Лазер гагнуур нь лазер боловсруулах технологийн хэрэглээний чухал талуудын нэг боловч 21-р зууны хамгийн анхаарал татахуйц, ирээдүйтэй гагнуурын технологи юм. Уламжлалт гагнуурын аргуудтай харьцуулахад лазер гагнуур нь олон давуу талтай, гагнуурын чанар өндөр, үр ашиг нь хурдан байдаг. Одоогийн байдлаар лазер гагнуурын технологийг үйлдвэрлэл, нунтаг металлурги, автомашины үйлдвэрлэл, электроникийн үйлдвэрлэл, биоанагаах ухаан болон бусад салбарт өргөн ашиглаж байна.
Гагнуурын цөөрмийн үүсэх механизмын дагуу лазер гагнуур нь хоёр үндсэн гагнуурын механизмтай: дулаан дамжуулалтын гагнуур болон гүн нэвтрэлтийн (жижиг нүхтэй) гагнуур. Дулаан дамжуулалтын гагнуураар үүссэн дулаан нь дулаан дамжуулалтаар ажлын хэсэгт тархдаг тул гагнуурын гадаргуу хайлдаг бөгөөд үндсэндээ ууршилтын үзэгдэл байдаггүй бөгөөд энэ нь ихэвчлэн бага хурдтай нимгэн ханатай эд ангиудыг гагнахад ашиглагддаг. Гүн хайлуулах гагнуур нь материалыг ууршуулж, их хэмжээний плазм үүсгэдэг. Их хэмжээний дулаанаас болж хайлсан цөөрмийн урд хэсэгт нүх гарна. Гүн нэвтрэлтийн гагнуур нь ажлын хэсгийг сайтар гагнах боломжтой бөгөөд оролтын энерги их, гагнуурын хурд хурдан бөгөөд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг лазер гагнуурын горим юм.
Лазер гагнуурын чанарт нөлөөлдөг олон процессын параметрүүд байдаг, тухайлбал чадлын нягтрал, лазерын импульсийн долгионы хэлбэр, фокусыг тайлах, гагнуурын хурд болон туслах үлээх хий гэх мэт.
1. Лазерын чадлын нягтрал Чадлын нягтрал нь лазер боловсруулалтын хамгийн чухал үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Чадлын нягтрал өндөр байх тусам гадаргуугийн давхаргыг микросекундын хугацааны хязгаарт буцлах цэг хүртэл халааж, их хэмжээний ууршилт үүсгэдэг. Тиймээс өндөр чадлын нягтрал нь цоолтуур, зүсэлт, сийлбэр зэрэг материалыг зайлуулах боловсруулалтад маш давуу талтай. Бага чадлын нягтралтай үед гадаргуугийн температур буцлах цэгт хүрэхэд хэдэн миллисекунд шаардлагатай бөгөөд гадаргуугийн давхарга ууршихаас өмнө доод давхарга нь хайлах цэгт хүрдэг бөгөөд энэ нь сайн хайлуулах гагнуур үүсгэхэд хялбар байдаг. Тиймээс дулаан дамжуулалтын лазер гагнуурын үед чадлын нягтралын хүрээ 104-106Вт/см2 байна.
2. Лазер импульсийн долгионы хэлбэр
Лазерын импульсийн долгионы хэлбэр нь материалыг хайлуулахаас ялгах чухал параметр төдийгүй боловсруулах тоног төхөөрөмжийн хэмжээ, өртгийг тодорхойлох гол параметр юм. Өндөр эрчимтэй лазер туяаг материалын гадаргуу руу чиглүүлэхэд материалын гадаргуу нь лазерын энергийн 60-90% -ийг тусгаж, алдах болно, ялангуяа алт, мөнгө, зэс, хөнгөн цагаан, титан болон бусад материалууд хүчтэй тусгалтай, хурдан дулаан дамжуулалттай байдаг. Лазерын импульсийн дохионы үед металлын тусгал цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг. Материалын гадаргуугийн температур хайлах цэг хүртэл нэмэгдэхэд тусгал хурдан буурч, гадаргуу хайлах төлөвт байх үед тусгал нь тодорхой утгад тогтворждог.
3. Импульсийн өргөн Импульсийн өргөн нь импульсийн лазер гагнуурын чухал параметр юм. Импульсийн өргөнийг нэвтрэлтийн гүн болон дулаанд өртсөн бүсээр тодорхойлдог. Импульсийн өргөн урт байх тусам дулаанд өртсөн бүс том болж, нэвтрэлтийн гүн нь импульсийн өргөний 1/2 хүчтэй хамт нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч импульсийн өргөний өсөлт нь оргил чадлыг бууруулдаг тул импульсийн өргөний өсөлтийг ерөнхийдөө дулаан дамжуулалтын гагнуурт ашигладаг бөгөөд энэ нь өргөн, гүехэн гагнуурын хэмжээтэй болгодог бөгөөд энэ нь ялангуяа нимгэн, зузаан хавтангийн хормой гагнуурт тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч оргил чадлыг багасгаснаар илүүдэл дулааны оролт үүсдэг бөгөөд материал бүр нэвтрэлтийг хамгийн их байлгах оновчтой импульсийн өргөнтэй байдаг.
4, лазерын фокусыг гагнах нь ихэвчлэн тодорхой хэмжээний фокусыг гагнах шаардлагатай байдаг, учир нь цэгийн төвд байрлах лазерын фокус хэт өндөр тул нүхэнд ууршихад хялбар байдаг. Лазерын фокусаас хол хавтгай бүрт чадлын нягтралын тархалт харьцангуй жигд байдаг. Фокусыг гагнах хоёр арга байдаг: эерэг фокусыг гагнах ба сөрөг фокусыг гагнах. Хэрэв фокусын хавтгай нь ажлын материалын дээгүүр байрладаг бол энэ нь эерэг фокусыг гагнах, эс тэгвээс сөрөг фокусыг гагнах явдал юм. Геометрийн оптикийн онолын дагуу эерэг ба сөрөг фокусыг гагнах хавтгай ба гагнуурын хавтгайн хоорондох зай тэнцүү үед харгалзах хавтгай дээрх чадлын нягтрал ойролцоогоор ижил боловч бодит гагнуурын усан сангийн хэлбэр өөр байна. Сөрөг фокусыг гагнах тохиолдолд хайлсан усан сан үүсэх үйл явцтай холбоотой илүү их нэвтрэлтийг олж авах боломжтой.
5, гагнуурын хурд Гагнуурын хурд нь гагнуурын гадаргуугийн чанар, нэвчилт, дулаанд өртөх бүс гэх мэтийг тодорхойлдог. Гагнуурын хурд нь нэгж хугацаанд ногдох дулааны оролтод нөлөөлнө. Хэрэв гагнуурын хурд хэт удаан байвал дулааны оролт хэт их бөгөөд энэ нь ажлын хэсгийг шатаахад хүргэдэг. Хэрэв гагнуурын хурд хэт хурдан байвал дулааны оролт хэт бага бөгөөд энэ нь ажлын хэсгийг гагнахад хүргэдэг. Нэвчилтийг сайжруулахын тулд гагнуурын хурдыг бууруулахыг ихэвчлэн ашигладаг.
6, туслах үлээх хамгаалалтын хий туслах үлээх хамгаалалтын хий нь өндөр хүчин чадалтай лазер гагнуурын чухал үйл явц юм. Нэг талаас, металл материалыг цацаж, фокуслах толин тусгалыг бохирдуулахаас урьдчилан сэргийлэх; нөгөө талаас, энэ нь гагнуурын процесст үүссэн плазмыг хэт их фокуслахаас сэргийлж, лазер нь материалын гадаргуу дээр хүрэхээс урьдчилан сэргийлэх явдал юм. Лазер гагнуурын процесст хайлсан цөөрмийг хамгаалахын тулд гелий, аргон, азот болон бусад хийг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд ингэснээр ажлын хэсгийг гагнуурын инженерчлэлд исэлдэлтээс хамгаалдаг. Хамгаалалтын хийн төрөл, агаарын урсгалын хэмжээ, үлээх өнцөг зэрэг хүчин зүйлүүд нь гагнуурын үр дүнд ихээхэн нөлөөлдөг. Өөр өөр үлээх аргууд нь гагнуурын чанарт тодорхой нөлөө үзүүлдэг.
Гели амархан ионждоггүй (ионжуулах энерги өндөртэй) тул лазер жигд өнгөрч, цацрагийн энерги ажлын хэсгийн гадаргууд саадгүй хүрэх боломжийг олгодог. Энэ нь лазер гагнуурт ашиглагддаг хамгийн үр дүнтэй хамгаалалтын хий боловч үнэ нь харьцангуй үнэтэй байдаг. Аргон нь хямд бөгөөд нягтрал сайтай тул илүү сайн хамгаалалттай. Гэсэн хэдий ч өндөр температурт металлын плазмаар амархан ионждог тул цацрагийн нэг хэсгийг ажлын хэсгээс хамгаалж, гагнуурын үр дүнтэй лазерын хүчийг бууруулж, гагнуурын хурд болон нэвтрэлтийг гэмтээдэг. Аргоноор хамгаалагдсан гагнуурын гадаргуу нь гелиэр хамгаалагдсанаас илүү гөлгөр байдаг. Азот нь хамгаалалтын хий учраас хамгийн хямд боловч зарим төрлийн зэвэрдэггүй ган гагнуурт тохиромжгүй бөгөөд голчлон шингээлт гэх мэт металлургийн асуудлуудаас болж заримдаа тохойн бүсэд нүх сүв үүсгэдэг.
Шинэ гагнуурын технологи болох лазер гагнуур нь өндөр энергийн нягтрал, өндөр хурд, өндөр нарийвчлал, гүн нэвтрэлт, хүчтэй дасан зохицох чадварын шинж чанартай. Үүний хэрэглээ улам бүр өргөн хүрээтэй болж байгаа нь үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлэхээс гадна гагнуурын чанарыг сайжруулж чадна. Лазер гагнуурын технологи нь материал боловсруулах салбарт илүү чухал үүрэг гүйцэтгэх нь гарцаагүй.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 3-р сарын 28
