Interaksi antara laser sareng bahan ngalibatkeun seueur fenomena fisik sareng karakteristik. Tilu artikel salajengna bakal ngenalkeun tilu fenomena fisik konci anu aya hubunganana sareng prosés pangelasan laser pikeun masihan kolega pamahaman anu langkung jelas ngeunaanprosés las laser: dibagi kana laju panyerepan laser sareng parobahan dina kaayaan, plasma sareng pangaruh liang konci. Waktos ieu, urang bakal ngapdet hubungan antara parobahan dina kaayaan laser sareng bahan sareng laju panyerepan.
Parobahan dina kaayaan materi anu disababkeun ku interaksi antara laser sareng bahan
Pamrosésan laser bahan logam utamina dumasar kana pamrosésan termal tina épék fototérmal. Nalika iradiasi laser diterapkeun kana permukaan bahan, rupa-rupa parobahan bakal kajadian dina daérah permukaan bahan dina kapadetan kakuatan anu béda. Parobihan ieu kalebet naékna suhu permukaan, leburna, penguapan, formasi liang konci, sareng generasi plasma. Leuwih ti éta, parobahan dina kaayaan fisik daérah permukaan bahan mangaruhan pisan kana panyerepan laser bahan. Kalayan ningkatna kapadetan kakuatan sareng waktos aksi, bahan logam bakal ngalaman parobahan kaayaan ieu:
Nalikakakuatan laserkapadetanna handap (<10 ^ 4w/cm ^ 2) sareng waktos iradiasi pondok, énergi laser anu diserep ku logam ngan ukur tiasa nyababkeun suhu bahan naék tina permukaan ka jero, tapi fase padet tetep teu robih. Ieu utamina dianggo pikeun perawatan annealing bagian sareng perawatan pengerasan transformasi fase, kalayan alat, gir, sareng bantalan janten mayoritas;
Kalayan ningkatna kapadetan kakuatan laser (10 ^ 4-10 ^ 6w/cm ^ 2) sareng manjangna waktos iradiasi, permukaan bahan laun-laun lebur. Nalika énergi input ningkat, antarmuka cair-padet laun-laun ngalih ka arah bagian jero bahan. Prosés fisik ieu utamina dianggo pikeun peleburan deui permukaan, paduan, palapis, sareng pangelasan konduktivitas termal logam.
Ku cara ningkatkeun kapadetan kakuatan (>10 ^ 6w/cm ^ 2) sareng manjangkeun waktos aksi laser, permukaan bahan henteu ngan ukur lebur tapi ogé nguap, sareng zat anu nguap ngumpul di caket permukaan bahan sareng ngionisasi lemah pikeun ngabentuk plasma. Plasma ipis ieu ngabantosan bahan nyerep laser; Dina tekenan penguapan sareng ékspansi, permukaan cairan robah bentuk sareng ngabentuk liang. Tahap ieu tiasa dianggo pikeun las laser, biasana dina las konduktivitas termal splicing tina sambungan mikro dina 0,5mm.
Ku cara ningkatkeun kapadetan kakuatan (>10 ^ 7w/cm ^ 2) sareng manjangkeun waktos iradiasi, permukaan bahan ngalaman penguapan anu kuat, ngabentuk plasma kalayan tingkat ionisasi anu luhur. Plasma padet ieu gaduh pangaruh tameng dina laser, anu sacara signifikan ngirangan kapadetan énergi laser anu asup kana bahan. Dina waktos anu sami, dina gaya réaksi uap anu ageung, liang alit, anu umumna dikenal salaku liang konci, kabentuk di jero logam anu dilebur. Ayana liang konci mangpaat pikeun bahan pikeun nyerep laser, sareng tahapan ieu tiasa dianggo pikeun pangelasan fusi jero laser, motong sareng ngebor, pengerasan dampak, jsb.
Dina kaayaan anu béda-béda, panjang gelombang iradiasi laser anu béda-béda dina bahan logam anu béda-béda bakal ngahasilkeun nilai kapadetan daya anu spésifik dina unggal tahapan.
Dina hal panyerepan laser ku bahan, penguapan bahan mangrupikeun wates. Nalika bahan henteu ngalaman penguapan, boh dina fase padet atanapi cair, panyerepan laser na ngan ukur robih laun-laun kalayan ningkatna suhu permukaan; Sakali bahan nguap sareng ngabentuk plasma sareng liang konci, panyerepan laser bahan bakal ujug-ujug robih.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 2, laju panyerepan laser dina permukaan bahan nalika pangelasan laser rupa-rupa gumantung kana kapadetan kakuatan laser sareng suhu permukaan bahan. Nalika bahan henteu dilebur, laju panyerepan bahan ka laser laun-laun ningkat kalayan ningkatna suhu permukaan bahan. Nalika kapadetan kakuatan langkung ageung tibatan (10 ^ 6w/cm ^ 2), bahan nguap kalayan tarik, ngabentuk liang konci. Laser asup ka liang konci pikeun sababaraha pantulan sareng panyerepan, anu ngahasilkeun paningkatan anu signifikan dina laju panyerepan bahan ka laser sareng paningkatan anu signifikan dina jerona lebur.
Panyerepan Laser ku Bahan Logam – Panjang Gelombang
Gambar di luhur nunjukkeun kurva hubungan antara réfléktivitas, absorbansi, sareng panjang gelombang logam anu umum dianggo dina suhu kamar. Di daérah infrabeureum, laju panyerepan nurun sareng réfléktivitas ningkat nalika panjang gelombang ningkat. Kaseueuran logam ngagambarkeun cahaya infrabeureum panjang gelombang 10,6um (CO2) kalayan kuat sedengkeun ngagambarkeun cahaya infrabeureum panjang gelombang 1,06um (1060nm) kalayan lemah. Bahan logam ngagaduhan laju panyerepan anu langkung luhur pikeun laser panjang gelombang pondok, sapertos cahaya biru sareng héjo.
Nyerep Laser ku Bahan Logam – Suhu Bahan sareng Kapadatan Énergi Laser
Contona, nalika bahanna padet, laju panyerepan laser sakitar 5-7%, laju panyerepan cairan dugi ka 25-35%, sareng tiasa ngahontal langkung ti 90% dina kaayaan liang konci.
Laju panyerepan bahan kana laser ningkat kalayan ningkatna suhu. Laju panyerepan bahan logam dina suhu kamar rendah pisan. Nalika suhu naék caket titik lebur, laju panyerepanna tiasa ngahontal 40% ~ 60%. Upami suhu caket titik didih, laju panyerepanna tiasa ngahontal 90%.
Panyerepan Laser ku Bahan Logam – Kaayaan Permukaan
Laju panyerepan konvensional diukur nganggo permukaan logam anu lemes, tapi dina aplikasi praktis pemanasan laser, biasana diperyogikeun pikeun ningkatkeun laju panyerepan bahan-bahan anu tangtu anu mibanda pantulan anu luhur (aluminium, tambaga) pikeun nyingkahan patri palsu anu disababkeun ku pantulan anu luhur;
Métode-métode ieu tiasa dianggo:
1. Ngadopsi prosés pra-perawatan permukaan anu pas pikeun ningkatkeun réfléksibilitas laser: oksidasi prototipe, sandblasting, beberesih laser, palapis nikel, palapis timah, palapis grafit, jsb. sadayana tiasa ningkatkeun laju panyerepan laser bahan;
Inti na nyaéta pikeun ningkatkeun karasana permukaan bahan (anu kondusif pikeun sababaraha pantulan sareng panyerepan laser), ogé pikeun ningkatkeun bahan palapis kalayan laju panyerepan anu luhur. Ku cara nyerep énergi laser sareng ngalemberehkeun sareng nguapkeunana ngalangkungan bahan kalayan laju panyerepan anu luhur, panas laser dikirimkeun ka bahan dasar pikeun ningkatkeun laju panyerepan bahan sareng ngirangan las virtual anu disababkeun ku fenomena pantulan anu luhur.
Waktos posting: 23 Nopémber 2023
