Кафшери лазерӣ яке аз ҷанбаҳои муҳими татбиқи технологияи коркарди лазерӣ, балки инчунин технологияи ҷолибтарин ва умедбахштарини кафшер дар асри 21 мебошад. Дар муқоиса бо усулҳои анъанавии кафшер, кафшери лазерӣ бартариҳои зиёд, сифати баландтари кафшер ва самаранокии тезтар дорад. Дар айни замон, технологияи кафшери лазерӣ дар истеҳсолот, металлургияи хокагӣ, саноати автомобилсозӣ, саноати электроника, биотиб ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешавад.
Мувофиқи механизми ташаккули ҳавзи кафшер, кафшери лазерӣ ду механизми асосии кафшер дорад: кафшери гармигузаронӣ ва кафшери чуқури воридшавӣ (сӯрохиҳои хурд). Гармие, ки ҳангоми кафшери гармигузаронӣ ба вуҷуд меояд, тавассути интиқоли гармӣ ба қисмати корӣ паҳн мешавад, то сатҳи кафшер об шавад, асосан падидаи бухоршавӣ вуҷуд надорад, ки аксар вақт дар кафшери ҷузъҳои девори тунуки пастсуръат истифода мешавад. Кафшери амиқ маводро бухор мекунад ва миқдори зиёди плазмаро ташкил медиҳад. Аз сабаби гармии зиёд, дар қисми пеши ҳавзи гудохта сӯрохиҳо хоҳанд буд. Кафшери чуқури воридшавӣ метавонад қисмати кориро пурра кафшер кунад ва энергияи вуруд калон ва суръати кафшер зуд бошад, ки маъмултарин усули кафшери лазерӣ мебошад.
Параметрҳои зиёди равандҳо ба сифати кафшери лазерӣ таъсир мерасонанд, ба монанди зичии қувва, шакли мавҷи импулси лазер, дефокус, суръати кафшер ва гази ёрирасон.
1. Зичии қувваи лазер Зичии қувваи барқ яке аз параметрҳои муҳимтарин дар коркарди лазерӣ мебошад. Бо зичии қувваи баландтар, қабати рӯизаминӣ метавонад дар доираи вақти микросония то нуқтаи ҷӯшидан гарм карда шавад ва миқдори зиёди бухоршавӣ ба вуҷуд ояд. Аз ин рӯ, зичии қувваи баланд барои коркарди тозакунии мавод, ба монанди сӯрохкунӣ, буридан ва кандакорӣ хеле муфид аст. Барои зичии қувваи паст, барои расидан ба нуқтаи ҷӯшидан ба ҳарорати рӯизаминӣ якчанд миллисония лозим аст ва пеш аз бухоршавии қабати рӯизаминӣ, қабати поёнӣ ба нуқтаи обшавӣ мерасад, ки ин кафшери хуби омезишро ба осонӣ ташкил медиҳад. Аз ин рӯ, дар кафшери лазерии гармигузаронӣ, диапазони зичии қувваи барқ 104-106 Вт/см2 аст.
2. Шакли мавҷи импулси лазерӣ
Шакли мавҷи импулси лазерӣ на танҳо параметри муҳим барои фарқ кардани хориҷ кардани мавод аз обшавии мавод, балки параметри калидӣ барои муайян кардани ҳаҷм ва арзиши таҷҳизоти коркард мебошад. Вақте ки нури лазерии шиддати баланд ба сатҳи мавод равона мешавад, сатҳи мавод 60 ~ 90% энергияи инъикос ва талафоти лазерӣ, махсусан тилло, нуқра, мис, алюминий, титан ва дигар маводҳоро, инъикоси қавӣ ва интиқоли зуди гармӣ хоҳад дошт. Инъикоси металл ҳангоми сигнали импулси лазерӣ бо мурури замон тағйир меёбад. Вақте ки ҳарорати сатҳи мавод ба нуқтаи обшавӣ баланд мешавад, инъикос зуд коҳиш меёбад ва вақте ки сатҳ дар ҳолати обшавӣ аст, инъикос дар арзиши муайян устувор мешавад.
3. Паҳнои импулс Паҳнои импулс параметри муҳими кафшери лазерии импулсӣ мебошад. Паҳнои импулс аз рӯи умқи воридшавӣ ва минтақаи гармии таъсирбахш муайян карда мешуд. Ҳар қадар паҳнои импулс дарозтар бошад, минтақаи гармии таъсирбахш ҳамон қадар калонтар мешавад ва умқи воридшавӣ бо 1/2 қувваи паҳнои импулс зиёд мешавад. Аммо, афзоиши паҳнои импулс қувваи қулларо кам мекунад, аз ин рӯ, афзоиши паҳнои импулс одатан барои кафшери гармигузаронӣ истифода мешавад, ки дар натиҷа андозаи васеъ ва наонқадар чуқури кафшер ба вуҷуд меояд, ки махсусан барои кафшери даврии табақҳои тунук ва ғафс мувофиқ аст. Аммо, қувваи пасти қулла боиси воридшавии аз ҳад зиёди гармӣ мегардад ва ҳар як мавод паҳнои оптималии импулс дорад, ки воридшавиро ба ҳадди аксар мерасонад.
4, кафшери дефокусии лазерӣ одатан миқдори муайяни дефокусро талаб мекунад, зеро фокуси лазерӣ дар маркази зичии қувваи нуқта хеле баланд аст ва ба осонӣ ба сӯрохиҳо бухор мешавад. Тақсимоти зичии қудрат дар ҳар як сатҳ дур аз фокуси лазерӣ нисбатан яксон аст. Ду усули дефокускунӣ мавҷуданд: дефокуси мусбат ва дефокуси манфӣ. Агар сатҳӣ фокусӣ дар болои қисми корӣ ҷойгир бошад, он дефокуси мусбат аст; дар акси ҳол, он дефокуси манфӣ аст. Мувофиқи назарияи оптикаи геометрӣ, вақте ки масофа байни сатҳҳои дефокуси мусбат ва манфӣ ва сатҳӣ кафшер баробар аст, зичии қудрат дар сатҳӣ мувофиқ тақрибан якхела аст, аммо шакли воқеии ҳавзи кафшерии бадастомада фарқ мекунад. Дар ҳолати дефокуси манфӣ, воридшавии бештар ба даст овардан мумкин аст, ки бо раванди ташаккули ҳавзи гудохта алоқаманд аст.
5, суръати кафшер Суръати кафшер сифати сатҳи кафшер, воридшавӣ, минтақаи таъсири гармӣ ва ғайраро муайян мекунад. Суръати кафшер ба вуруди гармӣ дар як воҳиди вақт таъсир мерасонад. Агар суръати кафшер хеле суст бошад, вуруди гармӣ хеле калон аст, ки боиси сӯхтани қисмати корӣ мегардад. Агар суръати кафшер хеле тез бошад, вуруди гармӣ хеле хурд аст, ки боиси ношаффофии кафшери қисмати корӣ мегардад. Кам кардани суръати кафшер одатан барои беҳтар кардани воридшавӣ истифода мешавад.
6, гази муҳофизатии ёрирасони дамзанӣ бо гази муҳофизатии дамзанӣ як раванди муҳим дар кафшери лазерии баландқувват аст. Аз як тараф, пешгирӣ аз пошидан ва ифлос кардани оинаи фокусӣ аз ҷониби маводҳои металлӣ; аз тарафи дигар, пешгирӣ аз фокуси аз ҳад зиёди плазмаи ҳосилшуда дар раванди кафшер ва пешгирӣ аз расидани лазер ба сатҳи мавод аст. Дар раванди кафшери лазерӣ, аксар вақт газҳои гелий, аргон, нитроген ва дигар газҳо барои муҳофизат кардани ҳавзи гудохта истифода мешаванд, то ки қисми корӣ аз оксидшавӣ дар муҳандисии кафшер муҳофизат карда шавад. Омилҳо ба монанди намуди гази муҳофизатӣ, андозаи ҷараёни ҳаво ва кунҷи дамзанӣ ба натиҷаи кафшер таъсири калон мерасонанд. Усулҳои гуногуни дамзанӣ низ ба сифати кафшер таъсири муайяне мерасонанд.
Гелий ба осонӣ ионизатсия намешавад (он дорои энергияи баланди ионизатсия аст), ки ба лазер имкон медиҳад, ки ҳамвор гузарад ва энергияи шуоъ ба сатҳи кор бемамониат бирасад. Ин самараноктарин гази муҳофизатӣ аст, ки дар кафшери лазерӣ истифода мешавад, аммо нархаш нисбатан гарон аст. Аргон арзонтар ва зичтар аст, аз ин рӯ он муҳофизати беҳтар дорад. Аммо, он бо плазмаи металлии ҳарорати баланд ба осонӣ ионизатсия мешавад, ки бо ин роҳ қисми шуоъро аз кор муҳофизат мекунад ва қувваи муассири лазерии кафшерро кам мекунад, аммо инчунин ба суръати кафшер ва воридшавӣ зарар мерасонад. Сатҳҳои кафшерҳое, ки бо аргон муҳофизат карда мешаванд, нисбат ба онҳое, ки бо гелий муҳофизат карда мешаванд, ҳамвортаранд. Нитроген ҳамчун гази муҳофизатӣ арзонтарин аст, аммо он барои баъзе намудҳои кафшери пӯлоди зангногир мувофиқ нест, асосан аз сабаби мушкилоти металлургӣ, ба монанди ҷаббида, ки баъзан дар минтақаи лап сӯрохиҳо ба вуҷуд меорад.
Ҳамчун як технологияи нави кафшер, кафшери лазерӣ хусусиятҳои зичии баланди энергия, суръати баланд, дақиқии баланд, воридшавии амиқ ва мутобиқшавии қавӣ дорад. Истифодаи он рӯз аз рӯз васеътар мешавад, ки на танҳо самаранокии истеҳсолотро беҳтар мекунад, балки сифати кафшерро низ беҳтар мекунад. Технологияи кафшери лазерӣ бешубҳа дар соҳаи коркарди мавод нақши муҳимтар хоҳад бозид.
Вақти нашр: 28 марти соли 2023
