Տարբեր միջուկի տրամագծերով լազերների եռակցման էֆեկտների համեմատություն

Լազերային եռակցումկարող է իրականացվել անընդհատ կամ իմպուլսային լազերային ճառագայթների միջոցով։ Սկզբունքներըլազերային եռակցումԿարելի է բաժանել ջերմահաղորդական եռակցման և լազերային խորը ներթափանցման եռակցման։ Երբ հզորության խտությունը 104~105 Վտ/սմ2-ից պակաս է, դա ջերմահաղորդական եռակցում է։ Այս պահին ներթափանցման խորությունը մակերեսային է, իսկ եռակցման արագությունը՝ դանդաղ։ Երբ հզորության խտությունը 105~107 Վտ/սմ2-ից մեծ է, մետաղական մակերեսը ջերմության պատճառով գոգավորվում է «անցքերի» մեջ՝ առաջացնելով խորը ներթափանցման եռակցում, որն ունի արագ եռակցման արագության և մեծ կողմերի հարաբերակցության բնութագրեր։ Ջերմահաղորդականության սկզբունքըլազերային եռակցումհետևյալն է՝ լազերային ճառագայթումը տաքացնում է մշակվող մակերեսը, և մակերեսային ջերմությունը ջերմահաղորդականության միջոցով տարածվում է դեպի ներս։ Լազերային պարամետրերը, ինչպիսիք են լազերային իմպուլսի լայնությունը, էներգիան, գագաթնակետային հզորությունը և կրկնության հաճախականությունը, կարգավորելով մշակվող կտորը հալվում է՝ առաջացնելով որոշակի հալված լողավազան։

Լազերային խորը ներթափանցման եռակցումը սովորաբար օգտագործում է անընդհատ լազերային ճառագայթ՝ նյութերի միացումն ավարտելու համար: Դրա մետաղագործական ֆիզիկական գործընթացը շատ նման է էլեկտրոնային ճառագայթային եռակցմանը, այսինքն՝ էներգիայի փոխակերպման մեխանիզմն ավարտվում է «բանալիի անցք» կառուցվածքի միջոցով:

Բավականաչափ բարձր հզորության խտությամբ լազերային ճառագայթման ազդեցության տակ նյութը գոլորշիանում է, և առաջանում են փոքր անցքեր։ Գոլորշիով լցված այս փոքր անցքը նման է սև մարմնի, որը կլանում է ընկնող ճառագայթի գրեթե ամբողջ էներգիան։ Անցքում հավասարակշռության ջերմաստիճանը հասնում է մոտ 2500°C-ի։°Գ. Ջերմությունը փոխանցվում է բարձր ջերմաստիճանի անցքի արտաքին պատից, ինչը հանգեցնում է անցքը շրջապատող մետաղի հալմանը: Փոքր անցքը լցված է բարձր ջերմաստիճանի գոլորշով, որը առաջանում է պատի նյութի անընդհատ գոլորշիացման արդյունքում ճառագայթի ճառագայթման տակ: Փոքր անցքի պատերը շրջապատված են հալված մետաղով, իսկ հեղուկ մետաղը՝ պինդ նյութերով (ավանդական եռակցման գործընթացների մեծ մասում և լազերային հաղորդչական եռակցման դեպքում էներգիան նախ նստեցվում է աշխատանքային մասի մակերեսին, ապա փոխանցման միջոցով տեղափոխվում է ներքին մաս): Անցքի պատից դուրս հեղուկի հոսքը և պատի շերտի մակերեսային լարվածությունը համապատասխանում են անցքի խոռոչում անընդհատ առաջացող գոլորշու ճնշմանը և պահպանում են դինամիկ հավասարակշռություն: Լույսի ճառագայթը անընդհատ մտնում է փոքր անցքի մեջ, և փոքր անցքի դրսի նյութը անընդհատ հոսում է: Երբ լույսի ճառագայթը շարժվում է, փոքր անցքը միշտ գտնվում է կայուն հոսքի վիճակում:

Այսինքն՝ փոքր անցքը և անցքի պատը շրջապատող հալված մետաղը շարժվում են առաջ՝ ուղղորդող փնջի առաջային արագությամբ։ Հալված մետաղը լրացնում է փոքր անցքը հեռացնելուց հետո մնացած ճեղքը և համապատասխանաբար խտանում է, և ձևավորվում է եռակցումը։ Այս ամենը տեղի է ունենում այնքան արագ, որ եռակցման արագությունը կարող է հեշտությամբ հասնել րոպեում մի քանի մետրի։

Հզորության խտության, ջերմահաղորդականության և խորը ներթափանցման եռակցման հիմնական հասկացությունները հասկանալուց հետո, մենք հաջորդիվ կիրականացնենք տարբեր միջուկի տրամագծերի հզորության խտության և մետաղագրական փուլերի համեմատական ​​վերլուծություն։

Եռակցման փորձերի համեմատություն՝ հիմնված շուկայում առկա տարածված լազերային միջուկի տրամագծերի վրա.

Տարբեր միջուկի տրամագծեր ունեցող լազերների կիզակետային կետի դիրքի հզորության խտությունը

Հզորության խտության տեսանկյունից, նույն հզորության դեպքում, որքան փոքր է միջուկի տրամագիծը, այնքան բարձր է լազերի պայծառությունը և այնքան ավելի կենտրոնացված է էներգիան։ Եթե լազերը համեմատենք սուր դանակի հետ, որքան փոքր է միջուկի տրամագիծը, այնքան սուր է լազերը։ 14 մկմ միջուկի տրամագիծ ունեցող լազերի հզորության խտությունը ավելի քան 50 անգամ մեծ է 100 մկմ միջուկի տրամագիծ ունեցող լազերի հզորությունից, և մշակման հնարավորությունն ավելի ուժեղ է։ Միևնույն ժամանակ, այստեղ հաշվարկված հզորության խտությունը պարզապես պարզ միջին խտություն է։ Իրական էներգիայի բաշխումը մոտավոր գաուսյան բաշխում է, և կենտրոնական էներգիան մի քանի անգամ մեծ կլինի միջին հզորության խտությունից։

Լազերային էներգիայի բաշխման սխեմատիկ դիագրամ տարբեր միջուկի տրամագծերով

Էներգիայի բաշխման դիագրամի գույնը էներգիայի բաշխումն է։ Որքան կարմիր է գույնը, այնքան բարձր է էներգիան։ Կարմիր էներգիան այն վայրն է, որտեղ կենտրոնացված է էներգիան։ Տարբեր միջուկի տրամագծեր ունեցող լազերային ճառագայթների լազերային էներգիայի բաշխման միջոցով կարելի է տեսնել, որ լազերային ճառագայթի ճակատը սուր չէ, և լազերային ճառագայթը սուր է։ Որքան փոքր է, այնքան ավելի կենտրոնացված է էներգիան մեկ կետի վրա, այնքան ավելի սուր է այն և այնքան ավելի ուժեղ է դրա թափանցելիությունը։

Տարբեր միջուկի տրամագծերով լազերների եռակցման էֆեկտների համեմատություն

Տարբեր միջուկի տրամագծերով լազերների համեմատություն.

(1) Փորձը կիրառում է 150 մմ/վ արագություն, ֆոկուսային դիրքային եռակցում, իսկ նյութը՝ 1 շարքի ալյումին, 2 մմ հաստությամբ։

(2) Որքան մեծ է միջուկի տրամագիծը, այնքան մեծ է հալման լայնությունը, այնքան մեծ է ջերմային ազդեցության գոտին և այնքան փոքր է միավորի հզորության խտությունը։ Երբ միջուկի տրամագիծը գերազանցում է 200 մկմ-ը, բարձր ռեակցիոնային համաձուլվածքների, ինչպիսիք են ալյումինը և պղինձը, վրա ներթափանցման խորության հասնելը հեշտ չէ, և ավելի բարձր խորը ներթափանցման եռակցումը կարող է իրականացվել միայն բարձր հզորության դեպքում։

(3) Փոքր միջուկով լազերները ունեն բարձր հզորության խտություն և կարող են արագորեն բացել անցքեր բարձր էներգիայով և փոքր ջերմային ազդեցության գոտիներով նյութերի մակերեսին։ Սակայն, միևնույն ժամանակ, եռակցման մակերեսը կոպիտ է, և անցքի փլուզման հավանականությունը բարձր է ցածր արագությամբ եռակցման ժամանակ, իսկ անցքը փակ է եռակցման ցիկլի ընթացքում։ Ցիկլը երկար է, և հակված են առաջանալու այնպիսի թերություններ, ինչպիսիք են արատները և ծակոտիները։ Այն հարմար է բարձր արագությամբ մշակման կամ ճոճվող հետագծով մշակման համար։

(4) Մեծ միջուկի տրամագծով լազերներն ունեն ավելի մեծ լուսային բծեր և ավելի ցրված էներգիա, ինչը դրանք ավելի հարմար է դարձնում լազերային մակերեսի վերահալման, ծածկույթի, թրծման և այլ գործընթացների համար։