लेजर सामग्री अन्तरक्रिया - किहोल प्रभाव

किहोलहरूको गठन र विकास:

किहोल परिभाषा: जब विकिरण विकिरण 10^6W/cm^2 भन्दा बढी हुन्छ, लेजरको कार्य अन्तर्गत सामग्रीको सतह पग्लन्छ र वाष्पीकरण हुन्छ। वाष्पीकरणको गति पर्याप्त मात्रामा हुँदा, तरल धातुको सतहको तनाव र तरल गुरुत्वाकर्षणलाई जित्नको लागि उत्पन्न वाष्प रिकोइल दबाब पर्याप्त हुन्छ, जसले गर्दा केही तरल धातुलाई विस्थापित गर्दछ, जसले उत्तेजना क्षेत्रमा पग्लिएको पोखरी डुब्न र साना खाडलहरू बनाउँछ। ; प्रकाशको किरणले सीधै सानो खाडलको तल्लो भागमा कार्य गर्दछ, जसले गर्दा धातु थप पग्लन्छ र ग्यासिफिक हुन्छ। उच्च चापको स्टीमले पिटको फेदमा रहेको तरल धातुलाई पग्लिएको पोखरीको परिधि तर्फ प्रवाह गर्न जारी राख्छ, सानो प्वाललाई अझ गहिरो बनाउँछ। यो प्रक्रिया जारी रहन्छ, अन्ततः तरल धातुमा प्वाल जस्तै किहोल बनाउँछ। जब सानो प्वालमा लेजर किरणले उत्पन्न गरेको धातुको भापको चाप तरल धातुको सतहको तनाव र गुरुत्वाकर्षणसँग सन्तुलनमा पुग्छ, सानो प्वाल अब गहिरो हुँदैन र गहिरो स्थिर सानो प्वाल बनाउँछ, जसलाई "सानो प्वाल प्रभाव" भनिन्छ। ।

लेजर बीम वर्कपीसको सापेक्ष सर्ने क्रममा, सानो प्वालले अलि पछाडि घुमेको अगाडि र पछाडि स्पष्ट रूपमा झुकेको उल्टो त्रिकोण देखाउँछ। सानो प्वालको अगाडिको किनारा लेजरको कार्य क्षेत्र हो, उच्च तापमान र उच्च वाष्प दबाबको साथ, जबकि पछाडिको किनाराको तापक्रम तुलनात्मक रूपमा कम छ र वाष्पको चाप सानो छ। यो दबाब र तापमान भिन्नता अन्तर्गत, पग्लिएको तरल सानो प्वालको वरिपरि अगाडिको छेउबाट पछाडिको छेउमा बग्छ, सानो प्वालको पछाडिको छेउमा भर्टेक्स बनाउँछ, र अन्तमा पछाडिको किनारमा ठोस हुन्छ। लेजर सिमुलेशन र वास्तविक वेल्डिंग मार्फत प्राप्त किहोलको गतिशील अवस्था माथिको चित्रमा देखाइएको छ, साना प्वालहरूको आकारविज्ञान र विभिन्न गतिमा यात्राको क्रममा वरपर पग्लिएको तरल पदार्थको प्रवाह।

साना प्वालहरूको उपस्थितिको कारण, लेजर बीम ऊर्जा सामग्रीको भित्री भागमा प्रवेश गर्छ, यो गहिरो र साँघुरो वेल्ड सीम बनाउँछ। लेजर गहिरो प्रवेश वेल्ड सीम को विशिष्ट क्रस-सेक्शनल मोर्फोलोजी माथिको चित्रमा देखाइएको छ। वेल्ड सिमको प्रवेश गहिराई किहोलको गहिराइको नजिक छ (सटिक हुनको लागि, मेटालोग्राफिक तह किहोल भन्दा 60-100um गहिरो छ, एक कम तरल तह)। लेजर ऊर्जा घनत्व जति उच्च हुन्छ, सानो प्वाल जति गहिरो हुन्छ, र वेल्ड सीमको प्रवेश गहिराइ त्यति नै बढी हुन्छ। उच्च-शक्ति लेजर वेल्डिङमा, वेल्ड सीमको अधिकतम गहिराई र चौडाइ अनुपात 12:1 पुग्न सक्छ।

को अवशोषण को विश्लेषणलेजर ऊर्जाकिहोल द्वारा

साना प्वालहरू र प्लाज्मा बन्नु अघि, लेजरको ऊर्जा मुख्यतया थर्मल कन्डक्शन मार्फत workpiece को भित्री भागमा प्रसारित हुन्छ। वेल्डिङ प्रक्रिया प्रवाहकीय वेल्डिङसँग सम्बन्धित छ (0.5mm भन्दा कमको प्रवेश गहिराइको साथ), र लेजरको सामग्रीको अवशोषण दर 25-45% को बीचमा छ। किहोल बनिसकेपछि, लेजरको ऊर्जा मुख्यतया किहोल प्रभावको माध्यमबाट वर्कपीसको भित्री भागबाट अवशोषित हुन्छ, र वेल्डिङ प्रक्रिया गहिरो प्रवेश वेल्डिंग हुन्छ (0.5mm भन्दा बढीको प्रवेश गहिराइको साथ), अवशोषण दर पुग्न सक्छ। 60-90% भन्दा बढी।

किहोल प्रभाव लेजर वेल्डिंग, काटन, र ड्रिलिंग जस्ता प्रशोधन को समयमा लेजर को अवशोषण बृद्धि मा एक अत्यन्त महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। किहोलमा प्रवेश गर्ने लेजर बीम प्वाल भित्ताबाट धेरै प्रतिबिम्बहरू मार्फत लगभग पूर्ण रूपमा अवशोषित हुन्छ।

यो सामान्यतया विश्वास गरिन्छ कि किहोल भित्र लेजरको ऊर्जा अवशोषण तंत्रले दुई प्रक्रियाहरू समावेश गर्दछ: रिभर्स अवशोषण र फ्रेस्नेल अवशोषण।

किहोल भित्र दबाब सन्तुलन

लेजर गहिरो प्रवेश वेल्डिंगको समयमा, सामग्रीले गम्भीर वाष्पीकरणबाट गुज्र्छ, र उच्च-तापमान स्टीमद्वारा उत्पन्न हुने विस्तारको दबाबले तरल धातुलाई बाहिर निकाल्छ, साना प्वालहरू बनाउँछ। सामग्रीको बाष्प दबाब र पृथक दबाव (वाष्पीकरण प्रतिक्रिया बल वा रिकोइल प्रेसर पनि भनिन्छ) को अतिरिक्त, त्यहाँ सतह तनाव, गुरुत्वाकर्षणको कारण तरल स्थिर दबाव, र भित्र पग्लिएको पदार्थको प्रवाह द्वारा उत्पन्न तरल गतिशील दबाव पनि छन्। सानो प्वाल। यी दबाबहरू मध्ये, केवल वाफको दबाबले सानो प्वालको खोललाई कायम राख्छ, जबकि अन्य तीन बलहरूले सानो प्वाल बन्द गर्न प्रयास गर्छन्। वेल्डिङ प्रक्रियाको समयमा किहोलको स्थिरता कायम राख्न, वाष्पको दबाब अन्य प्रतिरोधलाई जित्न र सन्तुलन प्राप्त गर्न, किहोलको दीर्घकालीन स्थिरता कायम राख्न पर्याप्त हुनुपर्छ। सादगीको लागि, यो सामान्यतया विश्वास गरिन्छ कि किहोल भित्तामा काम गर्ने बलहरू मुख्यतया पृथक दबाव (धातु वाष्प रिकोइल दबाव) र सतह तनाव हो।

कीहोल को अस्थिरता

पृष्ठभूमि: लेजरले सामग्रीको सतहमा कार्य गर्दछ, जसले गर्दा ठूलो मात्रामा धातु वाष्पीकरण हुन्छ। रिकोइल प्रेसरले पग्लिएको पोखरीमा थिच्छ, किहोल र प्लाज्मा बनाउँछ, जसले गर्दा पग्लने गहिराइमा वृद्धि हुन्छ। सार्ने प्रक्रियाको क्रममा, लेजरले किहोलको अगाडिको भित्तामा ठोक्छ, र लेजरले सामग्रीलाई सम्पर्क गर्ने स्थानले सामग्रीको गम्भीर वाष्पीकरण निम्त्याउँछ। एकै समयमा, किहोलको पर्खालले ठूलो क्षतिको अनुभव गर्नेछ, र वाष्पीकरणले रिकोइल प्रेसर बनाउनेछ जुन तरल धातुमा थिच्ने छ, जसले गर्दा किहोलको भित्री पर्खाल तल तिर झर्छ र किहोलको फेदमा घुम्छ। पग्लिएको पोखरीको पछाडि। अगाडिको पर्खालबाट पछाडिको पर्खालमा तरल पग्लिएको पोखरीको उतार-चढावको कारण, किहोल भित्रको भोल्युम निरन्तर परिवर्तन भइरहेको छ, किहोलको आन्तरिक दबाब पनि तदनुसार परिवर्तन हुन्छ, जसले गर्दा प्लाज्मा स्प्रे गरिएको भोल्युममा परिवर्तन हुन्छ। । प्लाज्मा भोल्युममा परिवर्तनले लेजर ऊर्जाको ढाल, अपवर्तन, र अवशोषणमा परिवर्तनहरू निम्त्याउँछ, परिणामस्वरूप लेजरको ऊर्जा सामग्रीको सतहमा पुग्छ। सम्पूर्ण प्रक्रिया गतिशील र आवधिक छ, अन्ततः एक आरा टुथ आकार र लहरा धातु प्रवेश को परिणामस्वरूप, र त्यहाँ कुनै चिकनी समान प्रवेश वेल्ड छैन, माथिको चित्र वेल्डको केन्द्रको क्रस-सेक्शनल दृश्य हो जुन समानान्तर अनुदैर्ध्य काटन द्वारा प्राप्त गरिएको छ। वेल्डको केन्द्र, साथै किहोलको गहिराई भिन्नताको वास्तविक-समय मापनआईपीजी- प्रमाणको रूपमा LDD।

किहोलको स्थिरता दिशा सुधार गर्नुहोस्

लेजर गहिरो प्रवेश वेल्डिंग को समयमा, सानो प्वाल को स्थिरता केवल प्वाल भित्र विभिन्न दबाब को गतिशील सन्तुलन द्वारा सुनिश्चित गर्न सकिन्छ। यद्यपि, प्वाल पर्खालद्वारा लेजर ऊर्जाको अवशोषण र सामग्रीको वाष्पीकरण, सानो प्वाल बाहिर धातुको वाष्प बाहिर निकाल्नु, र सानो प्वाल र पग्लिएको पोखरीको अगाडि बढ्ने सबै धेरै तीव्र र द्रुत प्रक्रियाहरू हुन्। निश्चित प्रक्रिया अवस्थाहरूमा, वेल्डिङ प्रक्रियाको क्रममा निश्चित क्षणहरूमा, स्थानीय क्षेत्रहरूमा सानो प्वालको स्थिरतामा बाधा पुग्ने सम्भावना हुन्छ, जसले गर्दा वेल्डिङमा त्रुटिहरू हुन्छन्। सबैभन्दा सामान्य र सामान्यहरू साना छिद्र प्रकारको पोरोसिटी दोषहरू र किहोल भत्किएर हुने स्प्याटर हुन्;

त्यसोभए कसरी किहोल स्थिर गर्ने?

किहोल फ्लुइडको उतारचढाव अपेक्षाकृत जटिल छ र यसमा धेरै कारकहरू (तापमान क्षेत्र, प्रवाह क्षेत्र, बल क्षेत्र, अप्टोइलेक्ट्रोनिक भौतिकी) समावेश हुन्छन्, जसलाई केवल दुई वर्गहरूमा संक्षेप गर्न सकिन्छ: सतह तनाव र धातु वाष्प रिकोइल दबाव बीचको सम्बन्ध; धातु वाष्पको रिकोइल प्रेसरले सीधै किहोलहरूको उत्पादनमा कार्य गर्दछ, जुन किहोलहरूको गहिराई र भोल्युमसँग नजिकको सम्बन्ध छ। एकै समयमा, वेल्डिंग प्रक्रियामा धातु वाष्पको एक मात्र माथिल्लो पदार्थको रूपमा, यो स्पटरको घटनासँग पनि नजिकको सम्बन्ध छ; सतह तनावले पग्लिएको पोखरीको प्रवाहलाई असर गर्छ;

त्यसैले स्थिर लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया धेरै उतार-चढ़ाव बिना, पग्लिएको पोखरीमा सतह तनावको वितरण ढाँचा कायम राख्नमा निर्भर गर्दछ। सतह तनाव तापक्रम वितरणसँग सम्बन्धित छ, र तापक्रम वितरण गर्मी स्रोतसँग सम्बन्धित छ। त्यसकारण, समग्र ताप स्रोत र स्विङ वेल्डिङ स्थिर वेल्डिङ प्रक्रियाको लागि सम्भावित प्राविधिक दिशाहरू हुन्;

धातुको भाप र किहोल भोल्युमले प्लाज्मा प्रभाव र किहोल खोल्ने आकारमा ध्यान दिन आवश्यक छ। जति ठुलो खुल्ने, किहोल ठुलो हुन्छ, र पिघलिएको पोखरीको तल्लो बिन्दुमा नगण्य उतार चढावहरू, जसले समग्र किहोल भोल्युम र आन्तरिक दबाव परिवर्तनहरूमा अपेक्षाकृत सानो प्रभाव पार्छ; त्यसैले समायोज्य रिंग मोड लेजर (वाण्डाकार स्पट), लेजर आर्क पुन: संयोजन, फ्रिक्वेन्सी मोडुलेशन, आदि सबै दिशाहरू हुन् जुन विस्तार गर्न सकिन्छ।