ლაზერული შედუღება შეიძლება განხორციელდეს უწყვეტი ან იმპულსური ლაზერული გენერატორის გამოყენებით. ლაზერული შედუღების პრინციპი შეიძლება დაიყოს თბოგამტარ შედუღებად და ლაზერულ ღრმა დნობის შედუღებად. 104~105 ვტ/სმ2-ზე ნაკლები სიმძლავრის სიმკვრივე წარმოადგენს თბოგამტარ შედუღებას, ამ დროს დნობის სიღრმე და შედუღების სიჩქარე დაბალია; როდესაც სიმძლავრის სიმკვრივე 105~107 ვტ/სმ2-ზე მეტია, სითბოს ზემოქმედებით ლითონის ზედაპირი ჩაზნექილია „საკვანძო ხვრელებად“, რაც ქმნის ღრმა დნობის შედუღებას, რომელსაც ახასიათებს სწრაფი შედუღების სიჩქარე და სიღრმისა და სიგანის დიდი თანაფარდობა.
დღეს ჩვენ ძირითადად განვიხილავთ ლაზერული ღრმა შედუღების ხარისხზე მოქმედ ძირითად ფაქტორებს.
1. ლაზერული ენერგია
ლაზერული ღრმა შედუღების დროს ლაზერის სიმძლავრე აკონტროლებს როგორც შეღწევადობის სიღრმეს, ასევე შედუღების სიჩქარეს. შედუღების სიღრმე პირდაპირ კავშირშია სხივის სიმძლავრის სიმკვრივესთან და არის დაცემული სხივის სიმძლავრისა და სხივის ფოკუსური წერტილის ფუნქცია. ზოგადად, გარკვეული დიამეტრის ლაზერული სხივისთვის, შეღწევადობის სიღრმე იზრდება სხივის სიმძლავრის ზრდასთან ერთად.
2. ფოკუსური წერტილი
სხივის წერტილის ზომა ლაზერული შედუღების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ცვლადია, რადგან ის განსაზღვრავს სიმძლავრის სიმკვრივეს. თუმცა, მისი გაზომვა მაღალი სიმძლავრის ლაზერებისთვის გამოწვევას წარმოადგენს, თუმცა არსებობს არაპირდაპირი გაზომვის მრავალი ტექნიკა.
სხივის ფოკუსის დიფრაქციული ზღვრული წერტილის ზომის გამოთვლა შესაძლებელია დიფრაქციის თეორიის მიხედვით, თუმცა, ცუდი ფოკუსური არეკვლის არსებობის გამო, წერტილის ფაქტობრივი ზომა აღემატება გამოთვლილ მნიშვნელობას. გაზომვის უმარტივესი მეთოდია იზოტემპერატურული პროფილის მეთოდი, რომელიც ზომავს კეროვანი წერტილის დიამეტრს და პერფორაციას მას შემდეგ, რაც სქელი ქაღალდი დაიწვება და პოლიპროპილენის ფირფიტაში გაივლის. ეს მეთოდი გაზომვის პრაქტიკის საშუალებით ახერხებს ლაზერის სიმძლავრის ზომისა და სხივის მოქმედების დროის დაუფლებას.
3. დამცავი გაზი
ლაზერული შედუღების პროცესში ხშირად გამოიყენება დამცავი აირები (ჰელიუმი, არგონი, აზოტი) გამდნარი აუზის დასაცავად, რაც ხელს უშლის სამუშაო ნაწილის დაჟანგვას შედუღების პროცესში. დამცავი აირის გამოყენების მეორე მიზეზი არის ფოკუსირების ლინზის დაცვა ლითონის ორთქლით დაბინძურებისა და სითხის წვეთებით გაფრქვევისგან. განსაკუთრებით მაღალი სიმძლავრის ლაზერული შედუღების დროს, გამონაბოლქვი ძალიან ძლიერი ხდება, ამიტომ აუცილებელია ლინზის დაცვა. დამცავი აირის მესამე ეფექტი ის არის, რომ ის ძალიან ეფექტურია მაღალი სიმძლავრის ლაზერული შედუღებით წარმოქმნილი პლაზმური დამცავი ფენის გაფანტვაში. ლითონის ორთქლი შთანთქავს ლაზერის სხივს და იონიზდება პლაზმურ ღრუბელში. ლითონის ორთქლის გარშემო დამცავი აირი ასევე იონიზდება სითბოს გამო. თუ ძალიან ბევრი პლაზმაა, ლაზერის სხივი რატომღაც შთანთქავს პლაზმას. მეორე ენერგიის სახით, პლაზმა არსებობს სამუშაო ზედაპირზე, რაც შედუღების სიღრმეს უფრო არაღრმას და შედუღების აუზის ზედაპირს უფრო ფართოს ხდის.
როგორ ავირჩიოთ სწორი დამცავი გაზი?
4. შთანთქმის მაჩვენებელი
მასალის ლაზერული შთანთქმა დამოკიდებულია მასალის ზოგიერთ მნიშვნელოვან თვისებაზე, როგორიცაა შთანთქმის სიჩქარე, არეკვლის უნარი, თბოგამტარობა, დნობის ტემპერატურა და აორთქლების ტემპერატურა. ყველა ფაქტორს შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია შთანთქმის სიჩქარე.
ლაზერული სხივის მიერ მასალის შთანთქმის სიჩქარეზე ორი ფაქტორი მოქმედებს. პირველი არის მასალის წინააღმდეგობის კოეფიციენტი. დადგინდა, რომ მასალის შთანთქმის სიჩქარე პროპორციულია წინააღმდეგობის კოეფიციენტის კვადრატული ფესვისა და წინააღმდეგობის კოეფიციენტი იცვლება ტემპერატურასთან ერთად. მეორეც, მასალის ზედაპირის მდგომარეობას (ან დამუშავებას) მნიშვნელოვანი გავლენა აქვს სხივის შთანთქმის სიჩქარეზე, რაც მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს შედუღების ეფექტზე.
5. შედუღების სიჩქარე
შედუღების სიჩქარე დიდ გავლენას ახდენს შეღწევადობის სიღრმეზე. სიჩქარის გაზრდა შეღწევადობის სიღრმეს შეამცირებს, მაგრამ ძალიან დაბალი სიჩქარე გამოიწვევს მასალების ჭარბ დნობას და სამუშაო ნაწილის შედუღებას. ამიტომ, კონკრეტული მასალისთვის არსებობს შესაბამისი შედუღების სიჩქარის დიაპაზონი გარკვეული ლაზერული სიმძლავრით და გარკვეული სისქით, ხოლო მაქსიმალური შეღწევადობის სიღრმის მიღწევა შესაძლებელია შესაბამისი სიჩქარის მნიშვნელობით.
6. ფოკუსური ლინზის ფოკუსური მანძილი
ფოკუსური ლინზა, როგორც წესი, დამონტაჟებულია შედუღების იარაღის თავში, როგორც წესი, შერჩეულია 63~254 მმ (დიამეტრი 2.5 "~10") ფოკუსური მანძილი. ფოკუსური წერტილის ზომა პროპორციულია ფოკუსური მანძილისა, რაც უფრო მოკლეა ფოკუსური მანძილი, მით უფრო პატარაა წერტილი. თუმცა, ფოკუსური მანძილის სიგრძე ასევე მოქმედებს ფოკუსირების სიღრმეზე, ანუ ფოკუსირების სიღრმე იზრდება სინქრონულად ფოკუსურ სიგრძესთან, ამიტომ მოკლე ფოკუსურმა სიგრძემ შეიძლება გააუმჯობესოს სიმძლავრის სიმკვრივე, მაგრამ რადგან ფოკუსირების სიღრმე მცირეა, ლინზასა და სამუშაო ნაწილს შორის მანძილი ზუსტად უნდა იყოს დაცული და შეღწევადობის სიღრმე არ არის დიდი. შედუღების დროს შხეფებისა და ლაზერული რეჟიმის გავლენის გამო, ფაქტობრივი შედუღებისას გამოყენებული უმოკლესი ფოკუსური სიღრმე ძირითადად 126 მმ (დიამეტრი 5") არის. 254 მმ (დიამეტრი 10") ფოკუსური მანძილის მქონე ლინზის შერჩევა შესაძლებელია, როდესაც ნაკერი დიდია ან შედუღება საჭიროა წერტილის ზომის გაზრდით. ამ შემთხვევაში, ღრმა შეღწევადობის ხვრელის ეფექტის მისაღწევად საჭიროა უფრო მაღალი ლაზერული გამომავალი სიმძლავრე (სიმძლავრის სიმკვრივე).
დამატებითი კითხვები ხელის ლაზერული შედუღების აპარატის ფასისა და კონფიგურაციის შესახებ
გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 27 სექტემბერი