ლაზერული შედუღება შეიძლება განხორციელდეს უწყვეტი ან იმპულსური ლაზერული გენერატორით. ლაზერული შედუღების პრინციპი შეიძლება დაიყოს თბოგამტარი შედუღებით და ლაზერული ღრმა შედუღებით. სიმძლავრის სიმჭიდროვე 104~105 W/cm2-ზე ნაკლები არის თბოგამტარობის შედუღება, ამ დროს დნობის სიღრმე და შედუღების სიჩქარე ნელია; როდესაც სიმძლავრის სიმჭიდროვე აღემატება 105~107 ვტ/სმ2-ს, ლითონის ზედაპირი სითბოს ზემოქმედებით ჩაზნექილია „გასაღების ხვრელებში“ და ქმნის ღრმა შედუღების შედუღებას, რომელსაც აქვს შედუღების სწრაფი სიჩქარის და დიდი სიღრმე-სიგანის თანაფარდობის მახასიათებლები.
დღეს ჩვენ ძირითადად გავაშუქებთ ძირითადი ფაქტორების ცოდნას, რომლებიც გავლენას ახდენენ ლაზერული ღრმა შედუღების შედუღების ხარისხზე
1. ლაზერული სიმძლავრე
ლაზერული ღრმა შედუღებისას, ლაზერული სიმძლავრე აკონტროლებს შეღწევის სიღრმეს და შედუღების სიჩქარეს. შედუღების სიღრმე პირდაპირ კავშირშია სხივის სიმძლავრის სიმჭიდროვესთან და არის სხივის შემთხვევის სიმძლავრის და სხივის ფოკუსური ადგილის ფუნქცია. ზოგადად რომ ვთქვათ, გარკვეული დიამეტრის ლაზერის სხივისთვის, შეღწევადობის სიღრმე იზრდება სხივის სიმძლავრის მატებასთან ერთად.
2. ფოკალური წერტილი
სხივის წერტილის ზომა არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ცვლადი ლაზერული შედუღებისას, რადგან ის განსაზღვრავს სიმძლავრის სიმკვრივეს. მაგრამ მისი გაზომვა გამოწვევაა მაღალი სიმძლავრის ლაზერებისთვის, თუმცა არსებობს მრავალი არაპირდაპირი გაზომვის ტექნიკა.
სხივის ფოკუსის დიფრაქციის ზღვრული წერტილის ზომა შეიძლება გამოითვალოს დიფრაქციული თეორიის მიხედვით, მაგრამ ლაქის რეალური ზომა აღემატება გამოთვლილ მნიშვნელობას ცუდი ფოკუსური ასახვის არსებობის გამო. გაზომვის უმარტივესი მეთოდია იზოტემპერატურული პროფილის მეთოდი, რომელიც ზომავს ფოკუსური ლაქის დიამეტრს და პერფორაციას სქელი ქაღალდის დაწვისა და პოლიპროპილენის ფირფიტაში შეღწევის შემდეგ. ეს მეთოდი გაზომვის პრაქტიკის საშუალებით ითვისებს ლაზერის სიმძლავრის ზომას და სხივის მოქმედების დროს.
3. დამცავი გაზი
ლაზერული შედუღების პროცესი ხშირად იყენებს დამცავ გაზებს (ჰელიუმი, არგონი, აზოტი) გამდნარი აუზის დასაცავად, რაც ხელს უშლის სამუშაო ნაწილის დაჟანგვას შედუღების პროცესში. დამცავი გაზის გამოყენების მეორე მიზეზი არის ფოკუსირების ლინზების დაცვა ლითონის ორთქლით დაბინძურებისგან და თხევადი წვეთებით დაბინძურებისგან. განსაკუთრებით მაღალი სიმძლავრის ლაზერული შედუღებისას, ამოფრქვევა ხდება ძალიან ძლიერი, აუცილებელია ლინზის დაცვა. დამცავი გაზის მესამე ეფექტი არის ის, რომ ის ძალზე ეფექტურია მაღალი სიმძლავრის ლაზერული შედუღების შედეგად წარმოქმნილი პლაზმური დამცავი ფენის დასაშლელად. ლითონის ორთქლი შთანთქავს ლაზერის სხივს და იონირდება პლაზმის ღრუბელში. ლითონის ორთქლის ირგვლივ დამცავი გაზი ასევე იონირდება სითბოს გამო. თუ პლაზმა ძალიან ბევრია, ლაზერის სხივი როგორღაც მოიხმარს პლაზმას. როგორც მეორე ენერგია, პლაზმა არსებობს სამუშაო ზედაპირზე, რაც შედუღების სიღრმეს უფრო ზედაპირს ხდის და შედუღების აუზის ზედაპირს უფრო ფართო.
როგორ ავირჩიოთ სათანადო დამცავი გაზი?
4. შთანთქმის მაჩვენებელი
მასალის ლაზერული შთანთქმა დამოკიდებულია მასალის ზოგიერთ მნიშვნელოვან თვისებაზე, როგორიცაა შთანთქმის სიჩქარე, არეკვლა, თბოგამტარობა, დნობის ტემპერატურა და აორთქლების ტემპერატურა. ყველა ფაქტორს შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია შთანთქმის მაჩვენებელი.
ორი ფაქტორი გავლენას ახდენს მასალის შთანთქმის სიჩქარეზე ლაზერის სხივზე. პირველი არის მასალის წინააღმდეგობის კოეფიციენტი. აღმოჩნდა, რომ მასალის შთანთქმის სიჩქარე პროპორციულია წინააღმდეგობის კოეფიციენტის კვადრატული ფესვისა და წინააღმდეგობის კოეფიციენტი იცვლება ტემპერატურის მიხედვით. მეორეც, მასალის ზედაპირის მდგომარეობა (ან დასრულება) მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს სხივის შთანთქმის სიჩქარეზე, რაც მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს შედუღების ეფექტზე.
5. შედუღების სიჩქარე
შედუღების სიჩქარე დიდ გავლენას ახდენს შეღწევადობის სიღრმეზე. სიჩქარის გაზრდა გახდის შეღწევის სიღრმეს არაღრმა, მაგრამ ძალიან დაბალი გამოიწვევს მასალების ზედმეტ დნობას და სამუშაო ნაწილის შედუღებას. აქედან გამომდინარე, არსებობს შედუღების სიჩქარის შესაბამისი დიაპაზონი კონკრეტული მასალისთვის, გარკვეული ლაზერული სიმძლავრით და გარკვეული სისქით, ხოლო მაქსიმალური შეღწევადობის სიღრმე შეიძლება მიღებულ იქნეს შესაბამისი სიჩქარის მნიშვნელობით.
6. ფოკუსური ლინზის ფოკუსური სიგრძე
ფოკუსირებული ლინზა, როგორც წესი, დამონტაჟებულია შედუღების იარაღის თავში, ჩვეულებრივ, არჩეულია 63~254 მმ (დიამეტრი 2.5 "~10") ფოკუსური მანძილი. ფოკუსირების წერტილის ზომა ფოკუსური სიგრძის პროპორციულია, რაც უფრო მოკლეა ფოკუსური მანძილი, მით უფრო მცირეა ლაქა. თუმცა, ფოკუსური მანძილის სიგრძე ასევე გავლენას ახდენს ფოკუსის სიღრმეზე, ანუ ფოკუსის სიღრმე იზრდება ფოკუსურ სიგრძესთან სინქრონულად, ამიტომ მოკლე ფოკუსური მანძილი შეიძლება გააუმჯობესოს სიმძლავრის სიმკვრივე, მაგრამ რადგან ფოკუსის სიღრმე მცირეა, მანძილი ლინზასა და სამუშაო ნაწილს შორის ზუსტად უნდა იყოს დაცული, ხოლო შეღწევის სიღრმე არ არის დიდი. შედუღების დროს ნაპერწკლების და ლაზერული რეჟიმის გავლენის გამო, რეალურ შედუღებისას გამოყენებული უმოკლეს ფოკუსური სიღრმე ძირითადად არის 126 მმ (დიამეტრი 5"). ლინზა, რომლის ფოკუსური სიგრძეა 254 მმ (დიამეტრი 10") შეიძლება შეირჩეს, როდესაც ნაკერი დიდია. ან შედუღება უნდა გაიზარდოს ლაქის ზომის გაზრდით. ამ შემთხვევაში, საჭიროა უფრო მაღალი ლაზერის გამომავალი სიმძლავრე (ძაბვის სიმკვრივე) ღრმა შეღწევადობის ხვრელის ეფექტის მისაღწევად.
დამატებითი კითხვები ხელის ლაზერული შედუღების აპარატის ფასისა და კონფიგურაციის შესახებ
გამოქვეყნების დრო: სექ-27-2022