Лазерлік дәнекерлеу үздіксіз немесе импульсті лазер генераторы арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Лазерлік дәнекерлеу принципін жылу өткізгіштік дәнекерлеу және лазерлік терең балқыту дәнекерлеу деп бөлуге болады. Қуат тығыздығы 104 ~ 105 Вт/см2-ден аз жылу өткізгіштік дәнекерлеу болып табылады, бұл кезде балқу тереңдігі және дәнекерлеу жылдамдығы баяу болады; Қуат тығыздығы 105 ~ 107 Вт/см2-ден жоғары болғанда, металл беті жылу әсерінен «кілт тесіктеріне» ойысып, терең балқыту дәнекерлеуін құрайды, бұл жылдам дәнекерлеу жылдамдығы мен үлкен тереңдік ені қатынасына ие.
Бүгін біз негізінен лазерлік терең балқыту дәнекерлеу сапасына әсер ететін негізгі факторлар туралы білімді қарастырамыз.
1. Лазерлік қуат
Лазерлік терең балқыту дәнекерлеуінде лазерлік қуат ену тереңдігін де, дәнекерлеу жылдамдығын да басқарады. Дәнекерлеу тереңдігі сәуле қуатының тығыздығына тікелей байланысты және түсетін сәуле қуаты мен сәуленің фокустық нүктесінің функциясы болып табылады. Жалпы алғанда, белгілі бір диаметрлі лазер сәулесі үшін ену тереңдігі сәуле қуатының артуымен артады.
2. Фокустық нүкте
Сәуле нүктесінің өлшемі лазерлік дәнекерлеудегі ең маңызды айнымалылардың бірі болып табылады, себебі ол қуат тығыздығын анықтайды. Бірақ оны өлшеу жоғары қуатты лазерлер үшін қиындық тудырады, дегенмен жанама өлшеудің көптеген әдістері бар.
Сәуле фокусының дифракциялық шекті нүкте өлшемін дифракция теориясына сәйкес есептеуге болады, бірақ фокальды шағылысу нашар болғандықтан, нақты нүкте өлшемі есептелген мәннен үлкенірек. Ең қарапайым өлшеу әдісі - изотемпературалық профиль әдісі, ол қалың қағаз күйіп, полипропилен пластинасы арқылы өткеннен кейінгі фокальды нүктенің диаметрін және тесілуін өлшейді. Бұл әдіс өлшеу тәжірибесі арқылы лазер қуатының өлшемін және сәуленің әсер ету уақытын игереді.
3. Қорғаныш газы
Лазерлік дәнекерлеу процесінде балқытылған бассейнді қорғау үшін көбінесе қорғаныш газдары (гелий, аргон, азот) қолданылады, бұл пісіру процесінде дайындаманың тотығуына жол бермейді. Қорғаныш газын қолданудың екінші себебі - фокустау линзасын металл буларымен ластанудан және сұйық тамшылардың шашырауынан қорғау. Әсіресе жоғары қуатты лазерлік дәнекерлеуде шығарындылар өте күшті болады, линзаны қорғау қажет. Қорғаныш газының үшінші әсері - ол жоғары қуатты лазерлік дәнекерлеу нәтижесінде пайда болатын плазмалық экрандауды таратуда өте тиімді. Металл буы лазер сәулесін сіңіріп, плазма бұлтына ионданады. Металл буының айналасындағы қорғаныш газы да жылу әсерінен ионданады. Егер плазма тым көп болса, лазер сәулесі қандай да бір жолмен плазмамен тұтынылады. Екінші энергия ретінде плазма жұмыс бетінде болады, бұл дәнекерлеу тереңдігін таяз етеді және дәнекерлеу бассейнінің бетін кеңірек етеді.
Дұрыс қорғаныс газын қалай таңдауға болады?
4. Абсорбция жылдамдығы
Материалдың лазерлік сіңірілуі материалдың кейбір маңызды қасиеттеріне, мысалы, сіңіру жылдамдығына, шағылыстыруға, жылу өткізгіштікке, балқу температурасына және булану температурасына байланысты. Барлық факторлардың ішінде ең маңыздысы - сіңіру жылдамдығы.
Лазер сәулесіне материалдың сіңіру жылдамдығына екі фактор әсер етеді. Біріншісі - материалдың кедергі коэффициенті. Материалдың сіңіру жылдамдығы кедергі коэффициентінің квадрат түбіріне пропорционалды екені және кедергі коэффициенті температураға байланысты өзгеретіні анықталды. Екіншіден, материалдың беткі күйі (немесе өңделуі) сәуленің сіңіру жылдамдығына маңызды әсер етеді, бұл дәнекерлеу әсеріне айтарлықтай әсер етеді.
5. Дәнекерлеу жылдамдығы
Дәнекерлеу жылдамдығы ену тереңдігіне үлкен әсер етеді. Жылдамдықты арттыру ену тереңдігін таяз етеді, бірақ тым төмен болса, материалдардың шамадан тыс еруіне және дайындаманың дәнекерленуіне әкеледі. Сондықтан, белгілі бір материал үшін белгілі бір лазерлік қуат пен белгілі бір қалыңдықтағы тиісті дәнекерлеу жылдамдығы диапазоны бар, ал максималды ену тереңдігін сәйкес жылдамдық мәні бойынша алуға болады.
6. Фокустық линзаның фокустық қашықтығы
Фокустық линза әдетте дәнекерлеу тапаншасының басына орнатылады, әдетте 63 ~ 254 мм (диаметрі 2,5 "~10") фокустық қашықтық таңдалады. Фокустық нүктенің өлшемі фокустық қашықтыққа пропорционалды, фокустық қашықтық неғұрлым қысқа болса, нүкте соғұрлым кішірек болады. Дегенмен, фокустық қашықтықтың ұзындығы фокустық тереңдікке де әсер етеді, яғни фокустық тереңдік фокустық қашықтықпен синхронды түрде артады, сондықтан қысқа фокустық қашықтық қуат тығыздығын жақсарта алады, бірақ фокустық тереңдік аз болғандықтан, линза мен дайындама арасындағы қашықтықты дәл сақтау керек, ал ену тереңдігі үлкен емес. Дәнекерлеу кезінде шашыраудың және лазерлік режимнің әсеріне байланысты нақты дәнекерлеуде қолданылатын ең қысқа фокустық тереңдік көбінесе 126 мм (диаметрі 5"). Фокустық қашықтық 254 мм (диаметрі 10") линзаны тігіс үлкен болған кезде немесе дәнекерлеуді нүкте өлшемін ұлғайту арқылы арттыру қажет болған кезде таңдауға болады. Бұл жағдайда терең ену тесігі әсеріне жету үшін лазердің жоғары шығыс қуаты (қуат тығыздығы) қажет.
Қолмен жұмыс істейтін лазерлік дәнекерлеу машинасының бағасы мен конфигурациясы туралы қосымша сұрақтар
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 27 қыркүйек