Ang interaksyon tali sa laser ug mga materyales naglambigit sa daghang pisikal nga mga panghitabo ug mga kinaiya. Ang sunod nga tulo ka artikulo magpaila sa tulo ka importanteng pisikal nga mga panghitabo nga may kalabotan sa proseso sa laser welding aron mahatagan ang mga kauban og mas klaro nga pagsabot saproseso sa pagwelding sa laser: gibahin sa laser absorption rate ug mga pagbag-o sa estado, plasma ug keyhole effect. Niining higayona, atong i-update ang relasyon tali sa mga pagbag-o sa estado sa laser ug mga materyales ug absorption rate.
Mga pagbag-o sa kahimtang sa materya nga gipahinabo sa interaksyon tali sa laser ug mga materyales
Ang pagproseso sa laser sa mga materyales nga metal kasagaran gibase sa thermal processing sa photothermal effects. Kung ang laser irradiation ipadapat sa ibabaw sa materyal, lain-laing mga pagbag-o ang mahitabo sa surface area sa materyal sa lain-laing power densities. Kini nga mga pagbag-o naglakip sa pagtaas sa temperatura sa ibabaw, pagkatunaw, pag-alisngaw, pagporma sa keyhole, ug plasma generation. Dugang pa, ang mga pagbag-o sa pisikal nga kahimtang sa surface area sa materyal dako kaayog epekto sa pagsuhop sa laser sa materyal. Uban sa pagtaas sa power density ug action time, ang metal nga materyal moagi sa mosunod nga mga pagbag-o sa estado:
Sa dihang anggahum sa laserubos ang densidad (<10 ^ 4w/cm ^ 2) ug mubo ang oras sa pag-irradiate, ang enerhiya sa laser nga masuhop sa metal mahimo ra nga hinungdan sa pagtaas sa temperatura sa materyal gikan sa ibabaw ngadto sa sulod, apan ang solidong hugna magpabilin nga wala mausab. Kini gigamit labi na alang sa part annealing ug phase transformation hardening treatment, nga kadaghanan gigamit ang mga himan, gears, ug bearings;
Uban sa pagtaas sa densidad sa gahum sa laser (10 ^ 4-10 ^ 6w/cm ^ 2) ug sa pagpalugway sa oras sa irradiation, ang nawong sa materyal anam-anam nga matunaw. Samtang motaas ang input energy, ang liquid-solid interface anam-anam nga mobalhin padulong sa lawom nga bahin sa materyal. Kini nga pisikal nga proseso gigamit labi na alang sa surface remelting, alloying, cladding, ug thermal conductivity welding sa mga metal.
Pinaagi sa dugang nga pagdugang sa power density (>10 ^ 6w/cm ^ 2) ug pagpalugway sa oras sa aksyon sa laser, ang nawong sa materyal dili lang matunaw apan moalisngaw usab, ug ang mga naalisngaw nga substansiya magtapok duol sa nawong sa materyal ug hinay nga mo-ionize aron maporma ang usa ka plasma. Kini nga nipis nga plasma makatabang sa materyal nga mosuhop sa laser; Ubos sa presyur sa vaporization ug expansion, ang nawong sa likido mausab ang porma ug maporma ang mga lungag. Kini nga yugto magamit alang sa laser welding, kasagaran sa splicing thermal conductivity welding sa mga micro connection sulod sa 0.5mm.
Pinaagi sa dugang nga pagdugang sa power density (>10 ^ 7w/cm ^ 2) ug pagpalugway sa oras sa irradiation, ang nawong sa materyal moagi sa kusog nga vaporization, nga nagporma og plasma nga adunay taas nga ionization degree. Kini nga dasok nga plasma adunay shielding effect sa laser, nga dako nga nagpakunhod sa energy density sa laser nga mosulod sa materyal. Sa samang higayon, ubos sa dako nga vapor reaction force, ang gagmay nga mga lungag, nga kasagarang nailhan nga keyholes, maporma sulod sa natunaw nga metal. Ang paglungtad sa mga keyholes mapuslanon alang sa materyal sa pagsuhop sa laser, ug kini nga yugto magamit alang sa laser deep fusion welding, pagputol ug pag-drill, impact hardening, ug uban pa.
Ubos sa lain-laing mga kondisyon, ang lain-laing mga wavelength sa laser irradiation sa lain-laing mga materyales nga metal moresulta sa piho nga mga kantidad sa power density sa matag yugto.
Kon bahin sa pagsuhop sa laser sa mga materyales, ang pag-alisngaw sa mga materyales usa ka utlanan. Kon ang materyal dili moagi sa pag-alisngaw, solid man o likido nga hugna, ang pagsuhop niini sa laser hinayhinay nga mausab uban sa pagtaas sa temperatura sa ibabaw; Sa higayon nga ang materyal moalisngaw ug maporma ang plasma ug mga lungag sa yawe, ang pagsuhop sa materyal sa laser kalit nga mausab.
Sama sa gipakita sa Figure 2, ang absorption rate sa laser sa ibabaw sa materyal atol sa laser welding managlahi depende sa laser power density ug temperatura sa ibabaw sa materyal. Kung ang materyal dili matunaw, ang absorption rate sa materyal ngadto sa laser hinayhinay nga motaas uban sa pagtaas sa temperatura sa ibabaw sa materyal. Kung ang power density mas taas kay sa (10 ^ 6w/cm ^ 2), ang materyal kusog nga moalisngaw, nga maporma ang usa ka keyhole. Ang laser mosulod sa keyhole alang sa daghang mga reflection ug absorption, nga moresulta sa usa ka dakong pagtaas sa absorption rate sa materyal ngadto sa laser ug usa ka dakong pagtaas sa giladmon sa pagkatunaw.
Pagsuhop sa Laser sa mga Materyales nga Metal - Length sa Balud
Ang hulagway sa ibabaw nagpakita sa kurba sa relasyon tali sa reflectivity, absorbance, ug wavelength sa kasagarang gigamit nga mga metal sa temperatura sa kwarto. Sa rehiyon sa infrared, ang absorption rate mokunhod ug ang reflectivity motaas uban sa pagtaas sa wavelength. Kadaghanan sa mga metal kusganong mo-reflect sa 10.6um (CO2) wavelength infrared light samtang hinay nga mo-reflect sa 1.06um (1060nm) wavelength infrared light. Ang mga materyales sa metal adunay mas taas nga absorption rates para sa mga short wavelength laser, sama sa asul ug berde nga kahayag.
Pagsuhop sa Laser sa mga Materyales nga Metal – Temperatura sa Materyales ug Densidad sa Enerhiya sa Laser
Pananglitan, kon ang materyal lig-on, ang laser absorption rate anaa sa 5-7%, ang liquid absorption rate moabot sa 25-35%, ug moabot kini og kapin sa 90% sa keyhole state.
Ang gikusgon sa pagsuhop sa materyal ngadto sa laser mosaka uban sa pagtaas sa temperatura. Ang gikusgon sa pagsuhop sa mga materyales nga metal sa temperatura sa kwarto ubos kaayo. Kung ang temperatura mosaka duol sa melting point, ang gikusgon sa pagsuhop niini mahimong moabot sa 40% ~ 60%. Kung ang temperatura duol sa boiling point, ang gikusgon sa pagsuhop niini mahimong moabot hangtod sa 90%.
Pagsuhop sa Laser sa mga Materyales nga Metal - Kondisyon sa Ibabaw
Ang naandan nga absorption rate gisukod gamit ang hamis nga metal surface, apan sa praktikal nga paggamit sa laser heating, kasagaran gikinahanglan nga dugangan ang absorption rate sa pipila ka high reflection materials (aluminum, copper) aron malikayan ang false soldering nga gipahinabo sa high reflection;
Ang mosunod nga mga pamaagi mahimong gamiton:
1. Ang pagsagop sa angay nga mga proseso sa pre-treatment sa nawong aron mapaayo ang reflectivity sa laser: prototype oxidation, sandblasting, laser cleaning, nickel plating, tin plating, graphite coating, ug uban pa, tanan makapauswag sa absorption rate sa materyal sa laser;
Ang kinauyokan mao ang pagdugang sa kagaspang sa nawong sa materyal (nga makatabang sa daghang mga repleksyon ug pagsuhop sa laser), ingon man pagdugang sa materyal sa coating nga adunay taas nga rate sa pagsuhop. Pinaagi sa pagsuhop sa enerhiya sa laser ug pagtunaw ug pag-volatilize niini pinaagi sa mga materyales nga adunay taas nga rate sa pagsuhop, ang kainit sa laser gipasa ngadto sa base nga materyal aron mapaayo ang rate sa pagsuhop sa materyal ug makunhuran ang virtual welding nga gipahinabo sa taas nga panghitabo sa repleksyon.
Oras sa pag-post: Nob-23-2023
