Եռակցման ավանդական տեխնոլոգիայի համեմատ՝լազերային զոդումունի անզուգական առավելություններ եռակցման ճշգրտության, արդյունավետության, հուսալիության, ավտոմատացման և այլ առումներով: Վերջին տարիներին այն արագորեն զարգանում է ավտոմեքենաների, էներգետիկայի, էլեկտրոնիկայի և այլ ոլորտներում և համարվում է 21-րդ դարի ամենահեռանկարային արտադրական տեխնոլոգիաներից մեկը։
1. Կրկնակի ճառագայթի ակնարկլազերային զոդում
Կրկնակի ճառագայթլազերային զոդումնույն լազերը եռակցման համար լույսի երկու առանձին ճառագայթների բաժանելու օպտիկական մեթոդների օգտագործումն է կամ համատեղելու համար երկու տարբեր տեսակի լազերներ, օրինակ՝ CO2 լազեր, Nd. YAG լազեր և բարձր հզորության կիսահաղորդչային լազեր: Բոլորը կարելի է համատեղել։ Առաջարկվել է հիմնականում լուծել լազերային եռակցման հարմարվողականությունը հավաքման ճշգրտությանը, բարելավել եռակցման գործընթացի կայունությունը և բարելավել եռակցման որակը: Կրկնակի ճառագայթլազերային զոդումկարող է հարմար և ճկուն կերպով կարգավորել եռակցման ջերմաստիճանի դաշտը՝ փոխելով ճառագայթների էներգիայի հարաբերակցությունը, ճառագայթների տարածությունը և նույնիսկ երկու լազերային ճառագայթների էներգիայի բաշխման օրինաչափությունը՝ փոխելով բանալու անցքի ձևը և հեղուկ մետաղի հոսքի ձևը հալած ավազանում: Ապահովում է եռակցման գործընթացների ավելի լայն ընտրություն: Այն ոչ միայն առավելություններ ունի մեծլազերային զոդումներթափանցում, արագ արագություն և բարձր ճշգրտություն, բայց նաև հարմար է այն նյութերի և հոդերի համար, որոնք դժվար է եռակցվել սովորական հետլազերային զոդում.
Կրկնակի ճառագայթի համարլազերային զոդում, նախ քննարկում ենք կրկնակի ճառագայթային լազերի իրականացման մեթոդները։ Համապարփակ գրականությունը ցույց է տալիս, որ կրկնակի ճառագայթով եռակցման հասնելու երկու հիմնական եղանակ կա՝ փոխանցման կենտրոնացում և արտացոլման կենտրոնացում: Մասնավորապես, մեկը ձեռք է բերվում երկու լազերների անկյունը և տարածությունը կարգավորելու միջոցով կենտրոնացող հայելիների և համադրվող հայելիների միջոցով: Մյուսը ձեռք է բերվում լազերային աղբյուրի օգտագործմամբ, այնուհետև կենտրոնանալով արտացոլող հայելիների, փոխանցող հայելիների և սեպաձև հայելիների միջոցով՝ կրկնակի ճառագայթներ ստանալու համար: Առաջին մեթոդի համար հիմնականում երեք ձև կա. Առաջին ձևն այն է, որ երկու լազեր միացվեն օպտիկական մանրաթելերի միջով և բաժանվեն երկու տարբեր ճառագայթների՝ նույն համադրվող հայելու և կենտրոնացող հայելու տակ: Երկրորդն այն է, որ երկու լազերները լազերային ճառագայթներ են թողարկում իրենց համապատասխան եռակցման գլուխների միջով, իսկ եռակցման գլուխների տարածական դիրքը կարգավորելու միջոցով ձևավորվում է կրկնակի ճառագայթ: Երրորդ մեթոդն այն է, որ լազերային ճառագայթը սկզբում բաժանվում է երկու հայելիների 1-ին և 2-ի միջով, այնուհետև կենտրոնացվում է համապատասխանաբար երկու կենտրոնացող հայելիներով 3 և 4: Երկու կիզակետային կետերի միջև դիրքը և հեռավորությունը կարելի է կարգավորել՝ կարգավորելով երկու կենտրոնացող հայելիների՝ 3-րդ և 4-ի անկյունները: Երկրորդ մեթոդն է՝ օգտագործել պինդ վիճակի լազեր՝ լույսը բաժանելու համար՝ հասնելու համար կրկնակի ճառագայթներ, և կարգավորելու անկյունը և հեռավորություն հեռանկարային հայելու և կենտրոնացող հայելու միջով: Ստորև բերված առաջին շարքի վերջին երկու նկարները ցույց են տալիս CO2 լազերի սպեկտրոսկոպիկ համակարգը: Հարթ հայելին փոխարինվում է սեպաձև հայելիով և տեղադրվում է կենտրոնացման հայելու առջև՝ լույսը բաժանելու համար՝ երկակի ճառագայթով զուգահեռ լույս ստանալու համար:
Կրկնակի ճառագայթների իրականացումը հասկանալուց հետո համառոտ ներկայացնենք եռակցման սկզբունքներն ու մեթոդները։ Կրկնակի ճառագայթումլազերային զոդումգործընթացը, կան երեք ընդհանուր ճառագայթների դասավորություններ, մասնավորապես սերիական դասավորություն, զուգահեռ դասավորություն և հիբրիդային դասավորություն: կտոր, այսինքն, կա հեռավորություն և՛ եռակցման ուղղությամբ, և՛ եռակցման ուղղահայաց ուղղությամբ: Ինչպես ցույց է տրված նկարի վերջին շարքում, ըստ տարբեր ձևերի փոքր անցքերի և հալած լողավազանների, որոնք հայտնվում են սերիական եռակցման գործընթացում տարբեր կետերի միջև, դրանք կարող են հետագայում բաժանվել առանձին հալվածքների: Կան երեք պետություններ՝ լողավազան, սովորական հալած ավազան և առանձնացված հալած ավազան։ Մեկ հալված ավազանի և առանձնացված հալած ավազանի բնութագրերը նման են միայնակինլազերային զոդում, ինչպես ցույց է տրված թվային մոդելավորման դիագրամում։ Կան տարբեր գործընթացների էֆեկտներ տարբեր տեսակների համար:
Տիպ 1. Կետերի որոշակի տարածության տակ երկու բանալու անցքեր ստեղծում են ընդհանուր մեծ բանալու անցքը նույն հալած ավազանում; 1-ին տիպի համար հաղորդվում է, որ լույսի մեկ ճառագայթն օգտագործվում է փոքր փոս ստեղծելու համար, իսկ մյուս լույսի ճառագայթը օգտագործվում է եռակցման ջերմային մշակման համար, ինչը կարող է արդյունավետորեն բարելավել բարձր ածխածնային պողպատի և լեգիրված պողպատի կառուցվածքային հատկությունները:
Տիպ 2. Բարձրացրեք բծերի տարածությունը նույն հալած ավազանում, բաժանեք երկու ճառագայթները երկու անկախ առանցքային անցքերի և փոխեք հալած ավազանի հոսքի օրինաչափությունը. 2-րդ տիպի համար նրա ֆունկցիան համարժեք է երկու էլեկտրոնային ճառագայթով եռակցման, Նվազեցնում է եռակցման ցրումը և անկանոն եռակցումները համապատասխան կիզակետային երկարությամբ:
Տիպ 3. Հետագա ավելացրեք բծերի տարածությունը և փոխեք երկու ճառագայթների էներգիայի հարաբերակցությունը, այնպես որ երկու ճառագայթներից մեկն օգտագործվի որպես ջերմության աղբյուր՝ եռակցման գործընթացում նախաեռակցման կամ հետեռակցման մշակում կատարելու համար, իսկ մյուս ճառագայթը։ օգտագործվում է փոքր անցքեր ստեղծելու համար: 3-րդ տիպի համար ուսումնասիրությունը պարզել է, որ երկու ճառագայթները ստեղծում են առանցքային անցք, փոքր անցքը հեշտ չէ փլուզվել, իսկ եռակցումը հեշտ չէ ծակոտիներ առաջացնել:
2. Եռակցման գործընթացի ազդեցությունը եռակցման որակի վրա
Սերիական ճառագայթ-էներգիա հարաբերակցության ազդեցությունը եռակցման կարի ձևավորման վրա
Երբ լազերային հզորությունը 2 կՎտ է, եռակցման արագությունը 45 մմ/վ է, ապաֆոկուսի քանակը՝ 0 մմ, իսկ ճառագայթների տարածությունը՝ 3 մմ, եռակցման մակերեսի ձևը RS-ը փոխելիս (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) նման է. ցույց է տրված նկարում: Երբ RS=0.50 և 2.00, եռակցումը ավելի մեծ չափով փորված է, և եռակցման եզրին ավելի շատ շաղ է լինում՝ առանց ձկան թեփուկների կանոնավոր ձևավորման: Դա պայմանավորված է նրանով, որ երբ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը չափազանց փոքր է կամ չափազանց մեծ, լազերային էներգիան չափազանց կենտրոնացված է, ինչը հանգեցնում է լազերային անցքերի ավելի լուրջ տատանումների եռակցման գործընթացի ընթացքում, իսկ գոլորշու հետադարձ ճնշումը առաջացնում է հալված հեղուկի արտանետում և ցողում: լողավազանի մետաղ հալված լողավազանում; Ջերմության ավելցուկ մուտքագրումը հանգեցնում է նրան, որ ալյումինե համաձուլվածքի կողմում հալված լողավազանի ներթափանցման խորությունը չափազանց մեծ է, առաջացնելով դեպրեսիա՝ ձգողականության ազդեցության տակ: Երբ RS=0,67 և 1,50, եռակցման մակերևույթի վրա ձկան թեփուկը միատեսակ է, եռակցման ձևն ավելի գեղեցիկ է, և եռակցման մակերևույթի վրա տեսանելի չեն եռակցման տաք ճաքեր, ծակոտիներ և այլ եռակցման թերություններ: Փնջի էներգիայի տարբեր հարաբերակցությամբ RS եռակցման խաչմերուկի ձևերը, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Եռակցումների խաչմերուկը բնորոշ է «գինու ապակու ձևի», ինչը ցույց է տալիս, որ եռակցման գործընթացն իրականացվում է լազերային խորը ներթափանցման եռակցման ռեժիմով: RS-ը կարևոր ազդեցություն ունի եռակցման P2 ներթափանցման խորության վրա ալյումինե խառնուրդի կողմում: Երբ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը RS=0,5, P2-ը կազմում է 1203,2 միկրոն: Երբ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը RS=0,67 և 1,5 է, P2-ը զգալիորեն կրճատվում է, որոնք համապատասխանաբար կազմում են 403,3 միկրոն և 93,6 մկմ: Երբ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը RS=2 է, ապա հոդերի խաչմերուկի եռակցման ներթափանցման խորությունը կազմում է 1151,6 միկրոն:
Զուգահեռ ճառագայթ-էներգիա հարաբերակցության ազդեցությունը եռակցման կարի ձևավորման վրա
Երբ լազերային հզորությունը 2,8 կՎտ է, եռակցման արագությունը՝ 33 մմ/վ, ապաֆոկուսի քանակը՝ 0 մմ, իսկ ճառագայթների տարածությունը՝ 1 մմ, եռակցման մակերեսը ստացվում է ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը փոխելով (RS=0,25, 0,5, 0,67, 1,5): , 2, 4) Արտաքին տեսքը ներկայացված է նկարում։ Երբ RS=2, եռակցման մակերեսի վրա ձկան թեփուկը համեմատաբար անկանոն է: Եռակցման մյուս հինգ տարբեր էներգիայի հարաբերակցությամբ ստացված եռակցման մակերեսը լավ ձևավորված է, և չկան տեսանելի թերություններ, ինչպիսիք են ծակոտիները և ցողումը: Հետևաբար, համեմատած սերիական երկփնջի հետլազերային զոդում, եռակցման մակերեսը, օգտագործելով զուգահեռ երկփնջեր, ավելի միատեսակ և գեղեցիկ է: Երբ RS=0.25, եռակցման մեջ կա մի փոքր իջվածք; քանի որ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը աստիճանաբար մեծանում է (RS=0.5, 0.67 և 1.5), եռակցման մակերեսը միատարր է և չի առաջանում ընկճվածություն; սակայն, երբ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը էլ ավելի է մեծանում (RS=1.50, 2.00), սակայն եռակցման մակերեսի վրա իջումներ են լինում: Երբ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը RS=0.25, 1.5 և 2 է, եռակցման խաչմերուկի ձևը «գինու ապակի» է. երբ RS=0,50, 0,67 և 1, եռակցման խաչմերուկի ձևը «ձագարաձև է»: Երբ RS=4, եռակցման ստորին մասում առաջանում են ոչ միայն ճաքեր, այլև եռակցման միջին և ստորին հատվածում առաջանում են որոշ ծակոտիներ։ Երբ RS=2, եռակցման մեջ առաջանում են մեծ պրոցեսորային ծակոտիներ, սակայն ճաքեր չեն առաջանում: Երբ RS=0,5, 0,67 և 1,5, եռակցման P2 ներթափանցման խորությունը ալյումինե համաձուլվածքի կողմում ավելի փոքր է, և եռակցման խաչմերուկը լավ ձևավորված է և եռակցման ակնհայտ թերություններ չեն առաջանում: Սրանք ցույց են տալիս, որ ճառագայթների էներգիայի հարաբերակցությունը զուգահեռ երկփնջի լազերային եռակցման ժամանակ նույնպես կարևոր ազդեցություն ունի եռակցման ներթափանցման և եռակցման թերությունների վրա:
Զուգահեռ ճառագայթ – ճառագայթների տարածության ազդեցությունը եռակցման կարի ձևավորման վրա
Երբ լազերային հզորությունը 2,8 կՎտ է, եռակցման արագությունը՝ 33 մմ/վ, ապաֆոկուսի քանակը՝ 0 մմ, իսկ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը RS=0,67, փոխեք ճառագայթների տարածությունը (d=0,5 մմ, 1 մմ, 1,5 մմ, 2 մմ) ստանալու համար։ եռակցման մակերեսի մորֆոլոգիան, ինչպես ցույց է տալիս նկարը: Երբ d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, եռակցման մակերեսը հարթ և հարթ է, իսկ ձևը՝ գեղեցիկ; Եռակցման ձկան կշեռքի նախշը կանոնավոր է և գեղեցիկ, և չկան տեսանելի ծակոտիներ, ճաքեր և այլ թերություններ: Հետևաբար, չորս ճառագայթների տարածության պայմաններում եռակցման մակերեսը լավ ձևավորված է: Բացի այդ, երբ d=2 մմ, ձևավորվում են երկու տարբեր զոդում, ինչը ցույց է տալիս, որ երկու զուգահեռ լազերային ճառագայթներն այլևս չեն գործում հալած ավազանի վրա և չեն կարող ձևավորել արդյունավետ երկճառագայթային լազերային հիբրիդային զոդում։ Երբ ճառագայթների տարածությունը 0,5 մմ է, եռակցումը «ձագարաձև է», եռակցման P2 ներթափանցման խորությունը ալյումինե խառնուրդի կողմից 712,9 միկրոն է, և զոդի ներսում չկան ճաքեր, ծակոտիներ և այլ թերություններ: Քանի որ ճառագայթների տարածությունը շարունակում է մեծանալ, եռակցման P2 ներթափանցման խորությունը ալյումինե խառնուրդի կողմում զգալիորեն նվազում է: Երբ ճառագայթների տարածությունը 1 մմ է, եռակցման ներթափանցման խորությունը ալյումինե խառնուրդի կողմում կազմում է ընդամենը 94,2 մկմ: Քանի որ ճառագայթների տարածությունը հետագայում մեծանում է, եռակցումը չի ստեղծում արդյունավետ ներթափանցում ալյումինե խառնուրդի կողմից: Հետևաբար, երբ ճառագայթների տարածությունը 0,5 մմ է, կրկնակի ճառագայթների վերահամակցման էֆեկտը լավագույնն է: Քանի որ ճառագայթների տարածությունը մեծանում է, եռակցման ջերմության ներածումը կտրուկ նվազում է, և երկու ճառագայթով լազերային ռեկոմբինացիայի ազդեցությունը աստիճանաբար վատանում է:
Եռակցման մորֆոլոգիայի տարբերությունը պայմանավորված է եռակցման գործընթացի ընթացքում հալած ավազանի տարբեր հոսքի և հովացման պնդացման պատճառով: Թվային մոդելավորման մեթոդը կարող է ոչ միայն ավելի ինտուիտիվ դարձնել հալած ավազանի սթրեսային վերլուծությունը, այլև նվազեցնել փորձարարական արժեքը: Ստորև նկարը ցույց է տալիս կողային հալոցքի ավազանի փոփոխությունները մեկ ճառագայթով, տարբեր դասավորություններով և բծերի տարածությամբ: Հիմնական եզրակացությունները ներառում են. (1) մեկ ճառագայթի ժամանակլազերային զոդումգործընթացը, հալված ավազանի անցքի խորությունը ամենախորն է, առկա է անցքի փլուզման երևույթ, անցքի պատը անկանոն է, իսկ հոսքի դաշտի բաշխումը անցքի պատի մոտ անհավասար է. Հալած լողավազանի հետևի մակերեսի մոտ Վերահոսքը ուժեղ է, և հալած ավազանի հատակին դեպի վեր հոսք կա. Մակերեւութային հալած ավազանի հոսքի դաշտի բաշխումը համեմատաբար միատեսակ է և դանդաղ, իսկ հալած ավազանի լայնությունը անհավասար է խորության ուղղությամբ: Հալած ավազանում պատի հետադարձ ճնշումից առաջանում է խանգարում կրկնակի ճառագայթի փոքր անցքերի միջևլազերային զոդում, և այն միշտ գոյություն ունի փոքր անցքերի խորության ուղղությամբ: Քանի որ երկու ճառագայթների միջև հեռավորությունը շարունակում է աճել, ճառագայթի էներգիայի խտությունը աստիճանաբար անցնում է մեկ գագաթնակետից կրկնակի գագաթնակետային վիճակի: Երկու գագաթների միջև կա նվազագույն արժեք, և էներգիայի խտությունը աստիճանաբար նվազում է: (2) Կրկնակի ճառագայթի համարլազերային զոդում, երբ բծերի տարածությունը 0-0,5 մմ է, հալված ավազանի փոքր անցքերի խորությունը փոքր-ինչ նվազում է, և հալված ավազանի հոսքի ընդհանուր վարքագիծը նման է մեկ ճառագայթի վարքագծին:լազերային զոդում; երբ բծերի տարածությունը 1 մմ-ից բարձր է, փոքր անցքերը լիովին առանձնացված են, և եռակցման գործընթացում գրեթե չկա փոխազդեցություն երկու լազերների միջև, ինչը համարժեք է երկու հաջորդական/երկու զուգահեռ մեկ ճառագայթով լազերային եռակցման 1750 Վտ հզորությամբ: Գրեթե չկա նախատաքացման ազդեցություն, և հալված ավազանի հոսքի վարքագիծը նման է մեկ ճառագայթով լազերային եռակցման: (3) Երբ բծերի տարածությունը 0,5-1 մմ է, փոքր անցքերի պատի մակերեսը երկու դասավորություններում ավելի հարթ է, փոքր անցքերի խորությունը աստիճանաբար նվազում է, և հատակը աստիճանաբար բաժանվում է: Փոքր անցքերի և մակերեսային հալած ավազանի հոսքի միջև խանգարումը 0,8 մմ է: Ամենաուժեղը. Սերիական եռակցման դեպքում հալած ավազանի երկարությունը աստիճանաբար մեծանում է, լայնությունը ամենամեծն է, երբ բծերի տարածությունը 0,8 մմ է, և նախատաքացման էֆեկտն առավել ակնհայտ է, երբ բծերի տարածությունը 0,8 մմ է: Մարանգոնիի ուժի ազդեցությունը աստիճանաբար թուլանում է, և ավելի շատ մետաղական հեղուկ է հոսում հալած ավազանի երկու կողմերը: Դարձրեք հալման լայնության բաշխումը ավելի միասնական: Զուգահեռ եռակցման համար հալած լողավազանի լայնությունը աստիճանաբար մեծանում է, իսկ երկարությունը առավելագույնը 0,8 մմ է, բայց նախնական տաքացման ազդեցություն չկա. Մարանգոնիի ուժի հետևանքով առաջացած մակերևույթի մոտ վերահոսքը միշտ առկա է, և փոքր անցքի հատակին ներքև հոսքը աստիճանաբար անհետանում է. խաչմերուկի հոսքի դաշտը այնքան էլ լավ չէ, որքան այն ուժեղ է սերիականորեն, խանգարումը գրեթե չի ազդում հալած ավազանի երկու կողմերում գտնվող հոսքի վրա, և հալված լայնությունը անհավասարաչափ է բաշխված:
Հրապարակման ժամանակը՝ հոկտ-12-2023
