Лазерлік дәнекерлеу лазерлік өңдеу технологиясын қолданудың маңызды аспектілерінің бірі, сонымен қатар 21 ғасырдағы ең көз тартарлық және перспективалы дәнекерлеу технологиясы болып табылады. Дәстүрлі дәнекерлеу әдістерімен салыстырғанда, лазерлік дәнекерлеудің көптеген артықшылықтары, жоғары дәнекерлеу сапасы және жылдам тиімділігі бар. Қазіргі уақытта лазерлік дәнекерлеу технологиясы өндірісте, ұнтақ металлургиясында, автомобиль өнеркәсібінде, электроника өнеркәсібінде, биомедицина және басқа да салаларда кеңінен қолданылуда.
Дәнекерлеу пулының қалыптасу механизміне сәйкес, лазерлік дәнекерлеудің екі негізгі дәнекерлеу механизмі бар: жылу өткізгіштік дәнекерлеу және терең ену (кішкентай тесік) дәнекерлеу. Жылу өткізгіштік дәнекерлеу кезінде пайда болатын жылу жылу беру арқылы дайындамаға таралады, сондықтан дәнекерлеу беті балқиды, негізінен булану құбылысы болмайды, бұл көбінесе төмен жылдамдықты жұқа қабырғалы компоненттерді дәнекерлеуде қолданылады. Терең балқыту дәнекерлеуі материалды буландырады және көп мөлшерде плазма түзеді. Үлкен жылудың әсерінен балқытылған пулдың алдыңғы жағында тесіктер болады. Терең ену дәнекерлеуі дайындаманы мұқият дәнекерлей алады, ал кіріс энергиясы үлкен, дәнекерлеу жылдамдығы жылдам, бұл ең кең таралған лазерлік дәнекерлеу режимі.
Лазерлік дәнекерлеу сапасына әсер ететін көптеген процесс параметрлері бар, мысалы, қуат тығыздығы, лазерлік импульстік толқын формасы, дефокустау, дәнекерлеу жылдамдығы және көмекші үрлеу газы.
1. Лазерлік қуат тығыздығы Қуат тығыздығы лазерлік өңдеудегі ең маңызды параметрлердің бірі болып табылады. Қуат тығыздығы жоғары болған кезде, беткі қабатты микросекундтық уақыт диапазонында қайнау температурасына дейін қыздыруға болады, бұл көп мөлшерде булануды тудырады. Сондықтан, жоғары қуат тығыздығы материалды кетіру өңдеуі үшін, мысалы, тесу, кесу және гравировка үшін өте тиімді. Төмен қуат тығыздығы үшін беткі температураның қайнау температурасына жетуі үшін бірнеше миллисекунд қажет, ал беткі қабат буланбас бұрын, төменгі қабат балқу температурасына жетеді, бұл жақсы балқыту дәнекерлеуін қалыптастыруға оңай. Сондықтан, жылу өткізгіштік лазерлік дәнекерлеуде қуат тығыздығының диапазоны 104-106 Вт/см2 құрайды.
2. Лазерлік импульстік толқын формасы
Лазерлік импульстік толқын формасы материалды алуды материалдың балқуынан ажыратудың маңызды параметрі ғана емес, сонымен қатар өңдеу жабдықтарының көлемі мен құнын анықтайтын негізгі параметр болып табылады. Жоғары қарқынды лазер сәулесі материалдың бетіне түскенде, материал бетінде лазерлік шағылысу энергиясының 60-90% шағылысу және жоғалту болады, әсіресе алтын, күміс, мыс, алюминий, титан және басқа материалдарда күшті шағылысу, жылдам жылу беру. Лазерлік импульстік сигнал кезінде металдың шағылысу қабілеті уақыт өте келе өзгереді. Материалдың беткі температурасы балқу температурасына дейін көтерілгенде, шағылысу тез төмендейді, ал бет балқу күйінде болғанда, шағылысу белгілі бір мәнде тұрақтанады.
3. Импульс ені Импульс ені импульсті лазерлік пісірудің маңызды параметрі болып табылады. Импульс ені ену тереңдігімен және жылу әсер ететін аймақпен анықталды. Импульс ені неғұрлым ұзын болса, жылу әсер ететін аймақ соғұрлым үлкен болады және ену тереңдігі импульс енінің 1/2 қуатымен артады. Дегенмен, импульс енінің ұлғаюы шың қуатын азайтады, сондықтан импульс енінің ұлғаюы әдетте жылу өткізгіштік пісіру үшін қолданылады, бұл кең және таяз пісіру өлшеміне әкеледі, әсіресе жұқа және қалың пластиналарды тізе пісіру үшін қолайлы. Дегенмен, шың қуатының төмендеуі артық жылу кірісіне әкеледі және әрбір материал енуді барынша арттыратын оңтайлы импульс еніне ие.
4, дефокустау лазерлік дәнекерлеу әдетте белгілі бір мөлшерде дефокустауды қажет етеді, себебі нүктелік қуат тығыздығының орталығындағы лазерлік фокус тым жоғары, тесіктерге оңай буланады. Қуат тығыздығының таралуы лазерлік фокустан алыс әрбір жазықтықта салыстырмалы түрде біркелкі. Дефокустаудың екі әдісі бар: оң дефокустау және теріс дефокустау. Егер фокустық жазықтық дайындаманың үстінде орналасса, ол оң дефокустау болып табылады; әйтпесе, ол теріс дефокустау болып табылады. Геометриялық оптика теориясына сәйкес, оң және теріс дефокустау жазықтықтары мен дәнекерлеу жазықтығы арасындағы қашықтық тең болған кезде, сәйкес жазықтықта қуат тығыздығы шамамен бірдей болады, бірақ алынған дәнекерлеу пулының нақты пішіні әртүрлі болады. Теріс дефокустау жағдайында үлкен енуді алуға болады, бұл балқытылған пулдың пайда болу процесіне байланысты.
5, дәнекерлеу жылдамдығы Дәнекерлеу жылдамдығы дәнекерлеу бетінің сапасын, енуін, жылу әсер ететін аймақты және т.б. анықтайды. Дәнекерлеу жылдамдығы уақыт бірлігіне жылу кірісіне әсер етеді. Егер дәнекерлеу жылдамдығы тым баяу болса, жылу кірісі тым үлкен болады, бұл дайындаманың жануына әкеледі. Егер дәнекерлеу жылдамдығы тым жылдам болса, жылу кірісі тым аз болады, бұл дайындаманың дәнекерлеуінің күңгірт болуына әкеледі. Дәнекерлеу жылдамдығын төмендету әдетте енуді жақсарту үшін қолданылады.
6, қосалқы үрлеу қорғаныш газы қосалқы үрлеу қорғаныш газы жоғары қуатты лазерлік дәнекерлеуде маңызды процесс болып табылады. Бір жағынан, металл материалдардың шашырауына және фокустау айнасын ластауына жол бермеу үшін; екінші жағынан, бұл дәнекерлеу процесінде пайда болатын плазманың тым көп фокусталуына жол бермеу және лазердің материалдың бетіне жетуіне жол бермеу үшін. Лазерлік дәнекерлеу процесінде балқытылған бассейнді қорғау үшін гелий, аргон, азот және басқа да газдар жиі қолданылады, осылайша дайындама дәнекерлеу техникасындағы тотығудан қорғалады. Қорғаныш газының түрі, ауа ағынының мөлшері және үрлеу бұрышы сияқты факторлар дәнекерлеу нәтижесіне үлкен әсер етеді. Әртүрлі үрлеу әдістері де дәнекерлеу сапасына белгілі бір әсер етеді.
Гелий оңай иондалмайды (иондаушы энергия жоғары), бұл лазердің тегіс өтуіне және сәуле энергиясының дайындама бетіне кедергісіз жетуіне мүмкіндік береді. Бұл лазерлік дәнекерлеуде қолданылатын ең тиімді қорғаныс газы, бірақ бағасы салыстырмалы түрде қымбат. Аргон арзанырақ және тығызырақ, сондықтан оның қорғанысы жақсырақ. Дегенмен, ол жоғары температуралы металл плазмасымен оңай иондалады, осылайша сәуленің бір бөлігін дайындамадан қорғайды, дәнекерлеудің тиімді лазерлік күшін төмендетеді, сонымен қатар дәнекерлеу жылдамдығы мен енуіне зиян келтіреді. Аргонмен қорғалған дәнекерлеу беттері гелиймен қорғалғандарға қарағанда тегіс. Азот қорғаныс газы ретінде ең арзан, бірақ ол тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеудің кейбір түрлеріне жарамайды, негізінен металлургиялық мәселелерге, мысалы, сіңіруге байланысты, кейде тізе аймағында тесіктер пайда болады.
Жаңа дәнекерлеу технологиясы ретінде лазерлік дәнекерлеу жоғары энергия тығыздығы, жоғары жылдамдық, жоғары дәлдік, терең ену және күшті бейімделу қасиеттеріне ие. Оның қолданылуы кеңейіп келеді, бұл өндіріс тиімділігін арттырып қана қоймай, сонымен қатар дәнекерлеу сапасын да жақсарта алады. Лазерлік дәнекерлеу технологиясы материалды өңдеу саласында маңызды рөл атқаратыны сөзсіз.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 28 наурыз
