La interago inter lasero kaj materialoj implikas multajn fizikajn fenomenojn kaj karakterizaĵojn. La sekvaj tri artikoloj enkondukos la tri ĉefajn fizikajn fenomenojn ligitajn al lasera velda procezo por havigi al kolegoj pli klaran komprenon pri lalasera velda procezo: dividita en lasero-sorbada indico kaj ŝanĝoj en stato, plasmo kaj serurtrua efiko. Ĉi-foje, ni ĝisdatigos la rilaton inter ŝanĝoj en stato de lasero kaj materialoj kaj sorbada indico.
Ŝanĝoj en stato de materio kaŭzitaj de la interago inter lasero kaj materialoj
La lasera prilaborado de metalaj materialoj baziĝas ĉefe sur la termika prilaborado de fototermaj efikoj. Kiam lasera surradiado estas aplikata al la materiala surfaco, diversaj ŝanĝoj okazos en la surfacareo de la materialo ĉe malsamaj potencaj densecoj. Tiuj ŝanĝoj inkludas surfactemperaturaltiĝon, fandadon, vaporiĝon, serurtruoformacion, kaj plasmogeneracion. Plie, la ŝanĝoj en la fizika stato de la materiala surfacareo multe influas la sorbadon de lasero de la materialo. Kun la pliiĝo de potenca denseco kaj agotempo, la metala materialo suferos la jenajn ŝanĝojn en stato:
Kiam lalasera potencodenseco estas malalta (<10 ^ 4w/cm ^ 2) kaj la surradiada tempo estas mallonga, la lasera energio sorbita de la metalo povas nur kaŭzi la temperaturon de la materialo altiĝi de la surfaco al la interno, sed la solida fazo restas senŝanĝa. . Ĝi estas ĉefe uzata por parta kalciado kaj faza transformo-malmoliga traktado, kun iloj, ilaroj kaj lagroj estas la plimulto;
Kun la pliiĝo de lasera potenco denseco (10 ^ 4-10 ^ 6w/cm ^ 2) kaj la plilongigo de surradiado tempo, la surfaco de la materialo iom post iom degelas. Ĉar la eniga energio pliiĝas, la likva-solida interfaco iom post iom moviĝas al la profunda parto de la materialo. Ĉi tiu fizika procezo estas ĉefe uzata por surfaca refandado, alojado, tegaĵo kaj termika konduktiveca veldado de metaloj.
Plue pliigante la potencan densecon (>10 ^ 6w/cm ^ 2) kaj plilongigante la laseran agadtempon, la materiala surfaco ne nur degelas sed ankaŭ vaporiĝas, kaj la vaporigitaj substancoj kolektas proksime de la materiala surfaco kaj malforte joniĝas por formi plasmon. Ĉi tiu maldika plasmo helpas la materialon sorbi la laseron; Sub la premo de vaporiĝo kaj ekspansio, la likva surfaco misformiĝas kaj formas fosaĵojn. Ĉi tiu stadio povas esti uzata por lasera veldado, kutime en la splisado de termika konduktiveca veldo de mikrokonektoj ene de 0.5mm.
Pliigante la potencan densecon (>10 ^ 7w/cm ^ 2) kaj plilongigante la surradiadtempon, la materiala surfaco spertas fortan vaporiĝon, formante plasmon kun alta joniga grado. Tiu densa plasmo havas ŝirman efikon al la lasero, tre reduktante la energidensecon de la laserokazaĵo en la materialon. Samtempe, sub granda vapora reakcia forto, malgrandaj truoj, ofte konataj kiel serurtruoj, formiĝas ene de la fandita metalo, La ekzisto de serurtruoj estas utila por la materialo sorbi laseron, kaj ĉi tiu etapo povas esti uzata por lasera profunda fandado. veldado, tranĉado kaj borado, trafa malmoliĝo, ktp.
Sub malsamaj kondiĉoj, malsamaj ondolongoj de lasera surradiado sur malsamaj metalmaterialoj rezultigos specifajn valorojn de potencodenseco en ĉiu stadio.
Laŭ la sorbado de lasero per materialoj, la vaporiĝo de materialoj estas limo. Kiam la materialo ne spertas vaporiĝon, ĉu en la solida aŭ likva fazo, ĝia sorbado de lasero nur malrapide ŝanĝiĝas kun la pliiĝo de surfaca temperaturo; Post kiam la materialo vaporiĝas kaj formas plasmon kaj serurtruojn, la sorbado de lasero de la materialo subite ŝanĝiĝos.
Kiel montrite en Figuro 2, la sorbada indico de lasero sur la materiala surfaco dum lasera veldado varias laŭ lasera potencodenseco kaj materiala surfactemperaturo. Kiam la materialo ne estas fandita, la sorbada indico de la materialo al la lasero malrapide pliiĝas kun la pliiĝo de la materiala surfactemperaturo. Kiam la potencodenseco estas pli granda ol (10 ^ 6w/cm ^ 2), la materialo vaporiĝas furioze, formante serurtruon. La lasero eniras la serurtruon por multoblaj reflektadoj kaj sorbado, rezultigante signifan pliiĝon en la sorbada indico de la materialo al la lasero kaj signifan pliiĝon en la fandado-profundo.
Sorbado de Lasero per Metalaj Materialoj - Ondolongo
La supra figuro montras la rilatkurbon inter la reflektiveco, absorbado kaj ondolongo de ofte uzitaj metaloj ĉe ĉambra temperaturo. En la infraruĝa regiono, la sorbada indico malpliiĝas kaj la reflektiveco pliiĝas kun la pliiĝo de ondolongo. Plej multaj metaloj forte reflektas 10.6um (CO2) ondolongan infraruĝan lumon dum malforte reflektas 1.06um (1060nm) ondolongan infraruĝan lumon. Metalmaterialoj havas pli altajn sorbadajn indicojn por mallongaj ondolongaj laseroj, kiel ekzemple blua kaj verda lumo.
Sorbado de Lasero per Metalaj Materialoj - Materiala Temperaturo kaj Laser-Energia Denso
Prenante aluminian alojon kiel ekzemplon, kiam la materialo estas solida, la lasera sorbada indico estas ĉirkaŭ 5-7%, la likva sorbada indico estas ĝis 25-35%, kaj ĝi povas atingi pli ol 90% en la ŝlosila stato.
La sorbada indico de la materialo al la lasero pliiĝas kun pliiĝanta temperaturo. La sorbada indico de metalaj materialoj ĉe ĉambra temperaturo estas tre malalta. Kiam la temperaturo altiĝas proksime de la fanda punkto, ĝia absorba indico povas atingi 40% ~ 60%. Se la temperaturo estas proksima al la bolpunkto, ĝia sorbada indico povas atingi ĝis 90%.
Sorbado de Lasero per Metalaj Materialoj - Surfaca Kondiĉo
La konvencia sorbada indico estas mezurita uzante glatan metalan surfacon, sed en praktikaj aplikoj de lasera hejtado, estas kutime necese pliigi la sorbadan indicon de certaj altaj reflektaj materialoj (aluminio, kupro) por eviti falsan lutaĵon kaŭzitan de alta reflektado;
La sekvaj metodoj povas esti uzataj:
1. Adoptante taŭgajn surfacajn antaŭtraktadajn procezojn por plibonigi la reflektivecon de lasero: prototipa oksidado, sablado, lasera purigado, nikela tegado, stano, grafita tegaĵo, ktp povas ĉiuj plibonigi la absorbadon de lasero de la materialo;
La kerno devas pliigi la malglatecon de la materiala surfaco (kiu estas favora al multoblaj laseraj reflektadoj kaj sorbado), kaj ankaŭ pliigi la tegan materialon kun alta absorba indico. Sorbante laseran energion kaj degelante kaj volatiligante ĝin per alta absorba indico de materialoj, lasera varmo estas transdonita al la baza materialo por plibonigi la materialan absorban indicon kaj redukti la virtualan veldon kaŭzitan de alta reflekta fenomeno.
Afiŝtempo: Nov-23-2023
