Laser eta materialen arteko elkarrekintzak fenomeno eta ezaugarri fisiko asko dakartza. Hurrengo hiru artikuluetan laser bidezko soldadura-prozesuarekin lotutako hiru fenomeno fisiko gakoak aurkeztuko dira, lankideei ezagutza argiagoa izan dezaten.laser bidezko soldadura prozesua: laser xurgapen-tasa eta egoera, plasma eta giltza-zulo efektu aldaketak banatuta. Oraingoan, laser eta materialen egoera aldaketen eta xurgapen-tasaren arteko erlazioa eguneratuko dugu.
Laser eta materialen arteko elkarrekintzak eragindako materiaren egoera-aldaketak
Metalezko materialen laser prozesatzea efektu fototermikoen prozesamendu termikoan oinarritzen da batez ere. Laser irradiazioa materialaren gainazalean aplikatzen denean, materialaren azaleran hainbat aldaketa gertatuko dira potentzia-dentsitate desberdinetan. Aldaketa hauek gainazaleko tenperaturaren igoera, urtzea, lurruntzea, giltza-zuloen eraketa eta plasma sortzea dira. Gainera, materialaren azaleraren egoera fisikoaren aldaketek asko eragiten dute materialaren laser-xurgapena. Potentzia-dentsitatea eta ekintza-denbora handitzean, metalezko materialak egoera-aldaketa hauek izango ditu:
Noizlaser potentziadentsitatea baxua da (<10 ^ 4w/cm ^ 2) eta irradiazio-denbora laburra da, metalak xurgatzen duen laser energiak materialaren tenperatura gainazaletik barrura igotzea soilik eragin dezake, baina fase solidoa aldatu gabe geratzen da. . Batez ere, piezak errekuzitzeko eta faseen eraldaketa gogortzeko tratamendurako erabiltzen da, erremintak, engranajeak eta errodamenduak dira gehiengoa;
Laser potentzia-dentsitatea handituz (10 ^ 4-10 ^ 6w/cm ^ 2) eta irradiazio denbora luzatzearekin, materialaren gainazala pixkanaka urtzen da. Sarrerako energia handitzen den heinean, likido-solido interfazea pixkanaka materialaren zati sakonrantz mugitzen da. Prozesu fisiko hau metalen gainazaleko birfusiorako, aleaziorako, estaldurarako eta eroankortasun termikorako soldadurako erabiltzen da batez ere.
Potentzia-dentsitatea gehiago handituz (>10 ^ 6w/cm ^ 2) eta laser bidezko ekintza-denbora luzatuz, materialaren gainazala urtu ez ezik, lurrundu egiten da, eta lurrundutako substantziak materialaren gainazaletik gertu biltzen dira eta ahul ionizatu egiten dira plasma bat sortzeko. Plasma mehe honek materialari laserra xurgatzen laguntzen dio; Lurruntze eta hedapenaren presiopean, gainazala likidoa deformatu eta hobiak eratzen ditu. Etapa hau laser bidezko soldadurarako erabil daiteke, normalean 0,5 mm-ko mikrokonexioen eroankortasun termikoko soldaduran.
Potentzia-dentsitatea gehiago handituz (>10 ^ 7w/cm ^ 2) eta irradiazio-denbora luzatuz, materialaren gainazalak lurruntze handia jasaten du, ionizazio-maila handiko plasma bat osatuz. Plasma trinko honek blindaje-efektua du laserrean, eta asko murrizten du laserren materialaren intzidentziaren energia-dentsitatea. Aldi berean, lurrun-erreakzio-indar handi baten azpian, zulo txikiak, normalean giltza-zulo gisa ezagutzen direnak, urtutako metalaren barruan sortzen dira, giltza-zuloen existentzia onuragarria da materialak laserra xurgatzeko, eta fase hau laser fusio sakonerako erabil daiteke. soldadura, ebaketa eta zulaketa, kolpeen gogortzea, etab.
Baldintza ezberdinetan, material metaliko desberdinetan laser irradiazioaren uhin-luzera ezberdinek potentzia-dentsitate-balio zehatzak lortuko dituzte etapa bakoitzean.
Materialek laserra xurgatzeari dagokionez, materialen lurruntzea muga bat da. Materiala lurruntzerik jasaten ez denean, fase solidoan zein likidoan, bere laserren xurgapena astiro aldatzen da gainazaleko tenperatura igotzean; Materiala lurrundu eta plasma eta giltza-zuloak eratzen direnean, materialaren laser xurgapena bat-batean aldatuko da.
2. Irudian ikusten den bezala, laserren gainazaleko materialaren xurgapen-tasa laser bidezko soldadura garaian laser potentzia-dentsitatearen eta materialaren gainazaleko tenperaturaren arabera aldatzen da. Materiala urtzen ez denean, materialaren xurgapen-tasa laserra poliki-poliki handitzen da materialaren gainazaleko tenperatura igotzean. Potentzia-dentsitatea (10 ^ 6w/cm ^ 2) baino handiagoa denean, materiala bortizki lurruntzen da, giltza-zulo bat osatuz. Laserra giltza-zuloan sartzen da hainbat isla eta xurgapenerako, eta ondorioz, materialaren xurgapen-tasa nabarmen handitzen da laserra eta urtze-sakonera nabarmen handitzen da.
Metalezko materialen laserra xurgatzea – Uhin-luzera
Goiko irudiak giro-tenperaturan erabili ohi diren metalen islagarritasunaren, xurgantziaren eta uhin-luzeraren arteko erlazio-kurba erakusten du. Eskualde infragorrian, xurgapen-abiadura gutxitzen da eta erreflektibitatea handitzen da uhin-luzera handitzean. Metal gehienek biziki islatzen dute 10,6 um (CO2) uhin-luzerako argi infragorria, eta ahulki islatzen dute 1,06 um (1060 nm) uhin-luzerako argi infragorria. Metalezko materialek xurgapen-tasa handiagoak dituzte uhin-luzera motzeko laserretarako, hala nola argi urdina eta berdea.
Material metalikoek laserren xurgapena - Materialaren tenperatura eta laserren energia-dentsitatea
Aluminio aleazio adibide gisa hartuta, materiala solidoa denean, laser xurgapen-tasa % 5-7 ingurukoa da, likidoaren xurgapen-tasa % 25-35 artekoa da eta giltza-zulo egoeran % 90etik gora irits daiteke.
Laserraren materialaren xurgapen-tasa handitzen da tenperatura handitu ahala. Material metalikoen xurgapen-tasa giro-tenperaturan oso baxua da. Tenperatura urtze puntutik gertu igotzen denean, bere xurgapen-tasa % 40 ~ % 60ra irits daiteke. Tenperatura irakite-puntutik hurbil badago, bere xurgapen-tasa %90era irits daiteke.
Material metalikoek laserra xurgatzea - Gainazalaren egoera
Ohiko xurgapen-tasa metalezko gainazal leun baten bidez neurtzen da, baina laser beroketaren aplikazio praktikoetan, normalean, islapen handiko zenbait materialren xurgapen-tasa handitu behar da (aluminioa, kobrea) isla handiak eragindako soldadura faltsuak saihesteko;
Metodo hauek erabil daitezke:
1. Gainazaleko aurretratamendu-prozesu egokiak hartzeak laserren isladagarritasuna hobetzeko: prototipoen oxidazioa, harea-zehaztapena, laser bidezko garbiketa, nikel-estaldura, estainua, grafito-estaldura eta abar materialaren xurgapen-tasa hobetu dezake;
Nukleoa materialaren gainazalaren zimurtasuna areagotzea da (laser islada eta xurgapen anitzetarako lagungarria dena), baita xurgapen-tasa handiko estaldura-materiala handitzea ere. Laser energia xurgatu eta xurgapen-tasa handiko materialen bidez urtuz eta hegaztizatuz, laser beroa oinarrizko materialari transmititzen zaio materialaren xurgapen-tasa hobetzeko eta islapen handiko fenomenoak eragindako soldadura birtuala murrizteko.
Argitalpenaren ordua: 2023-11-23
