Համեմատած ավանդական եռակցման տեխնոլոգիայի հետ,լազերային եռակցումունի աննախադեպ առավելություններ եռակցման ճշգրտության, արդյունավետության, հուսալիության, ավտոմատացման և այլ ասպեկտների առումով: Վերջին տարիներին այն արագ զարգացել է ավտոմեքենաների, էներգետիկայի, էլեկտրոնիկայի և այլ ոլորտներում և համարվում է 21-րդ դարի ամենախոստումնալից արտադրական տեխնոլոգիաներից մեկը:
1. Երկկողմանի ճառագայթի ակնարկլազերային եռակցում
Երկշերտ ճառագայթլազերային եռակցումկայանում է օպտիկական մեթոդների կիրառման մեջ՝ նույն լազերը եռակցման համար երկու առանձին լույսի փնջերի բաժանելու կամ երկու տարբեր տեսակի լազերների համատեղման համար, ինչպիսիք են CO2 լազերը, Nd:YAG լազերը և բարձր հզորության կիսահաղորդչային լազերը: Բոլորը կարող են համատեղվել: Առաջարկվել է հիմնականում լուծել լազերային եռակցման հարմարվողականությունը հավաքման ճշգրտությանը, բարելավել եռակցման գործընթացի կայունությունը և բարելավել եռակցման որակը: Երկփողանիլազերային եռակցումկարող է հարմար և ճկուն կերպով կարգավորել եռակցման ջերմաստիճանի դաշտը՝ փոխելով ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը, ճառագայթի հեռավորությունը և նույնիսկ երկու լազերային ճառագայթների էներգիայի բաշխման պատկերը, փոխելով բանալու անցքի գոյության պատկերը և հեղուկ մետաղի հոսքի պատկերը հալված լողավազանում: Ապահովում է եռակցման գործընթացների ավելի լայն ընտրություն: Այն ոչ միայն ունի մեծ առավելություններլազերային եռակցումներթափանցում, մեծ արագություն և բարձր ճշգրտություն, բայց նաև հարմար է այն նյութերի և միացումների համար, որոնք դժվար է եռակցել ավանդականովլազերային եռակցում.
Երկկողմանի ճառագայթի համարլազերային եռակցում, մենք նախ քննարկում ենք կրկնակի ճառագայթային լազերի ներդրման մեթոդները: Համալիր գրականությունը ցույց է տալիս, որ կրկնակի ճառագայթային եռակցման հասնելու երկու հիմնական եղանակ կա՝ փոխանցող ֆոկուսավորում և անդրադարձնող ֆոկուսավորում: Մասնավորապես, մեկը ձեռք է բերվում՝ երկու լազերների անկյունը և հեռավորությունը կարգավորելով ֆոկուսացնող հայելիների և կոլիմացնող հայելիների միջոցով: Մյուսը ձեռք է բերվում լազերային աղբյուր օգտագործելով, ապա ֆոկուսացնելով անդրադարձնող հայելիների, թափանցող հայելիների և սեպաձև հայելիների միջոցով՝ կրկնակի ճառագայթներ ստանալու համար: Առաջին մեթոդի համար կան հիմնականում երեք ձև: Առաջին ձևը երկու լազերները օպտիկական մանրաթելերի միջոցով միացնելն է և դրանք բաժանել երկու տարբեր ճառագայթների նույն կոլիմացնող հայելու և ֆոկուսացնող հայելու տակ: Երկրորդը այն է, որ երկու լազերները լազերային ճառագայթներ են արտանետում իրենց համապատասխան եռակցման գլխիկների միջոցով, և կրկնակի ճառագայթ է ձևավորվում՝ եռակցման գլխիկների տարածական դիրքը կարգավորելով: Երրորդ մեթոդը այն է, որ լազերային ճառագայթը նախ բաժանվում է երկու հայելիների՝ 1 և 2, ապա ֆոկուսացվում է համապատասխանաբար երկու ֆոկուսացնող հայելիների՝ 3 և 4 միջոցով: Երկու կիզակետային կետերի միջև դիրքը և հեռավորությունը կարելի է կարգավորել՝ կարգավորելով երկու ֆոկուսային հայելիների 3 և 4 անկյունները: Երկրորդ մեթոդը պինդ վիճակի լազերի օգտագործումն է՝ լույսը բաժանելու համար՝ կրկնակի ճառագայթներ ստանալու համար, և անկյունը և հեռավորությունը կարգավորելու համար՝ հեռանկարային հայելու և ֆոկուսային հայելու միջով: Ստորև բերված առաջին շարքի վերջին երկու նկարները ցույց են տալիս CO2 լազերի սպեկտրոսկոպիկ համակարգը: Հարթ հայելին փոխարինվում է սեպաձև հայելով և տեղադրվում է ֆոկուսային հայելու առջև՝ լույսը բաժանելու համար՝ կրկնակի ճառագայթային զուգահեռ լույս ստանալու համար:
Երկշերտ ճառագայթների կիրառումը հասկանալուց հետո, եկեք համառոտ ներկայացնենք եռակցման սկզբունքներն ու մեթոդները: Երկշերտ ճառագայթումլազերային եռակցումԳործընթացում կան երեք տարածված ճառագայթային դասավորություններ՝ հաջորդական դասավորություն, զուգահեռ դասավորություն և հիբրիդային դասավորություն: Կտորի դեպքում կա հեռավորություն և՛ եռակցման ուղղությամբ, և՛ եռակցման ուղղահայաց ուղղությամբ: Ինչպես ցույց է տրված նկարի վերջին շարքում, հաջորդական եռակցման գործընթացի ընթացքում տարբեր կետերի միջև ընկած տարածության տակ հայտնվող փոքր անցքերի և հալված լողավազանների տարբեր ձևերի համաձայն, դրանք կարելի է բաժանել միահալվածքների: Կան երեք վիճակ՝ լողավազան, սովորական հալված լողավազան և առանձնացված հալված լողավազան: Միահալված լողավազանի և առանձնացված հալված լողավազանի բնութագրերը նման են միահալված լողավազանի բնութագրերին:լազերային եռակցում, ինչպես ցույց է տրված թվային մոդելավորման դիագրամում: Տարբեր տեսակների համար կան տարբեր գործընթացային էֆեկտներ:
Տիպ 1. Որոշակի կետային հեռավորության դեպքում, երկու ճառագայթային բանալու անցքեր նույն հալված ավազանում կազմում են ընդհանուր մեծ բանալու անցք։ 1-ին տիպի դեպքում, հաղորդվում է, որ լույսի մեկ ճառագայթն օգտագործվում է փոքր անցք ստեղծելու համար, իսկ մյուս լույսի ճառագայթն օգտագործվում է եռակցման ջերմային մշակման համար, ինչը կարող է արդյունավետորեն բարելավել բարձր ածխածնային պողպատի և համաձուլված պողպատի կառուցվածքային հատկությունները։
Տիպ 2. Մեծացնել կետերի հեռավորությունը նույն հալված ավազանում, բաժանել երկու ճառագայթները երկու անկախ անցքերի և փոխել հալված ավազանի հոսքի օրինաչափությունը։ 2-րդ տիպի համար դրա գործառույթը համարժեք է երկու էլեկտրոնային ճառագայթային եռակցմանը, նվազեցնում է եռակցման ցայտքը և անկանոն եռակցումները համապատասխան ֆոկուսային հեռավորության վրա։
Տիպ 3. Հետագայում մեծացրեք կետերի միջև հեռավորությունը և փոխեք երկու ճառագայթների էներգիայի հարաբերակցությունը, որպեսզի երկու ճառագայթներից մեկը օգտագործվի որպես ջերմության աղբյուր՝ եռակցման գործընթացի ընթացքում նախաեռակցման կամ հետեռակցման մշակում կատարելու համար, իսկ մյուս ճառագայթը՝ փոքր անցքեր առաջացնելու համար: Տիպ 3-ի դեպքում ուսումնասիրությունը պարզել է, որ երկու ճառագայթները կազմում են բանալու անցք, փոքր անցքը հեշտ չէ փլուզել, և եռակցման ժամանակ հեշտ չէ ծակոտիներ առաջացնել:
2. Եռակցման գործընթացի ազդեցությունը եռակցման որակի վրա
Հաջորդական ճառագայթային էներգիայի հարաբերակցության ազդեցությունը եռակցման կարերի ձևավորման վրա
Երբ լազերի հզորությունը 2 կՎտ է, եռակցման արագությունը 45 մմ/վ է, ապակենտրոնացման չափը՝ 0 մմ, իսկ ճառագայթի հեռավորությունը՝ 3 մմ, եռակցման մակերեսի ձևը RS-ի փոփոխության ժամանակ (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) այնպիսին է, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Երբ RS=0.50 և 2.00 են, եռակցումն ավելի մեծ չափով է փոսիկավորվում, և եռակցման եզրին ավելի շատ ցայտք կա՝ առանց կանոնավոր ձկան թեփուկների նախշեր ձևավորելու: Դա պայմանավորված է նրանով, որ երբ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը չափազանց փոքր կամ չափազանց մեծ է, լազերի էներգիան չափազանց կենտրոնացված է, ինչը հանգեցնում է լազերի անցքի ավելի լուրջ տատանումների եռակցման գործընթացի ընթացքում, և գոլորշու հետադարձ ճնշումը հանգեցնում է հալված լողավազանի մետաղի արտանետմանը և ցայտքին հալված լողավազանի մեջ. չափազանց ջերմային մուտքը հանգեցնում է հալված լողավազանի ներթափանցման խորության չափազանց մեծացմանը ալյումինե համաձուլվածքի կողմում, ինչը ձգողականության ազդեցության տակ առաջացնում է փոս: Երբ RS=0.67 և 1.50 է, եռակցման մակերեսին ձկան թեփուկների նախշը միատարր է, եռակցման ձևը՝ ավելի գեղեցիկ, և եռակցման մակերեսին տեսանելի եռակցման տաք ճաքեր, ծակոտիներ և այլ եռակցման թերություններ չկան: Տարբեր ճառագայթային էներգիայի հարաբերակցություններով RS եռակցումների լայնական հատույթի ձևերը ցույց են տրված նկարում: Եռակցումների լայնական հատույթը բնորոշ «գինու բաժակի» ձևի է, ինչը ցույց է տալիս, որ եռակցման գործընթացը իրականացվում է լազերային խորը ներթափանցման եռակցման ռեժիմով: RS-ը կարևոր ազդեցություն ունի ալյումինե համաձուլվածքի կողմում եռակցման ներթափանցման խորության P2 վրա: Երբ ճառագայթային էներգիայի հարաբերակցությունը RS=0.5 է, P2-ը կազմում է 1203.2 միկրոն: Երբ ճառագայթային էներգիայի հարաբերակցությունը RS=0.67 և 1.5 է, P2-ը զգալիորեն նվազում է, որոնք համապատասխանաբար կազմում են 403.3 միկրոն և 93.6 միկրոն: Երբ ճառագայթային էներգիայի հարաբերակցությունը RS=2 է, միացման լայնական հատույթի եռակցման ներթափանցման խորությունը կազմում է 1151.6 միկրոն:
Զուգահեռ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցության ազդեցությունը եռակցման կարերի ձևավորման վրա
Երբ լազերի հզորությունը 2.8 կՎտ է, եռակցման արագությունը՝ 33 մմ/վ, դեֆոկուսի չափը՝ 0 մմ, իսկ ճառագայթի հեռավորությունը՝ 1 մմ, եռակցման մակերեսը ստացվում է ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը փոխելով (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4): Արտաքին տեսքը ցույց է տրված նկարում: Երբ RS=2 է, եռակցման մակերեսին ձկան թեփուկների նախշը համեմատաբար անկանոն է: Մյուս հինգ տարբեր ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցություններով ստացված եռակցման մակերեսը լավ ձևավորված է, և չկան տեսանելի թերություններ, ինչպիսիք են ծակոտիները և ցայտքը: Հետևաբար, համեմատած սերիական կրկնակի ճառագայթի հետ՝լազերային եռակցում, զուգահեռ կրկնակի ճառագայթներով եռակցման մակերեսն ավելի միատարր և գեղեցիկ է։ Երբ RS=0.25 է, եռակցման մեջ կա մի փոքր փոսիկ. ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը աստիճանաբար մեծանալուն զուգընթաց (RS=0.5, 0.67 և 1.5), եռակցման մակերեսը միատարր է, և փոսիկ չի առաջանում. սակայն, երբ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը հետագայում մեծանում է (RS=1.50, 2.00), եռակցման մակերեսին կան փոսիկներ։ Երբ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը RS=0.25, 1.5 և 2 է, եռակցման լայնական հատույթի ձևը «գինու բաժակի ձև» ունի. երբ RS=0.50, 0.67 և 1 է, եռակցման լայնական հատույթի ձևը «ձագարաձև» է։ Երբ RS=4 է, եռակցման ներքևի մասում առաջանում են ոչ միայն ճաքեր, այլև որոշ ծակոտիներ եռակցման միջին և ստորին մասերում։ Երբ RS=2 է, եռակցման ներսում առաջանում են մեծ գործընթացային ծակոտիներ, բայց ճաքեր չեն առաջանում։ Երբ RS=0.5, 0.67 և 1.5 են, ալյումինե համաձուլվածքի կողմում եռակցման թափանցման խորությունը P2 ավելի փոքր է, և եռակցման լայնական հատույթը լավ ձևավորված է, և ակնհայտ եռակցման թերություններ չեն ձևավորվում: Սա ցույց է տալիս, որ զուգահեռ կրկնակի ճառագայթային լազերային եռակցման ժամանակ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը նույնպես կարևոր ազդեցություն ունի եռակցման թափանցման և եռակցման թերությունների վրա:
Զուգահեռ ճառագայթ – ճառագայթների հեռավորության ազդեցությունը եռակցման կարերի ձևավորման վրա
Երբ լազերի հզորությունը 2.8 կՎտ է, եռակցման արագությունը՝ 33 մմ/վ, դեֆոկուսի քանակը՝ 0 մմ, իսկ ճառագայթի էներգիայի հարաբերակցությունը՝ RS=0.67, փոխեք ճառագայթի հեռավորությունը (d=0.5 մմ, 1 մմ, 1.5 մմ, 2 մմ)՝ եռակցման մակերեսի ձևաբանությունը ստանալու համար, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Երբ d=0.5 մմ, 1 մմ, 1.5 մմ, 2 մմ է, եռակցման մակերեսը հարթ և հարթ է, իսկ ձևը՝ գեղեցիկ. եռակցման ձկան թեփուկների նախշը կանոնավոր և գեղեցիկ է, և չկան տեսանելի ծակոտիներ, ճաքեր և այլ թերություններ: Հետևաբար, չորս ճառագայթների հեռավորության պայմաններում եռակցման մակերեսը լավ ձևավորված է: Բացի այդ, երբ d=2 մմ է, ձևավորվում են երկու տարբեր եռակցումներ, ինչը ցույց է տալիս, որ երկու զուգահեռ լազերային ճառագայթները այլևս չեն ազդում հալված ավազանի վրա և չեն կարող ձևավորել արդյունավետ երկակի ճառագայթային լազերային հիբրիդային եռակցում: Երբ ճառագայթի հեռավորությունը 0.5 մմ է, եռակցումը «ձագարաձև» է, ալյումինե համաձուլվածքի կողմում եռակցման ներթափանցման խորությունը P2 կազմում է 712.9 միկրոն, և եռակցման ներսում ճաքեր, ծակոտիներ կամ այլ թերություններ չկան: Քանի որ ճառագայթի հեռավորությունը շարունակում է աճել, ալյումինե համաձուլվածքի կողմում եռակցման ներթափանցման խորությունը P2 զգալիորեն նվազում է: Երբ ճառագայթի հեռավորությունը 1 մմ է, ալյումինե համաձուլվածքի կողմում եռակցման ներթափանցման խորությունը կազմում է ընդամենը 94.2 միկրոն: Քանի որ ճառագայթի հեռավորությունը հետագայում մեծանում է, եռակցումը չի ստեղծում արդյունավետ ներթափանցում ալյումինե համաձուլվածքի կողմում: Հետևաբար, երբ ճառագայթի հեռավորությունը 0.5 մմ է, կրկնակի ճառագայթի վերամիավորման էֆեկտը լավագույնն է: Քանի որ ճառագայթի հեռավորությունը մեծանում է, եռակցման ջերմության մուտքը կտրուկ նվազում է, և երկճառագայթ լազերային վերամիավորման էֆեկտը աստիճանաբար վատանում է:
Եռակցման ձևաբանության տարբերությունը պայմանավորված է հալված ավազանի տարբեր հոսքով և սառեցման պնդացմամբ եռակցման գործընթացի ընթացքում: Թվային մոդելավորման մեթոդը կարող է ոչ միայն հալված ավազանի լարվածության վերլուծությունը դարձնել ավելի ինտուիտիվ, այլև նվազեցնել փորձարարական արժեքը: Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս կողային հալված ավազանի փոփոխությունները մեկ ճառագայթի, տարբեր դասավորությունների և կետերի միջև ընկած տարածության դեպքում: Հիմնական եզրակացությունները ներառում են. (1) Մեկ ճառագայթի ընթացքումլազերային եռակցումԱյս գործընթացում, հալված ավազանի անցքի խորությունը ամենախորն է, տեղի է ունենում անցքի փլուզման երևույթ, անցքի պատը անկանոն է, և անցքի պատի մոտ հոսքի դաշտի բաշխումը անհավասար է։ Հալված ավազանի հետևի մակերեսի մոտ վերհոսքը ուժեղ է, և հալված ավազանի հատակում վերհոսք կա։ Մակերեսային հալված ավազանի հոսքի դաշտի բաշխումը համեմատաբար միատարր և դանդաղ է, և հալված ավազանի լայնությունը անհավասար է խորության ուղղությամբ։ Հալված ավազանում պատի հետադարձ ճնշման պատճառով խանգարում կա կրկնակի ճառագայթի փոքր անցքերի միջև։լազերային եռակցում, 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 դեպի կրկնակի գագաթնակետային վիճակ։ Երկու գագաթների միջև կա նվազագույն արժեք, և էներգիայի խտությունը աստիճանաբար նվազում է։ (2) Երկփողանի համարլազերային եռակցում, երբ կետերի հեռավորությունը 0-0.5 մմ է, հալված ավազանի փոքր անցքերի խորությունը փոքր-ինչ նվազում է, և հալված ավազանի ընդհանուր հոսքի վարքագիծը նման է միաշերտ ճառագայթի վարքագծին։լազերային եռակցում; երբ կետերի հեռավորությունը 1 մմ-ից բարձր է, փոքր անցքերը լիովին բաժանվում են, և եռակցման գործընթացի ընթացքում երկու լազերների միջև գրեթե ոչ մի փոխազդեցություն չկա, ինչը համարժեք է երկու հաջորդական/երկու զուգահեռ միաճառագայթ լազերային եռակցման՝ 1750 Վտ հզորությամբ: Նախնական տաքացման էֆեկտ գրեթե չկա, և հալված նյութի հոսքի վարքագիծը նման է միաճառագայթ լազերային եռակցմանը: (3) Երբ կետերի հեռավորությունը 0.5-1 մմ է, փոքր անցքերի պատերի մակերեսը երկու դասավորություններում ավելի հարթ է, փոքր անցքերի խորությունը աստիճանաբար նվազում է, և հատակը աստիճանաբար բաժանվում է: Փոքր անցքերի և մակերեսային հալված նյութի հոսքի միջև եղած խանգարումը 0.8 մմ է: Ամենաուժեղը: Հաջորդական եռակցման դեպքում հալված նյութի երկարությունը աստիճանաբար մեծանում է, լայնությունը ամենամեծն է, երբ կետերի հեռավորությունը 0.8 մմ է, իսկ նախնական տաքացման էֆեկտն առավել ակնհայտ է, երբ կետերի հեռավորությունը 0.8 մմ է: Մարանգոնիի ուժի ազդեցությունը աստիճանաբար թուլանում է, և ավելի շատ մետաղական հեղուկ է հոսում հալված նյութի երկու կողմերում: Հալված նյութի լայնության բաշխումը դարձնել ավելի միատարր: Զուգահեռ եռակցման դեպքում հալված նյութի լողավազանի լայնությունը աստիճանաբար մեծանում է, իսկ երկարությունը հասնում է առավելագույնը 0.8 մմ-ի, սակայն նախնական տաքացման ազդեցություն չկա։ Մարանգոնիի ուժով մակերեսին մոտ վերահոսումը միշտ գոյություն ունի, իսկ փոքր անցքի հատակում ներքևի վերահոսումը աստիճանաբար անհետանում է։ Հատվածային հոսքի դաշտը այնքան էլ լավը չէ, որքան ուժեղ է հաջորդական եռակցման դեպքում, խանգարումը գրեթե չի ազդում հալված նյութի լողավազանի երկու կողմերում հոսքի վրա, և հալված նյութի լայնությունը անհավասարաչափ է բաշխված։
Հրապարակման ժամանակը. Հոկտեմբերի 12-2023
