Komparo de veldaj efikoj de laseroj kun malsamaj kernaj diametroj

Lasera veldadopovas esti atingita uzante kontinuajn aŭ pulsajn laserajn radiojn. La principoj delasera veldadopovas esti dividita en varmokonduktan veldadon kaj laseran profundan penetran veldadon. Kiam la povodenseco estas malpli ol 10⁴~10⁵ W/cm², temas pri varmokondukta veldado. Tiam, la penetra profundo estas malprofunda kaj la veldrapido estas malrapida; kiam la povodenseco estas pli granda ol 10⁵~10⁷ W/cm², la metala surfaco konkaviĝas en "truojn" pro varmo, formante profundan penetran veldadon, kiu havas la karakterizaĵojn de rapida veldrapido kaj granda bildformato. La principo de varmokonduktadolasera veldadoestas: lasera radiado varmigas la prilaborotan surfacon, kaj la surfaca varmo difuzas al la interno per varmokonduktado. Per kontrolado de laseraj parametroj kiel lasera pulslarĝo, energio, pinta potenco kaj ripetfrekvenco, la laborpeco fandiĝas por formi specifan fanditan naĝejon.

Lasera profunda penetra veldado ĝenerale uzas kontinuan laseran radion por kompletigi la konekton de materialoj. Ĝia metalurgia fizika procezo estas tre simila al tiu de elektronradia veldado, tio estas, la energikonverta mekanismo estas kompletigita per "ŝlosiltrua" strukturo.

Sub lasera surradiado kun sufiĉe alta potencdenseco, la materialo vaporiĝas kaj malgrandaj truoj formiĝas. Ĉi tiu malgranda truo plena de vaporo estas kiel nigra korpo, absorbante preskaŭ la tutan energion de la incida fasko. La ekvilibra temperaturo en la truo atingas ĉirkaŭ 2500°C. La varmo transdoniĝas de la ekstera muro de la alt-temperatura truo, kaŭzante la fandadon de la metalo ĉirkaŭ la truo. La malgranda truo estas plenigita per alt-temperatura vaporo generita per la kontinua vaporiĝo de la mura materialo sub la surradiado de la trabo. La muroj de la malgranda truo estas ĉirkaŭitaj de fandita metalo, kaj la likva metalo estas ĉirkaŭita de solidaj materialoj (en plej multaj konvenciaj veldaj procezoj kaj lasera kondukta veldado, la energio unue deponiĝas sur la surfaco de la laborpeco kaj poste transportiĝas al la interno per translokigo). La likva fluo ekster la trua muro kaj la surfaca tensio de la mura tavolo estas en fazo kun la kontinue generita vaporpremo en la trua kavaĵo kaj konservas dinamikan ekvilibron. La lumtrabo kontinue eniras la malgrandan truon, kaj la materialo ekster la malgranda truo kontinue fluas. Dum la lumtrabo moviĝas, la malgranda truo ĉiam estas en stabila stato de fluo.

Tio estas, la malgranda truo kaj la fandita metalo ĉirkaŭanta la trumuron moviĝas antaŭen kun la antaŭenrapido de la pilottrabo. La fandita metalo plenigas la interspacon lasitan post kiam la malgranda truo estas forigita kaj kondensiĝas laŭe, kaj la veldo formiĝas. Ĉio ĉi okazas tiel rapide, ke veldrapidecoj povas facile atingi plurajn metrojn minute.

Post kompreno de la bazaj konceptoj pri povodenseco, varmokonduktiveca veldado kaj profunda penetra veldado, ni sekve faros komparan analizon de la povodenseco kaj metalografiaj fazoj de malsamaj kernaj diametroj.

Komparo de veldaj eksperimentoj bazitaj sur komunaj laserkernaj diametroj sur la merkato:

Potencodenseco de fokusa punktopozicio de laseroj kun malsamaj kernaj diametroj

El la perspektivo de potencdenseco, sub la sama potencdenseco, ju pli malgranda la kerna diametro, des pli alta la brileco de la lasero kaj des pli koncentrita la energio. Se oni komparas la laseron kun akra tranĉilo, ju pli malgranda la kerna diametro, des pli akra la lasero. La potencdenseco de lasero kun kerna diametro de 14µm estas pli ol 50-obla ol tiu de lasero kun kerna diametro de 100µm, kaj la prilaborkapablo estas pli forta. Samtempe, la potencdenseco kalkulita ĉi tie estas nur simpla averaĝa denseco. La efektiva energidistribuo estas proksimuma Gaŭsa distribuo, kaj la centra energio estos plurfoje la averaĝa potencdenseco.

Skemo de lasera energidistribuo kun malsamaj kernaj diametroj

La koloro de la diagramo de energidistribuo estas la energidistribuo. Ju pli ruĝa la koloro, des pli alta la energio. La ruĝa energio estas la loko, kie la energio koncentriĝas. Tra la lasera energidistribuo de laseraj radioj kun malsamaj kernaj diametroj, oni povas vidi, ke la fronto de la lasera radio ne estas akra kaj la lasera radio estas akra. Ju pli malgranda, ju pli koncentrita la energio estas sur unu punkto, des pli akra ĝi estas kaj des pli forta ĝia penetra kapablo.

Komparo de veldaj efikoj de laseroj kun malsamaj kernaj diametroj

Komparo de laseroj kun malsamaj kernaj diametroj:

(1) La eksperimento uzas rapidon de 150 mm/s, veldadon laŭ fokusa pozicio, kaj la materialo estas aluminio de la unua serio, 2 mm dika;

(2) Ju pli granda la kerna diametro, des pli granda la fandlarĝo, des pli granda la varmo-influita zono, kaj des pli malgranda la unuopovodenseco. Kiam la kerna diametro superas 200 µm, ne facile eblas atingi penetran profundon en alt-reakciaj alojoj kiel aluminio kaj kupro, kaj pli alta profunda penetra veldado atingeblas nur per alta potenco;

(3) Malgrandkernaj laseroj havas altan potencan densecon kaj povas rapide trui ŝlosiltruojn sur la surfaco de materialoj kun alta energio kaj malgrandaj varmo-influitaj zonoj. Tamen, samtempe, la surfaco de la veldo estas malglata, kaj la probableco de kolapso de ŝlosiltruo estas alta dum malrapida veldado, kaj la ŝlosiltruo estas fermita dum la velda ciklo. La ciklo estas longa, kaj difektoj kiel difektoj kaj poroj emas aperi. Ili taŭgas por rapidprilaborado aŭ prilaborado kun svinga trajektorio;

(4) Laseroj kun granda kerndiametro havas pli grandajn lumpunktojn kaj pli disigitan energion, kio igas ilin pli taŭgaj por refandado de lasersurfacoj, tegaĵo, kalcinado kaj aliaj procezoj.