Лазердик ширетүү лазердик иштетүү технологиясын колдонуунун маанилүү аспектилеринин бири, ошондой эле 21-кылымдагы эң көз жоосун алган жана келечектүү ширетүү технологиясы болуп саналат. Салттуу ширетүү ыкмаларына салыштырмалуу лазердик ширетүү көптөгөн артыкчылыктарга, жогорку ширетүү сапатына жана тезирээк натыйжалуулукка ээ. Учурда лазердик ширетүү технологиясы өндүрүштө, порошок металлургиясында, автомобиль өнөр жайында, электроника өнөр жайында, биомедицина жана башка тармактарда кеңири колдонулуп келет.
Ширетүүчү бассейндин пайда болуу механизмине ылайык, лазердик ширетүүнүн эки негизги ширетүү механизми бар: жылуулук өткөрүмдүүлүк менен ширетүү жана терең кирүү (кичинекей тешик) менен ширетүү. Жылуулук өткөрүмдүүлүк менен ширетүүдөн пайда болгон жылуулук жылуулук берүү аркылуу жумуш бөлүккө таркатылат, ошондуктан ширетүүнүн бети эрийт, негизинен буулануу кубулушу жок, бул көбүнчө төмөнкү ылдамдыктагы жука дубалдуу компоненттерди ширетүүдө колдонулат. Терең эритүүчү ширетүү материалды буулантат жана көп өлчөмдөгү плазманы пайда кылат. Чоң жылуулуктан улам, эритилген бассейндин алдыңкы учунда тешиктер болот. Терең кирүү менен ширетүү жумуш бөлүктү толугу менен ширете алат жана киргизүү энергиясы чоң, ширетүү ылдамдыгы тез, бул эң кеңири колдонулган лазердик ширетүү режими.
Лазердик ширетүүнүн сапатына таасир этүүчү көптөгөн процесстик параметрлер бар, мисалы, кубаттуулуктун тыгыздыгы, лазердик импульстун толкун формасы, дефокустоо, ширетүү ылдамдыгы жана кошумча үйлөмө газ.
1. Лазердик кубаттуулуктун тыгыздыгы Кубаттуулуктун тыгыздыгы лазердик иштетүүдөгү эң маанилүү параметрлердин бири болуп саналат. Кубаттуулуктун тыгыздыгы жогору болгондо, беттик катмар микросекунддук убакыт аралыгында кайноо температурасына чейин ысытылышы мүмкүн, бул көп өлчөмдө бууланууга алып келет. Ошондуктан, жогорку кубаттуулуктун тыгыздыгы тешүү, кесүү жана гравировка сыяктуу материалдарды алып салуу процесстери үчүн абдан пайдалуу. Төмөнкү кубаттуулуктун тыгыздыгы үчүн беттик температура кайноо температурасына жетүү үчүн бир нече миллисекунд талап кылынат, ал эми беттик катмар бууланганга чейин, астыңкы катмар эрүү температурасына жетет, бул жакшы эритүүчү ширетүүнү түзүүгө оңой. Ошондуктан, жылуулук өткөрүмдүүлүк лазердик ширетүүдө кубаттуулуктун тыгыздык диапазону 104-106 Вт/см2 түзөт.
2. Лазердик импульстук толкун формасы
Лазердик импульстук толкун формасы материалды алып салууну материалдын эришинен айырмалоочу маанилүү параметр гана эмес, ошондой эле иштетүүчү жабдуулардын көлөмүн жана баасын аныктоочу негизги параметр болуп саналат. Жогорку интенсивдүү лазер нуру материалдын бетине тийгенде, материалдын бетинде лазердик энергиянын 60-90% чагылышы жана жоголушу болот, айрыкча алтын, күмүш, жез, алюминий, титан жана башка материалдарда күчтүү чагылышы жана тез жылуулук алмашуусу болот. Лазердик импульстук сигнал учурунда металлдын чагылышы убакыттын өтүшү менен өзгөрүп турат. Материалдын бетинин температурасы эрүү температурасына көтөрүлгөндө, чагылышы тездик менен төмөндөйт жана бет эрүү абалында болгондо, чагылышы белгилүү бир мааниде турукташат.
3. Импульстун туурасы Импульстун туурасы импульстук лазердик ширетүүнүн маанилүү параметри болуп саналат. Импульстун туурасы кирүү тереңдиги жана жылуулук таасир этүүчү зона менен аныкталган. Импульстун туурасы канчалык узун болсо, жылуулук таасир этүүчү зона ошончолук чоң болот жана кирүү тереңдиги импульстун туурасынын 1/2 кубаттуулугу менен жогорулаган. Бирок, импульстун туурасынын көбөйүшү чоку кубаттуулугун азайтат, ошондуктан импульстун туурасынын көбөйүшү, адатта, жылуулук өткөрүмдүүлүк ширетүү үчүн колдонулат, натыйжада кең жана тайыз ширетүүчү өлчөмдө болот, айрыкча жука жана калың пластиналарды тизе менен ширетүү үчүн ылайыктуу. Бирок, чоку кубаттуулугунун төмөндүгү ашыкча жылуулук киргизүүгө алып келет жана ар бир материал кирүүнү максималдуу түрдө жогорулатуучу оптималдуу импульстун туурасына ээ.
4, дефокустоо лазердик ширетүү адатта белгилүү бир дефокустоону талап кылат, анткени тактын борборундагы лазердик фокус өтө жогору болгондуктан, тешиктерге оңой бууланып кетиши мүмкүн. Лазердик фокустан алыс ар бир тегиздикте кубаттуулуктун тыгыздыгынын бөлүштүрүлүшү салыштырмалуу бирдей. Дефокустоонун эки ыкмасы бар: оң дефокустоо жана терс дефокустоо. Эгерде фокустук тегиздик даяр бөлүктүн үстүндө жайгашкан болсо, анда ал оң дефокустоо болуп саналат; болбосо, ал терс дефокустоо болуп саналат. Геометриялык оптика теориясына ылайык, оң жана терс дефокустоо тегиздиктери менен ширетүү тегиздигинин ортосундагы аралык бирдей болгондо, тиешелүү тегиздиктеги кубаттуулук тыгыздыгы болжол менен бирдей болот, бирок алынган ширетүүчү бассейндин формасы ар башка болот. Терс дефокустоо учурунда, эритилген бассейндин пайда болуу процессине байланыштуу чоңураак кирүүгө болот.
5, ширетүү ылдамдыгы Ширетүү ылдамдыгы ширетүү бетинин сапатын, кирүүсүн, жылуулуктун таасир этүүчү зонасын ж.б. аныктайт. Ширетүү ылдамдыгы убакыт бирдигине жылуулуктун киришине таасир этет. Эгерде ширетүү ылдамдыгы өтө жай болсо, жылуулуктун кириши өтө чоң болуп, жумуш бөлүкчөсүнүн күйүп кетишине алып келет. Эгерде ширетүү ылдамдыгы өтө тез болсо, жылуулуктун кириши өтө аз болуп, жумуш бөлүкчөсүнүн ширетилиши тунук болбой калат. Ширетүү ылдамдыгын азайтуу, адатта, кирүүсүн жакшыртуу үчүн колдонулат.
6, кошумча үйлөтүүчү коргоочу газ кошумча үйлөтүүчү коргоочу газ жогорку кубаттуулуктагы лазердик ширетүүдөгү маанилүү процесс болуп саналат. Бир жагынан, металл материалдардын чачырашына жана фокустоочу күзгүнү булгашына жол бербөө үчүн; экинчи жагынан, ширетүү процессинде пайда болгон плазманын өтө көп фокусталышына жол бербөө жана лазердин материалдын бетине жетишине жол бербөө үчүн. Лазердик ширетүү процессинде эритилген көлмөнү коргоо үчүн гелий, аргон, азот жана башка газдар көп колдонулат, ошентип, ширетүү инженериясында жумушчу бөлүк кычкылдануудан корголот. Коргоочу газдын түрү, аба агымынын өлчөмү жана үйлөтүү бурчу сыяктуу факторлор ширетүүнүн натыйжасына чоң таасир этет. Ар кандай үйлөтүү ыкмалары да ширетүүнүн сапатына белгилүү бир таасирин тийгизет.
Гелий оңой иондошпойт (ал жогорку иондоштуруучу энергияга ээ), бул лазердин жылмакай өтүшүнө жана нур энергиясынын жумуш бөлүкчөсүнүн бетине тоскоолдуксуз жетүүгө мүмкүндүк берет. Бул лазердик ширетүүдөгү эң натыйжалуу коргоочу газ, бирок баасы салыштырмалуу кымбат. Аргон арзаныраак жана тыгызыраак, ошондуктан ал жакшыраак коргоого ээ. Бирок, ал жогорку температурадагы металл плазмасы менен оңой иондошот, ошентип нурдун бир бөлүгүн жумуш бөлүкчөсүнөн коргойт, ширетүүнүн эффективдүү лазердик күчүн төмөндөтөт, бирок ошондой эле ширетүү ылдамдыгына жана кирүүсүнө зыян келтирет. Аргон менен корголгон ширетүүчү беттер гелий менен корголгондорго караганда жылмакайыраак. Азот коргоочу газ катары эң арзан, бирок ал дат баспас болоттон жасалган ширетүүнүн кээ бир түрлөрү үчүн ылайыктуу эмес, негизинен металлургиялык көйгөйлөргө, мисалы, сиңирүүгө байланыштуу, ал кээде дөңгөлөк зонасында тешикчелерди пайда кылат.
Жаңы ширетүү технологиясы катары лазердик ширетүү жогорку энергия тыгыздыгы, жогорку ылдамдык, жогорку тактык, терең кирүү жана күчтүү адаптациялуулук мүнөздөмөлөрүнө ээ. Анын колдонулушу барган сайын кеңири болуп, өндүрүштүн натыйжалуулугун гана эмес, ширетүүнүн сапатын да жакшырта алат. Лазердик ширетүү технологиясы материалдарды иштетүү тармагында маанилүү ролду ойнойт.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 28-марты
