מכונות ריתוך בלייזר

צפיפות כוח הלייזר:צפיפות כוח הלייזר מתייחסת להספק הלייזר ליחידת שטח.
צפיפות הספק (W/c㎡)=4*אנרגיית דופק לייזר(J)/קוטר נקודה (ס"מ)²*רוחב(ים) קוטר נקודה(מ"מ)=[אורך מוקד מיקוד(מ"מ) /אורך מוקד איסוף ראש לייזר (מ"מ)]*קוטר ליבת סיבים אופטיים (מ"מ) 1 ס"מ=10מ"מ=10000אום

כוח לייזר:ריתוך בלייזר בקיום סף צפיפות אנרגית לייזר 104-106W/cm², מתחת לערך זה, ספיגת המתכת של אנרגיית הלייזר יכולה רק לגרום לעלייה בטמפרטורת פני החומר, אך לשמור על השלב המוצק ללא שינוי, ברגע שהערך הוא אם תגיע או חרגה, עומק ההיתוך יגדל באופן משמעותי. רק כאשר צפיפות הספק הלייזר על חומר העבודה עולה על ערך הסף (תלוי בחומר), נוצרת פלזמה המסמנת את ייצוב עומק ריתוך היתוך. אם עוצמת הלייזר מגיעה לערך הסף, מתרחשת רק התכה של פני השטח על חומר העבודה, כלומר הריתוך מתבצע בסוג הולכת חום קבוע. כאשר צפיפות הספק הלייזר נמצאת בסביבה של 106 W/cm², שזהו התנאי הקריטי להיווצרות חורים קטנים, מתקיימים לסירוגין התכה עמוקה וריתוך הולכת חום, ותהליך הריתוך הופך לא יציב, מה שמוביל לתנודות גדולות ב- עומק החדירה. בריתוך היתוך עמוק בלייזר, כוח הלייזר שולט גם בעומק החדירה וגם במהירות הריתוך. עומק הריתוך קשור ישירות לצפיפות עוצמת הקרן והוא פונקציה של עוצמת הקרן הפוגעת ונקודת מוקד הקרן. באופן כללי, עבור קוטר נתון של קרן לייזר, עומק החדירה גדל ככל שעוצמת הקרן עולה.

צורת גל רוחב דופק לייזר:באופן כללי, כאשר הלייזר מתחיל לפעול על פני החומר המעובד, הרפלקטיביות גבוהה, וכאשר טמפרטורת הפנים של החומר עולה לנקודת ההיתוך, ההשתקפות פוחתת במהירות. כאשר טמפרטורת פני החומר נמצאת במצב נמס, ההחזרה מתייצבת על ערך מסוים. אז כאשר ריתוך חומר רפלקטיבי גבוה, אם מתקיים גל ריבועי (האנרגיה הנדרשת היא הרבה יותר גבוהה מפלדת אל חלד), תחילת השלב של רפלקטיביות הנחושת גבוהה, רוב האור מוחזר, השלב השני של הנחושת הטמפרטורה עולה רפלקטיביות יורדת, הנחושת החלה לספוג אנרגיה, אם זמן זה עדיין אנרגיה גבוהה מאוד, טמפרטורת הנחושת עלולה להתחמם לנקודת הרתיחה, וכתוצאה מכך להתרחשות אי יציבות ריתוך, ולכן יש צורך להשתמש ב pre Spike עם ירידה איטית בצורת הגל.

כמות מנטרלת:דה-פוקוס הוא המרחק ממשטח הריתוך לנקודה הקטנה ביותר של קרן הלייזר הממוקדת במהלך הריתוך. ישנם שני סוגים של חוסר מיקוד: ביטול מיקוד חיובי וביטול מיקוד שלילי. כפי שמוצג באיור, מישור המוקד הממוקם מעל חומר העבודה הוא ביטול מיקוד חיובי, ולהיפך הוא ביטול מיקוד שלילי. שינוי כמות ביטול המיקוד יכול לשנות את גודל נקודת החימום בלייזר ואת מצב האירוע של הקרן. כמות ביטול מיקוד בודדת גדולה מדי כדי להפוך את קוטר הנקודה לגדול יותר, להפחית את צפיפות ההספק מעל הנקודה, כך שעומק ההיתוך יקטן. כמות הדה-פוקוס לא רק משפיעה על גודל קוטר הנקודה על פני השטח של חומר העבודה, אלא גם משפיעה על כיוון כניסת האלומה, מצב ריתוך וכו', ובכך משפיעה יותר על צורת הריתוך, הבריכה המותכת והצלב. -שטח חתך.

מהירות ריתוך:מהירות הריתוך משפיעה על כניסת החום ליחידת זמן. אם מהירות הריתוך איטית מדי, קלט החום יהיה גדול מדי, וכתוצאה מכך צריבה של חומר העבודה; אם מהירות הריתוך מהירה מדי, כניסת החום תהיה קטנה מדי, וכתוצאה מכך ריתוך של חומר העבודה. תחת כוח לייזר מסוים, הגדל את מהירות הריתוך, כניסת החום יורדת, עומק הריתוך יורד. הפחתה מתאימה של מהירות הריתוך יכולה להגדיל את עומק ההיתוך, אך אם מהירות הריתוך נמוכה מדי, עומק ההיתוך לא יגדל, אלא יגדיל את רוחב ההיתוך.

גז מגן:תהליך ריתוך בלייזר משתמש לעתים קרובות בגזים אינרטיים כדי להגן על הבריכה המותכת, כאשר חלק מהחומרים לריתוך לא אכפת מחמצון פני השטח לא ניתן לקחת בחשבון הגנה, אך לרוב היישומים משמש לעתים קרובות הליום, ארגון, חנקן וגזים אחרים להגנה, כך שחומר העבודה בתהליך הריתוך מחמצון. התפקיד השני של השימוש בגזי מגן הוא להגן על עדשת המיקוד מפני זיהום אדי מתכת ומנתזות טיפות נוזלים. במיוחד בריתוך לייזר בעוצמה גבוהה, מכיוון שהפליטה שלו הופכת חזקה מאוד, בשלב זה יש צורך מאוד להגן על העדשה. התפקיד השלישי של גז המגן הוא לפזר את מיגון הפלזמה שנוצר על ידי ריתוך לייזר בעוצמה גבוהה הוא יעיל מאוד. אדי המתכת סופגים את קרן הלייזר ומייננים לענן פלזמה, וגם הגז המגן סביב אדי המתכת מיינן עקב חום. אם יש יותר מדי פלזמה, קרן הלייזר נצרכת במידה מסוימת על ידי הפלזמה. הפלזמה קיימת על משטח העבודה כמקור שני לאנרגיה, מה שהופך את עומק ההיתוך לרדוד יותר ואת משטח בריכת הריתוך רחב יותר. ההשפעה של ענן הפלזמה על עומק ההיתוך בולטת ביותר באזור מהירות הריתוך הנמוכה. השפעתו פוחתת כאשר מהירות הריתוך מוגברת.

חומרי ריתוך:בליעת קרן הלייזר על ידי החומר תלויה בכמה מאפיינים חשובים של החומר, כגון קצב ספיגה, רפלקטיביות, מוליכות תרמית, טמפרטורת התכה, טמפרטורת אידוי וכן הלאה, שהחשוב שבהם הוא קצב הספיגה. גורמים המשפיעים על קליטת קרן הלייזר של החומר כוללים שני היבטים: ראשית, מקדם ההתנגדות החשמלית של החומר, לאחר מדידת קצב הספיגה של המשטח המלוטש של החומר, נמצא שקצב הספיגה של החומר הוא פרופורציונלי לשורש הריבועי של החומר. מקדם התנגדות חשמלית, המשתנה בהתאם לטמפרטורה; שנית, למצב פני השטח של החומר (או לדרגת הגימור) יש השפעה חשובה יותר על קצב הספיגה של הקורה, שתהיה לה השפעה משמעותית על אפקט הריתוך.