Лазер гагнуурын үндэс
Лазер гагнуур нь гагнаж буй хэсгүүдийн нэг талаас гагнуурын бүсэд нэвтрэх шаардлагатай контактгүй процесс юм.
• Хүчтэй лазер туяа материалыг маш хурдан халаахад гагнуур үүсдэг - ихэвчлэн милли-секундээр тооцдог.
• Ихэвчлэн 3 төрлийн гагнуур байдаг:
- Дамжуулах горим.
– Дамжуулах/нэвтрэх горим.
– Нэвтрэх эсвэл түлхүүрийн нүхний горим.
• Дамжуулах горимд гагнуурыг эрчим хүчний бага нягтаршилтай хийж, гүехэн, өргөн гагнуурын хэсэг үүсгэдэг.
• Дамжуулах/нэвтрэх горим нь эрчим хүчний дундаж нягтралд тохиолддог ба дамжуулалтын горимоос илүү нэвтрэлтийг харуулдаг.
• Нэвтрэх буюу цооногийн горимын гагнуур нь гүн нарийн ширээсээр тодорхойлогддог.
– Энэ горимд лазерын гэрэл нь ууршсан материалын утас үүсгэдэг бөгөөд энэ нь материалд нэвтэрч, лазерын гэрлийг материалд үр дүнтэй дамжуулах хоолойгоор хангадаг "түлхүүрийн нүх" юм.
– Материал руу энергийг шууд дамжуулах нь нэвтрэлтэнд хүрэхийн тулд дамжуулалтаас хамаардаггүй тул материалд орох дулааныг багасгаж, дулааны нөлөөлөлд өртсөн бүсийг багасгадаг.
Дамжуулах гагнуур
• Дамжуулалтын нэгдэл нь лазерын туяа төвлөрсөн үйл явцын бүлгийг тодорхойлдог.
– 10³ Вмм⁻² дарааллаар эрчим хүчний нягтыг өгөх
– Энэ нь материалыг хайлуулж, их хэмжээний ууршилтгүйгээр холбоос үүсгэдэг.
• Дамжуулах гагнуур нь 2 горимтой:
- Шууд халаалттай
- Эрчим хүч дамжуулах.
Шууд дулаан
• Шууд халаах үед,
- дулааны урсгалыг гадаргуугийн дулааны эх үүсвэрээс сонгодог дулаан дамжуулалтаар удирддаг ба гагнуур нь үндсэн материалын хэсгүүдийг хайлуулах замаар хийгддэг.
• 1-р дамжуулагч гагнуурыг 1960-аад оны эхээр хийсэн бөгөөд бага чадлын импульсийн бадмаараг ашигласан ба CO2 утас холбогчдод зориулсан лазер.
• Дамжуулах гагнуурыг ашиглан янз бүрийн тохиргоонд утас, нимгэн хуудас хэлбэрээр олон төрлийн металл, хайлш хийж болно.
- CO2 , Nd:YAG болон диодын лазерууд нь хэдэн арван ваттын дарааллын хүчин чадалтай.
– Агаар шууд халаах CO2 Лазер туяаг полимер хуудасны гагнуурын болон өгзөгний гагнуурын ажилд бас ашиглаж болно.
Дамжуулах гагнуур
• Дамжуулах гагнуур нь Nd:YAG болон диод лазерын ойрын хэт улаан туяаг дамжуулдаг полимерүүдийг холбох үр дүнтэй хэрэгсэл юм.
• Эрчим хүчийг гадаргуу хоорондын шингээлтийн шинэ аргуудаар шингээдэг.
• Матриц болон арматурын дулааны шинж чанар нь ойролцоо байвал нийлмэл материалыг холбож болно.
• Дамжуулах гагнуурын энерги дамжуулах горимыг хэт улаан туяаны цацрагийг ойрын цацраг дамжуулдаг материалд, ялангуяа полимерүүдэд ашигладаг.
• Өвөр үений зааг дээр шингээгч бэх байрлуулна. Бэх нь лазер туяаны энергийг өөртөө шингээж, түүнийг хүрээлэн буй материалын хязгаарлагдмал зузаанаар дамжуулж, гагнасан холбоос болгон хатуурдаг хайлсан гадаргуугийн хальс үүсгэдэг.
• Зузаан зүсэлттэй өвөр холбоосыг үений гаднах гадаргууг хайлуулахгүйгээр хийж болно.
• Тулгасан гагнуурыг үений нэг талын материалаар дамжуулж өнцгөөр үений шугам руу чиглүүлж, эсвэл материал нь өндөр дамжуулалттай бол нэг төгсгөлөөс хийж болно.
Лазер гагнах ба гагнах
• Лазер гагнуур болон гагнах процесст дам нуруу нь үндсэн материалыг хайлуулахгүйгээр үений ирмэгийг норгон дүүргэгч нэмэлтийг хайлуулахад ашигладаг.
• Лазер гагнуур нь 1980-аад оны эхээр хэвлэмэл хэлхээний хавтангийн нүхнүүдээр дамжуулан электрон эд ангиудыг холбоход ихээхэн дэлгэрч эхэлсэн. Процессын параметрүүдийг материалын шинж чанараар тодорхойлно.
Нэвтрэх лазер гагнуур
• Өндөр эрчим хүчний нягтралд энергийг шингээж чадвал бүх материал уурших болно. Тиймээс ийм аргаар гагнах үед нүх нь ихэвчлэн ууршилтаар үүсдэг.
• Дараа нь энэ "нүх" нь хайлсан хана нь ардаа битүүмжлэгдсэн материалаар дамжин өнгөрдөг.
• Үр дүн нь "гол нүхний гагнуур" гэж нэрлэгддэг зүйл юм. Энэ нь зэрэгцээ талт хайлуулах бүс, нарийн өргөнөөрөө тодорхойлогддог.
Лазер гагнуурын үр ашиг
• Энэхүү үр ашгийн тухай ойлголтыг тодорхойлох нэр томъёог "нэгдсэн үр ашиг" гэж нэрлэдэг.
• Холболтын үр ашиг нь (мм2 нийлсэн /кЖ нийлүүлсэн) нэгжтэй учраас жинхэнэ үр ашиг биш юм.
– Үр ашиг=Vt/P (зүсэх үеийн хувийн энергийн эсрэг тал) энд V = хөдөлгөөний хурд, мм/с; t = гагнасан зузаан, мм; P = ослын хүч, КВт.
Нэгдлийн үр ашиг
• Холболтын үр ашгийн утга өндөр байх тусам шаардлагагүй халаалтанд бага эрчим хүч зарцуулагдана.
– Доод дулаанд өртсөн бүс (HAZ).
- Бага гажуудал.
• Эсэргүүцлийн гагнуур нь энэ талаар хамгийн үр дүнтэй байдаг, учир нь хайлуулах болон ХАЗ энерги нь зөвхөн гагнаж буй өндөр эсэргүүцлийн интерфейс дээр үүсдэг.
• Лазер болон электрон цацраг нь мөн сайн үр ашигтай, өндөр эрчим хүчний нягтралтай байдаг.
Процессын өөрчлөлтүүд
• Нуман өргөтгөсөн лазер гагнуур.
– Лазер туяаны харилцан үйлчлэлийн цэгийн ойролцоо суурилуулсан TIG бамбарын нум нь лазер үүсгэсэн халуун цэг дээр автоматаар түгжигдэнэ.
– Энэ үзэгдэлд шаардагдах температур нь хүрээлэн буй орчны температураас 300 ° C-аас дээш байна.
– Нөлөөллийн үр нөлөө нь эргэлтийн хурднаасаа болж тогтворгүй байгаа нумыг тогтворжуулах эсвэл тогтвортой нумын эсэргүүцлийг багасгах явдал юм.
– Түгжих нь зөвхөн бага гүйдэлтэй, тиймээс удаан катодын тийрэлтэт нумануудад тохиолддог; өөрөөр хэлбэл 80А-аас бага гүйдлийн хувьд.
– Нуман нь ажлын хэсгийн лазертай ижил талд байрладаг бөгөөд энэ нь хөрөнгийн зардлыг бага зэрэг нэмэгдүүлэхийн тулд гагнуурын хурдыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.
• Хос туяа лазер гагнуур
– Хэрэв 2 лазер туяаг нэгэн зэрэг ашиглавал гагнуурын цөөрмийн геометр болон гагнуурын ирмэгийн хэлбэрийг хянах боломжтой.
– 2 электрон цацрагийг ашиглан цооногийг тогтворжуулж, гагнуурын цөөрөмд бага долгион үүсгэж, илүү сайн нэвтэрч, ирмэгийн хэлбэрийг өгөх боломжтой.
– Эксимер ба CO2 Лазер туяаны хослол нь хөнгөн цагаан, зэс зэрэг өндөр тусгалтай материалыг гагнах холболтыг сайжруулсан.
– Сайжруулсан холболтыг үндсэндээ дараахь шалтгааны улмаас авч үзсэн.
• Эксимерээс үүссэн гадаргуугийн долгионы нөлөөгөөр тусгалыг өөрчлөх.
• Эксимер үүсгэсэн плазмаар дамжих хоёрдогч эффект.
