लेजर र सामग्रीहरू बीचको अन्तरक्रियामा धेरै भौतिक घटना र विशेषताहरू समावेश छन्। अर्को तीन लेखहरूले सहकर्मीहरूलाई लेजर वेल्डिंग प्रक्रियासँग सम्बन्धित तीन प्रमुख भौतिक घटनाहरूको परिचय दिनेछन् ताकि सहकर्मीहरूलाई यसको स्पष्ट बुझाइ प्रदान गर्न सकियोस्।लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया: लेजर अवशोषण दर र अवस्था, प्लाज्मा र किहोल प्रभावमा परिवर्तनहरूमा विभाजित। यस पटक, हामी लेजर र सामग्रीको अवस्था र अवशोषण दरमा परिवर्तनहरू बीचको सम्बन्ध अपडेट गर्नेछौं।
लेजर र सामग्रीहरू बीचको अन्तरक्रियाको कारणले पदार्थको अवस्थामा परिवर्तनहरू
धातु सामग्रीको लेजर प्रशोधन मुख्यतया फोटोथर्मल प्रभावहरूको थर्मल प्रशोधनमा आधारित हुन्छ। जब लेजर विकिरण सामग्रीको सतहमा लागू गरिन्छ, विभिन्न शक्ति घनत्वहरूमा सामग्रीको सतह क्षेत्रमा विभिन्न परिवर्तनहरू हुनेछन्। यी परिवर्तनहरूमा सतहको तापक्रम वृद्धि, पग्लने, वाष्पीकरण, किहोल गठन, र प्लाज्मा उत्पादन समावेश छ। यसबाहेक, सामग्रीको सतह क्षेत्रको भौतिक अवस्थामा परिवर्तनहरूले लेजरको सामग्रीको अवशोषणलाई धेरै असर गर्छ। शक्ति घनत्व र कार्य समय बढ्दै जाँदा, धातु सामग्रीको अवस्थामा निम्न परिवर्तनहरू हुनेछन्:
जबलेजर पावरघनत्व कम छ (<१० ^ ४w/cm ^ २) र विकिरण समय छोटो छ, धातुद्वारा अवशोषित लेजर ऊर्जाले सामग्रीको तापक्रम सतहबाट भित्रसम्म मात्र बढ्न सक्छ, तर ठोस चरण अपरिवर्तित रहन्छ। यो मुख्यतया भाग एनिलिङ र चरण रूपान्तरण कडा पार्ने उपचारको लागि प्रयोग गरिन्छ, जसमा उपकरणहरू, गियरहरू, र बियरिङहरू बहुमत हुन्;
लेजर पावर घनत्व (१० ^ ४-१० ^ ६w/cm ^ २) को वृद्धि र विकिरण समयको लम्बाइसँगै, सामग्रीको सतह बिस्तारै पग्लन्छ। इनपुट ऊर्जा बढ्दै जाँदा, तरल-ठोस इन्टरफेस बिस्तारै सामग्रीको गहिरो भागतिर सर्छ। यो भौतिक प्रक्रिया मुख्यतया सतह रिमेलिङ, मिश्र धातु, क्ल्याडिङ, र धातुहरूको थर्मल चालकता वेल्डिङको लागि प्रयोग गरिन्छ।
पावर घनत्व (>१० ^ ६w/cm ^ २) लाई अझ बढाएर र लेजर कार्य समयलाई लम्ब्याएर, सामग्रीको सतह पग्लने मात्र होइन तर वाष्पीकरण पनि हुन्छ, र वाष्पीकृत पदार्थहरू सामग्रीको सतह नजिकै जम्मा हुन्छन् र कमजोर रूपमा प्लाज्मा बनाउन आयनीकरण गर्छन्। यो पातलो प्लाज्माले सामग्रीलाई लेजर अवशोषित गर्न मद्दत गर्दछ; वाष्पीकरण र विस्तारको दबाबमा, तरल सतह विकृत हुन्छ र खाडलहरू बनाउँछ। यो चरण लेजर वेल्डिंगको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ, सामान्यतया ०.५ मिमी भित्रको सूक्ष्म जडानहरूको स्प्लिसिङ थर्मल चालकता वेल्डिंगमा।
पावर घनत्व (>१० ^ ७w/cm ^ २) लाई अझ बढाएर र विकिरण समयलाई लम्ब्याएर, सामग्रीको सतहले बलियो वाष्पीकरणबाट गुज्रन्छ, उच्च आयनीकरण डिग्री भएको प्लाज्मा बनाउँछ। यो बाक्लो प्लाज्माले लेजरमा ढाल प्रभाव पार्छ, जसले लेजर घटनाको सामग्रीमा ऊर्जा घनत्वलाई धेरै कम गर्छ। एकै समयमा, ठूलो वाष्प प्रतिक्रिया बल अन्तर्गत, पग्लिएको धातु भित्र साना प्वालहरू, जसलाई सामान्यतया किहोलहरू भनिन्छ, बन्छन्। किहोलहरूको अस्तित्व लेजर अवशोषित गर्न सामग्रीको लागि लाभदायक हुन्छ, र यो चरण लेजर गहिरो फ्युजन वेल्डिंग, काट्ने र ड्रिलिंग, प्रभाव कडा पार्ने, आदिको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ।
फरक-फरक परिस्थितिहरूमा, फरक-फरक धातु सामग्रीहरूमा लेजर विकिरणको फरक-फरक तरंगदैर्ध्यले प्रत्येक चरणमा पावर घनत्वको विशिष्ट मानहरू निम्त्याउनेछ।
सामग्रीहरूद्वारा लेजरको अवशोषणको सन्दर्भमा, सामग्रीहरूको वाष्पीकरण एक सीमा हो। जब सामग्री ठोस वा तरल चरणमा वाष्पीकरणबाट गुज्रँदैन, लेजरको अवशोषण सतहको तापक्रम बढ्दै जाँदा मात्र बिस्तारै परिवर्तन हुन्छ; एक पटक सामग्री वाष्पीकरण भएर प्लाज्मा र किहोलहरू बन्छ, लेजरको सामग्रीको अवशोषण अचानक परिवर्तन हुनेछ।
चित्र २ मा देखाइए अनुसार, लेजर वेल्डिङको समयमा सामग्रीको सतहमा लेजरको अवशोषण दर लेजर पावर घनत्व र सामग्रीको सतहको तापक्रम अनुसार फरक हुन्छ। जब सामग्री पग्लिँदैन, लेजरमा सामग्रीको अवशोषण दर सामग्रीको सतहको तापक्रम बढ्दै जाँदा बिस्तारै बढ्छ। जब शक्ति घनत्व (१० ^ ६w/सेमी ^ २) भन्दा बढी हुन्छ, सामग्री हिंस्रक रूपमा वाष्पीकरण हुन्छ, किहोल बनाउँछ। लेजर धेरै परावर्तन र अवशोषणको लागि किहोलमा प्रवेश गर्छ, जसले गर्दा लेजरमा सामग्रीको अवशोषण दरमा उल्लेखनीय वृद्धि हुन्छ र पग्लने गहिराइमा उल्लेखनीय वृद्धि हुन्छ।
धातु सामग्रीहरूद्वारा लेजरको अवशोषण - तरंगदैर्ध्य
माथिको चित्रले कोठाको तापक्रममा सामान्यतया प्रयोग हुने धातुहरूको परावर्तन, अवशोषण र तरंगदैर्ध्य बीचको सम्बन्ध वक्र देखाउँछ। इन्फ्रारेड क्षेत्रमा, तरंगदैर्ध्य वृद्धिसँगै अवशोषण दर घट्छ र परावर्तन बढ्छ। धेरैजसो धातुहरूले १०.६um (CO2) तरंगदैर्ध्य इन्फ्रारेड प्रकाशलाई बलियो रूपमा प्रतिबिम्बित गर्छन् भने १.०६um (१०६०nm) तरंगदैर्ध्य इन्फ्रारेड प्रकाशलाई कमजोर रूपमा प्रतिबिम्बित गर्छन्। नीलो र हरियो प्रकाश जस्ता छोटो तरंगदैर्ध्य लेजरहरूको लागि धातु सामग्रीहरूमा उच्च अवशोषण दर हुन्छ।
धातु सामग्रीहरूद्वारा लेजरको अवशोषण - सामग्रीको तापक्रम र लेजर ऊर्जा घनत्व
उदाहरणको रूपमा एल्युमिनियम मिश्र धातुलाई लिँदा, जब सामग्री ठोस हुन्छ, लेजर अवशोषण दर लगभग ५-७% हुन्छ, तरल अवशोषण दर २५-३५% सम्म हुन्छ, र किहोल अवस्थामा यो ९०% भन्दा बढी पुग्न सक्छ।
बढ्दो तापक्रमसँगै लेजरमा सामग्रीको अवशोषण दर बढ्छ। कोठाको तापक्रममा धातु पदार्थहरूको अवशोषण दर धेरै कम हुन्छ। जब तापक्रम पग्लने बिन्दुको नजिक पुग्छ, यसको अवशोषण दर ४०% ~ ६०% पुग्न सक्छ। यदि तापक्रम उम्लने बिन्दुको नजिक छ भने, यसको अवशोषण दर ९०% सम्म पुग्न सक्छ।
धातु सामग्रीहरूद्वारा लेजरको अवशोषण - सतह अवस्था
परम्परागत अवशोषण दर चिल्लो धातुको सतह प्रयोग गरेर मापन गरिन्छ, तर लेजर तताउने व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा, उच्च परावर्तनको कारणले हुने झूटा सोल्डरिंगबाट बच्न निश्चित उच्च परावर्तन सामग्रीहरू (एल्युमिनियम, तामा) को अवशोषण दर बढाउनु सामान्यतया आवश्यक हुन्छ;
निम्न विधिहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ:
१. लेजरको परावर्तनशीलता सुधार गर्न उपयुक्त सतह पूर्व-उपचार प्रक्रियाहरू अपनाउने: प्रोटोटाइप अक्सिडेशन, स्यान्डब्लास्टिङ, लेजर सफाई, निकल प्लेटिङ, टिन प्लेटिङ, ग्रेफाइट कोटिंग, आदि सबैले लेजरको सामग्रीको अवशोषण दर सुधार गर्न सक्छ;
मुख्य कुरा भनेको सामग्रीको सतहको खस्रोपन बढाउनु हो (जुन धेरै लेजर परावर्तन 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 पग्लेर र वाष्पीकरण गरेर, लेजर तापलाई सामग्री अवशोषण दर सुधार गर्न र उच्च परावर्तन घटनाको कारणले हुने भर्चुअल वेल्डिंगलाई कम गर्न आधार सामग्रीमा प्रसारित गरिन्छ।
पोस्ट समय: नोभेम्बर-२३-२०२३
