'lgan kengayish bosimi suyuq metallni chiqarib yuboradi va kichik teshiklarni hosil qiladi. Materialning bug 'bosimi va ablasyon bosimiga (bug'lanish reaktsiyasi kuchi yoki orqaga qaytish bosimi deb ham ataladi) qo'shimcha ravishda, shuningdek, sirt tarangligi, tortishish natijasida yuzaga keladigan suyuqlik statik bosim va suyuqlik ichidagi erigan material oqimi natijasida hosil bo'lgan suyuqlik dinamik bosimi ham mavjud. kichik teshik. Bu bosimlar orasida faqat bug 'bosimi kichik tuynukning ochilishini saqlab turadi, qolgan uchta kuch esa kichik tuynukni yopishga intiladi. Payvandlash jarayonida kalit teshigining barqarorligini ta'minlash uchun bug 'bosimi boshqa qarshilikni engish va muvozanatga erishish uchun etarli bo'lishi kerak, kalit teshigining uzoq muddatli barqarorligini saqlab turishi kerak. Oddiylik uchun, odatda, kalit teshigi devoriga ta'sir qiluvchi kuchlar asosan ablasyon bosimi (metall bug'ining qaytarilishi bosimi) va sirt tarangligi ekanligiga ishoniladi.
Kalit teshigining beqarorligi
Ma'lumot: Lazer materiallar yuzasiga ta'sir qiladi, bu esa ko'p miqdorda metallning bug'lanishiga olib keladi. Qaytish bosimi erigan hovuzni bosib, kalit teshiklari va plazma hosil qiladi, natijada erish chuqurligi oshadi. Harakat qilish jarayonida lazer kalit teshigining old devoriga uriladi va lazerning material bilan aloqa qilish holati materialning qattiq bug'lanishiga olib keladi. Shu bilan birga, kalit teshigi devori massa yo'qotilishini boshdan kechiradi va bug'lanish suyuq metallga bosim o'tkazadigan orqaga qaytish bosimini hosil qiladi, bu esa kalit teshigining ichki devorining pastga siljishiga va kalit teshigining pastki qismi bo'ylab harakatlanishiga olib keladi. erigan hovuzning orqa tomoni. Suyuq erigan hovuzning old devordan orqa devorga tebranishi tufayli, kalit teshigi ichidagi hajm doimiy ravishda o'zgarib turadi, kalit teshigining ichki bosimi ham shunga mos ravishda o'zgaradi, bu esa purkalgan plazma hajmining o'zgarishiga olib keladi. . Plazma hajmining o'zgarishi lazer energiyasining ekranlanishi, sinishi va yutilishining o'zgarishiga olib keladi, natijada lazerning material yuzasiga etib boradigan energiyasi o'zgaradi. Butun jarayon dinamik va davriy bo'lib, natijada arra tish shaklidagi va to'lqinsimon metall penetratsiyaga olib keladi va silliq teng penetratsion chok yo'q. payvand chokining markazi, shuningdek, kalit teshigi chuqurligi o'zgarishini real vaqt rejimida o'lchashIPG- LDD dalil sifatida.
Kalit teshigining barqarorlik yo'nalishini yaxshilang
Lazerli chuqur penetratsion payvandlash jarayonida kichik teshikning barqarorligi faqat teshik ichidagi turli bosimlarning dinamik muvozanati bilan ta'minlanishi mumkin. Biroq, lazer energiyasini teshik devori tomonidan so'rilishi va materiallarning bug'lanishi, metall bug'ining kichik teshikdan tashqariga chiqishi, kichik teshik va eritilgan hovuzning oldinga siljishi juda qizg'in va tez jarayonlardir. Muayyan jarayon sharoitida, payvandlash jarayonida ma'lum daqiqalarda, mahalliy joylarda kichik teshikning barqarorligi buzilishi, payvandlash nuqsonlariga olib kelishi ehtimoli mavjud. Eng tipik va keng tarqalganlari kichik gözenek tipidagi g'ovaklik nuqsonlari va kalit teshigining qulashi natijasida paydo bo'lgan chayqalishdir;
Xo'sh, kalit teshigini qanday barqarorlashtirish kerak?
Kalit teshigi suyuqligining tebranishi nisbatan murakkab va juda ko'p omillarni (harorat maydoni, oqim maydoni, kuch maydoni, optoelektronik fizika) o'z ichiga oladi, ularni oddiygina ikkita toifaga umumlashtirish mumkin: sirt tarangligi va metall bug'ining qaytarilish bosimi o'rtasidagi munosabat; Metall bug'ining teskari bosimi to'g'ridan-to'g'ri kalit teshiklarining hosil bo'lishiga ta'sir qiladi, bu teshiklarning chuqurligi va hajmi bilan chambarchas bog'liq. Shu bilan birga, payvandlash jarayonida metall bug'ining yagona yuqoriga qarab harakatlanuvchi moddasi sifatida, shuningdek, chayqalishning paydo bo'lishi bilan chambarchas bog'liq; Yuzaki taranglik erigan hovuz oqimiga ta'sir qiladi;
Shunday qilib, barqaror lazerli payvandlash jarayoni eritilgan hovuzdagi sirt tarangligini taqsimlash gradientini juda ko'p tebranishlarsiz saqlashga bog'liq. Sirt tarangligi harorat taqsimoti bilan, harorat taqsimoti esa issiqlik manbai bilan bog'liq. Shuning uchun, kompozit issiqlik manbai va belanchak payvandlash barqaror payvandlash jarayoni uchun potentsial texnik yo'nalishlardir;
Metall bug 'va kalit teshigi hajmi plazma effektiga va kalit teshigi ochilishining o'lchamiga e'tibor berish kerak. Ochilish qanchalik katta bo'lsa, kalit teshigi qanchalik katta bo'lsa va eritma hovuzining pastki nuqtasida ahamiyatsiz tebranishlar bo'lib, ular umumiy kalit teshigi hajmiga va ichki bosimning o'zgarishiga nisbatan kichik ta'sir ko'rsatadi; Shunday qilib, sozlanishi halqa rejimi lazer (halqali nuqta), lazer yoyi rekombinatsiyasi, chastota modulyatsiyasi va boshqalar kengaytirilishi mumkin bo'lgan barcha yo'nalishlardir.
Yuborilgan vaqt: 01-dekabr 2023-yil
