La interago inter lasero kaj materialoj implikas multajn fizikajn fenomenojn kaj karakterizaĵojn. La sekvaj tri artikoloj prezentos la tri ŝlosilajn fizikajn fenomenojn rilatajn al la lasera velda procezo por provizi al kolegoj pli klaran komprenon pri tio.lasera velda procezo: dividita en laseran absorban rapidecon kaj ŝanĝojn en stato, plasmon kaj ŝlosiltruan efikon. Ĉi-foje, ni ĝisdatigos la rilaton inter ŝanĝoj en stato de lasero kaj materialoj kaj absorba rapideco.
Ŝanĝoj en la stato de matero 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 surfaca areo de la materialo ĉe malsamaj potencaj densecoj. Ĉi tiuj ŝanĝoj inkluzivas altiĝon de la surfaca temperaturo, fandadon, vaporiĝon, formadon de ŝlosiltruoj kaj plasmogeneradon. Krome, la ŝanĝoj en la fizika stato de la materiala surfaca areo multe influas la sorbadon de lasero fare de la materialo. Kun la pliiĝo de la potenca denseco kaj agtempo, la metala materialo spertos la jenajn ŝanĝojn en stato:
Kiam lalasera potencodenseco estas malalta (<10 ^ 4w/cm ^ 2) kaj la surradiadotempo estas mallonga, la lasera energio sorbita de la metalo povas nur kaŭzi, ke la temperaturo de la materialo altiĝos de la surfaco al la interno, sed la solida fazo restas senŝanĝa. Ĝi estas ĉefe uzata por parta kalcinado kaj faztransforma hardado, kun iloj, dentradoj kaj lagroj kiel plimulto;
Kun la pliiĝo de la lasera potencodenseco (10^4-10^6w/cm^2) kaj la plilongigo de la surradiadotempo, la surfaco de la materialo iom post iom fandiĝas. Dum la enira 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, tegado kaj varmokonduktiveca veldado de metaloj.
Per plua pliigo de la potencdenseco (>10 ^ 6w/cm ^ 2) kaj plilongigo de la lasera agtempo, la materiala surfaco ne nur fandiĝas sed ankaŭ vaporiĝas, kaj la vaporigitaj substancoj kolektiĝas proksime al la materiala surfaco kaj malforte joniĝas por formi plasmon. Ĉi tiu maldika plasmo helpas la materialon absorbi la laseron; Sub la premo de vaporiĝo kaj ekspansio, la likva surfaco deformiĝas kaj formas kavaĵojn. Ĉi tiu etapo povas esti uzata por laserveldado, kutime en la splisada varmokonduktiveca veldado de mikrokonektoj ene de 0.5mm.
Per plua pliigo de la potencdenseco (>10^7w/cm^2) kaj plilongigo de la surradiadotempo, la materiala surfaco spertas fortan vaporiĝon, formante plasmon kun alta joniga grado. Ĉi tiu densa plasmo havas ŝirman efikon sur la laseron, multe reduktante la energidensecon de la lasero incidenta en la materialon. Samtempe, sub granda vapora reakcia forto, malgrandaj truoj, ofte konataj kiel ŝlosiltruoj, formiĝas interne de la fandita metalo. La ekzisto de ŝlosiltruoj estas utila por la materialo por absorbi laseron, kaj ĉi tiu stadio povas esti uzata por lasera profunda fuzia veldado, tranĉado kaj borado, fraka hardado, ktp.
Sub malsamaj kondiĉoj, malsamaj ondolongoj de lasera surradiado sur malsamaj metalaj materialoj rezultigos specifajn valorojn de potencdenseco ĉe ĉiu stadio.
Rilate al la sorbado de lasero fare de materialoj, la vaporiĝo de materialoj estas limo. Kiam la materialo ne spertas vaporiĝon, ĉu en solida aŭ likva fazo, ĝia sorbado de lasero nur ŝanĝiĝas malrapide kun la pliiĝo de la surfaca temperaturo; Post kiam la materialo vaporiĝas kaj formas plasmon kaj ŝlosiltruojn, la sorbado de lasero fare de la materialo subite ŝanĝiĝas.
Kiel montrite en Figuro 2, la absorba rapideco de lasero sur la materiala surfaco dum lasera veldado varias laŭ la lasera potencdenso kaj la materiala surfactemperaturo. Kiam la materialo ne estas fandita, la absorba rapideco de la materialo al la lasero malrapide pliiĝas kun la pliiĝo de la materiala surfactemperaturo. Kiam la potencdenso estas pli granda ol (10^6w/cm^2), la materialo perforte vaporiĝas, formante ŝlosiltruon. La lasero eniras la ŝlosiltruon por multoblaj reflektoj kaj absorbo, rezultante en signifa pliiĝo de la absorba rapideco de la materialo al la lasero kaj signifa pliiĝo de la fandprofundo.
Absorbo de Lasero per Metalaj Materialoj - Ondolongo
La supra figuro montras la rilatan kurbon inter la reflektiveco, absorbo kaj ondolongo de ofte uzataj metaloj je ĉambra temperaturo. En la infraruĝa regiono, la absorba rapideco malpliiĝas kaj la reflektiveco pliiĝas kun la pliiĝo de la ondolongo. Plej multaj metaloj forte reflektas infraruĝan lumon kun ondolongo de 10,6 µm (CO2), dum malforte reflektas infraruĝan lumon kun ondolongo de 1,06 µm (1060 nm). Metalaj materialoj havas pli altajn absorbajn rapidecojn por mallongondaj laseroj, kiel ekzemple blua kaj verda lumo.
Absorbo de Lasero per Metalaj Materialoj - Materiala Temperaturo kaj Lasera Energia Denseco
Prenante aluminian alojon kiel ekzemplon, kiam la materialo estas solida, la lasera absorba indico estas ĉirkaŭ 5-7%, la likva absorba indico estas ĝis 25-35%, kaj ĝi povas atingi pli ol 90% en la ŝlosiltruo-stato.
La sorba rapideco de la materialo al la lasero pliiĝas kun kreskanta temperaturo. La sorba rapideco de metalaj materialoj je ĉambra temperaturo estas tre malalta. Kiam la temperaturo altiĝas al proksime al la fandopunkto, ĝia sorba rapideco povas atingi 40%~60%. Se la temperaturo estas proksima al la bolpunkto, ĝia sorba rapideco povas atingi ĝis 90%.
Absorbo de Lasero per Metalaj Materialoj - Surfaca Stato
La konvencia absorba indico estas mezurata uzante glatan metalan surfacon, sed en praktikaj aplikoj de lasera hejtado, kutime necesas pliigi la absorban indicon de certaj alt-reflektaj materialoj (aluminio, kupro) por eviti falsan lutaĵon kaŭzitan de alta reflekto;
La jenaj metodoj povas esti uzataj:
1. Adoptante taŭgajn surfacajn antaŭtraktadajn procezojn por plibonigi la reflektivecon de lasero: prototipa oksidado, sabloblovado, lasera purigado, nikelo-tegaĵo, stan-tegaĵo, grafito-tegaĵo, ktp. povas ĉiuj plibonigi la sorban rapidecon de la materialo per lasero;
La kerno estas pliigi la malglatecon de la materiala surfaco (kio favoras multoblajn laserajn reflektojn kaj sorbadon), kaj ankaŭ pliigi la tegaĵan materialon kun alta sorbada rapideco. Per sorbado de lasera energio kaj fandado kaj vaporigado tra alt-sorbadaj materialoj, lasera varmo estas transdonita al la baza materialo por plibonigi la materialan sorbadon kaj redukti la virtualan veldadon kaŭzitan de la alt-reflekta fenomeno.
Afiŝtempo: 23-a de novembro 2023
