लेजर अवशोषण दर र लेजर सामग्री अन्तरक्रिया को मामला को स्थिति मा परिवर्तन

लेजर र सामग्रीहरू बीचको अन्तरक्रियामा धेरै भौतिक घटना र विशेषताहरू समावेश छन्। अर्को तीन लेखहरूले सहकर्मीहरूलाई लेजर वेल्डिङ प्रक्रियासँग सम्बन्धित तीन मुख्य भौतिक घटनाहरू प्रस्तुत गर्नेछन्।लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया: लेजर अवशोषण दर र राज्य, प्लाज्मा र किहोल प्रभावमा परिवर्तनहरूमा विभाजित। यस पटक, हामी लेजर र सामग्री र अवशोषण दर को स्थिति मा परिवर्तन बीच सम्बन्ध अपडेट गर्नेछौं।

लेजर र सामग्रीहरू बीचको अन्तरक्रियाको कारणले पदार्थको स्थितिमा परिवर्तनहरू

धातु सामग्रीको लेजर प्रशोधन मुख्यतया फोटोथर्मल प्रभावहरूको थर्मल प्रशोधनमा आधारित छ। जब लेजर विकिरण सामग्रीको सतहमा लागू हुन्छ, विभिन्न शक्ति घनत्वहरूमा सामग्रीको सतह क्षेत्रमा विभिन्न परिवर्तनहरू देखा पर्नेछ। यी परिवर्तनहरूमा सतहको तापक्रम वृद्धि, पग्लने, वाष्पीकरण, किहोल गठन, र प्लाज्मा उत्पादन समावेश छ। यसबाहेक, सामाग्री सतह क्षेत्र को भौतिक स्थिति मा परिवर्तन लेजर को सामाग्री को अवशोषण धेरै असर गर्छ। शक्ति घनत्व र कार्य समय को वृद्धि संग, धातु सामाग्री राज्य मा निम्न परिवर्तनहरू गुजर्नेछ:

जब दलेजर शक्तिघनत्व कम छ (<10 ^ 4w/cm ^ 2) र विकिरण समय छोटो छ, धातु द्वारा अवशोषित लेजर ऊर्जाले मात्र सामग्रीको तापक्रम सतहबाट भित्रसम्म बढ्न सक्छ, तर ठोस चरण अपरिवर्तित रहन्छ। । यो मुख्यतया भाग annealing र चरण रूपान्तरण कठोर उपचार को लागी प्रयोग गरिन्छ, उपकरणहरु, गियरहरु, र बियरिंग बहुमत संग;

लेजर पावर घनत्व (10 ^ 4-10 ^ 6w/cm ^ 2) को वृद्धि र विकिरण समय को लम्बाइ संग, सामग्री को सतह बिस्तारै पग्लन्छ। इनपुट ऊर्जा बढ्दै जाँदा, तरल-ठोस इन्टरफेस बिस्तारै सामग्रीको गहिरो भाग तिर सर्छ। यो भौतिक प्रक्रिया मुख्यतया सतह remelting, मिश्र धातु, cladding, र धातु को थर्मल चालकता वेल्डिंग को लागी प्रयोग गरिन्छ।

शक्तिको घनत्व (>10^6w/cm^2) बढाएर र लेजर कार्य समयलाई लम्ब्याएर, सामग्रीको सतह मात्र पग्लिन्छ तर वाष्पीकरण पनि हुन्छ, र वाष्पयुक्त पदार्थहरू भौतिक सतहको छेउमा जम्मा हुन्छन् र कमजोर रूपमा प्लाज्मा बनाउनका लागि आयनाइज हुन्छन्। यो पातलो प्लाज्मा सामग्री लेजर अवशोषित गर्न मद्दत गर्छ; वाष्पीकरण र विस्तारको दबाबमा, तरल सतह विकृत हुन्छ र खाडलहरू बनाउँछ। यो चरण लेजर वेल्डिंगको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ, सामान्यतया 0.5mm भित्र माइक्रो जडानहरूको थर्मल चालकता वेल्डिंगमा।

शक्तिको घनत्व (>10^7w/cm^2) बढाएर र विकिरणको समयलाई लम्ब्याएर, सामग्रीको सतहले बलियो वाष्पीकरणबाट गुज्र्छ, उच्च आयनीकरण डिग्रीको साथ प्लाज्मा बनाउँछ। यो घने प्लाज्मा लेजर मा एक संरक्षण प्रभाव छ, लेजर घटना को ऊर्जा घनत्व सामग्री मा धेरै कम गर्दछ। एकै समयमा, ठूलो भाप प्रतिक्रिया बल अन्तर्गत, साना प्वालहरू, जसलाई सामान्यतया किहोल भनिन्छ, पग्लिएको धातु भित्र बनाइन्छ, किहोलहरूको अस्तित्व लेजरलाई अवशोषित गर्न सामग्रीको लागि फाइदाजनक हुन्छ, र यो चरण लेजर गहिरो फ्युजनको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ। वेल्डिंग, काट्ने र ड्रिलिंग, प्रभाव कडाइ, आदि।

विभिन्न अवस्थाहरूमा, विभिन्न धातु सामग्रीहरूमा लेजर विकिरणको विभिन्न तरंगदैर्ध्यहरूले प्रत्येक चरणमा शक्ति घनत्वको विशिष्ट मानहरूको परिणाम दिन्छ।

सामग्री द्वारा लेजर को अवशोषण को मामला मा, सामाग्री को वाष्पीकरण एक सीमा हो। जब सामग्रीले वाष्पीकरण गर्दैन, चाहे ठोस वा तरल चरणमा, लेजरको अवशोषण सतहको तापक्रमको वृद्धिसँगै बिस्तारै परिवर्तन हुन्छ; एक पटक सामग्री वाष्पीकरण हुन्छ र प्लाज्मा र किहोलहरू बनाउँछ, लेजरको सामग्रीको अवशोषण अचानक परिवर्तन हुनेछ।

चित्र २ मा देखाइए अनुसार, लेजर वेल्डिङको क्रममा सामग्रीको सतहमा लेजरको अवशोषण दर लेजर पावरको घनत्व र सामग्रीको सतहको तापक्रममा भिन्न हुन्छ। जब सामग्री पग्लिएको छैन, लेजरमा सामग्रीको अवशोषण दर सामग्रीको सतहको तापक्रमको वृद्धिसँगै बिस्तारै बढ्छ। जब शक्ति घनत्व (10 ^ 6w/cm ^ 2) भन्दा बढी हुन्छ, सामग्रीले हिंस्रक रूपमा वाष्पीकरण गर्दछ, किहोल बनाउँछ। लेजरले बहु प्रतिबिम्ब र अवशोषणको लागि किहोलमा प्रवेश गर्छ, जसको परिणामस्वरूप लेजरमा सामग्रीको अवशोषण दरमा उल्लेखनीय वृद्धि हुन्छ र पग्लने गहिराइमा उल्लेखनीय वृद्धि हुन्छ।

धातु सामग्री द्वारा लेजर को अवशोषण - तरंगदैर्ध्य

माथिको चित्रले कोठाको तापक्रममा सामान्यतया प्रयोग हुने धातुहरूको परावर्तन, अवशोषण र तरंग लम्बाइ बीचको सम्बन्ध वक्र देखाउँछ। इन्फ्रारेड क्षेत्रमा, अवशोषण दर घट्छ र तरंगदैर्ध्यको वृद्धिसँगै परावर्तन बढ्छ। धेरै जसो धातुहरूले 10.6um (CO2) तरंगदैर्ध्य इन्फ्रारेड प्रकाशलाई बलियो रूपमा प्रतिबिम्बित गर्दछ जबकि कमजोर रूपमा 1.06um (1060nm) तरंगदैर्ध्य इन्फ्रारेड प्रकाश प्रतिबिम्बित गर्दछ। नीलो र हरियो प्रकाश जस्ता छोटो तरंगदैर्ध्य लेजरहरूको लागि धातु सामग्रीहरूमा उच्च अवशोषण दरहरू छन्।

धातु सामग्री द्वारा लेजर को अवशोषण - सामग्री तापमान र लेजर ऊर्जा घनत्व

उदाहरणको रूपमा एल्युमिनियम मिश्र लिँदै, जब सामग्री ठोस हुन्छ, लेजर अवशोषण दर लगभग 5-7% हुन्छ, तरल अवशोषण दर 25-35% सम्म हुन्छ, र यो किहोल राज्यमा 90% भन्दा बढी पुग्न सक्छ।

लेजरमा सामग्रीको अवशोषण दर बढ्दो तापक्रमको साथ बढ्छ। कोठाको तापमानमा धातु सामग्रीको अवशोषण दर धेरै कम छ। जब तापमान पग्लने बिन्दु नजिक पुग्छ, यसको अवशोषण दर 40% ~ 60% पुग्न सक्छ। यदि तापक्रम उम्लने बिन्दुको नजिक छ भने, यसको अवशोषण दर 90% सम्म पुग्न सक्छ।

धातु सामग्री द्वारा लेजर को अवशोषण - सतह अवस्था

परम्परागत अवशोषण दर एक चिकनी धातु सतह प्रयोग गरेर मापन गरिन्छ, तर लेजर हीटिंग को व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा, यो सामान्यतया उच्च प्रतिबिम्ब को कारण गलत सोल्डरिंग जोगिन केहि उच्च प्रतिबिम्ब सामग्री (एल्युमिनियम, तामा) को अवशोषण दर बढाउन आवश्यक छ;

निम्न विधिहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ:

1. लेजरको परावर्तन सुधार गर्न उपयुक्त सतह पूर्व-उपचार प्रक्रियाहरू अपनाउने: प्रोटोटाइप अक्सिडेशन, स्यान्डब्लास्टिङ, लेजर सफाई, निकल प्लेटिङ, टिन प्लेटिङ, ग्रेफाइट कोटिंग, आदि लेजरको सामग्रीको अवशोषण दर सुधार गर्न सक्छ;

मुख्य भनेको सामग्रीको सतहको नरमपन बढाउनु हो (जुन धेरै लेजर प्रतिबिम्ब र अवशोषणको लागि अनुकूल छ), साथै उच्च अवशोषण दरको साथ कोटिंग सामग्री बढाउनु हो। लेजर ऊर्जा अवशोषित गरेर र उच्च अवशोषण दर सामग्रीहरू मार्फत यसलाई पग्लन र वाष्पीकरण गरेर, सामग्री अवशोषण दर सुधार गर्न र उच्च प्रतिबिम्ब घटनाको कारणले भर्चुअल वेल्डिंग कम गर्न लेजर तापलाई आधार सामग्रीमा पठाइन्छ।