De ynteraksje tusken laser en materialen omfettet in protte fysike ferskynsels en skaaimerken. De folgjende trije artikels sille yntrodusearje de trije wichtige fysike ferskynsels yn ferbân mei laser welding proses om te foarsjen kollega mei in dúdliker begryp fan delaser welding proses: ferdield yn laser absorption rate en feroarings yn steat, plasma en keyhole effekt. Dizze kear sille wy de relaasje aktualisearje tusken feroaringen yn steat fan laser en materialen en absorption rate.
Feroarings yn steat fan saken feroarsake troch de ynteraksje tusken laser en materialen
De laserferwurking fan metalen materialen is benammen basearre op de termyske ferwurking fan fototermyske effekten. As laserbestraling wurdt tapast op it materiaal oerflak, sille ferskate feroarings plakfine yn it oerflak fan it materiaal by ferskillende macht tichtens. Dizze wizigingen omfetsje ferheging fan oerflaktemperatuer, smelten, ferdamping, formaasje fan kaaigat, en plasmageneraasje. Boppedat, de feroarings yn 'e fysike tastân fan it materiaal oerflak sterk beynfloedzje it materiaal syn opname fan laser. Mei de tanimming fan krêfttichtens en aksjetiid sil it metalen materiaal de folgjende feroarings yn steat ûndergean:
Wannear't delaser machttichtheid is leech (<10 ^ 4w/cm ^ 2) en de bestralingstiid is koart, de laser-enerzjy opnomd troch it metaal kin allinich feroarsaakje dat de temperatuer fan it materiaal fan it oerflak nei binnen komt, mar de fêste faze bliuwt ûnferoare . It wurdt benammen brûkt foar diel annealing en faze transformaasje ferhurding behanneling, mei ark, gears, en lagers being de mearderheid;
Mei de tanimming fan laser macht tichtens (10 ^ 4-10 ^ 6w / cm ^ 2) en de ferlinging fan irradiation tiid, it oerflak fan it materiaal stadichoan smelt. As de ynfierenerzjy tanimt, beweecht de floeistof-solid ynterface stadichoan nei it djippe diel fan it materiaal. Dit fysike proses wurdt fral brûkt foar it opnij smelten fan oerflakken, legeren, beklaaiïng, en lassen fan thermyske konduktiviteit fan metalen.
Troch it fierder fergrutsjen fan de macht tichtens (> 10 ^ 6w / cm ^ 2) en it ferlingjen fan de laser aksje tiid, it materiaal oerflak net allinnich smelt, mar ek ferdampt, en de ferdampte stoffen sammelje tichtby it materiaal oerflak en swak ionize te foarmjen in plasma. Dit tinne plasma helpt it materiaal te absorbearjen de laser; Under de druk fan ferdamping en útwreiding ferfoarmet it floeibere oerflak en foarmet pits. Dit poadium kin brûkt wurde foar laser welding, meastal yn de splicing termyske conductivity welding fan mikro ferbinings binnen 0.5mm.
Troch fierder fergrutsjen fan de macht tichtens (> 10 ^ 7w / cm ^ 2) en ferlinging fan de bestraling tiid, it materiaal oerflak ûndergiet sterke ferdamping, foarmje in plasma mei hege ionisaasje graad. Dit ticht plasma hat in shielding effekt op de laser, sterk ferminderjen fan de enerzjy tichtens fan de laser ynsidint yn it materiaal. Tagelyk, ûnder in grutte damp reaksje krêft, lytse gatten, algemien bekend as keyholes, wurde foarme binnen de gesmolten metaal, It bestean fan keyholes is foardielich foar it materiaal te absorbearjen laser, en dit poadium kin brûkt wurde foar laser djippe fúzje lassen, snijden en boarjen, slagferhurding, ensfh.
Under ferskate betingsten sille ferskate golflingten fan laserbestraling op ferskate metalen materialen resultearje yn spesifike wearden fan machtstichtens yn elke poadium.
Wat de absorption fan laser troch materialen oanbelanget, is de ferdamping fan materialen in grins. Wannear't it materiaal net ûndergiet ferdamping, itsij yn 'e fêste of floeibere faze, feroaret har opname fan laser allinich stadich mei de ferheging fan oerflaktemperatuer; Sadree't it materiaal vaporizes en foarmje plasma en keyholes, it materiaal syn absorption fan laser sil ynienen feroarje.
Lykas werjûn yn figuer 2, fariearret de opname taryf fan laser op it materiaal oerflak ûnder laser welding mei laser macht tichtens en materiaal oerflak temperatuer. As it materiaal net smolten is, nimt de opnamesnelheid fan it materiaal nei de laser stadichoan ta mei de tanimming fan it materiaal oerflaktemperatuer. As de krêftdichtheid grutter is dan (10 ^ 6w / cm ^ 2), ferdampt it materiaal mei geweld, en foarmje in kaaigat. De laser komt yn it kaaigat foar meardere refleksjes en absorption, wat resulteart yn in signifikante ferheging fan 'e absorption rate fan it materiaal oan' e laser en in signifikante ferheging fan 'e meltdjipte.
Absorpsje fan laser troch metalen materialen - golflingte
De boppesteande figuer toant de relaasje kromme tusken de reflektiviteit, absorption, en golflingte fan meast brûkte metalen by keamertemperatuer. Yn 'e ynfrareadregio nimt de absorptionsrate ôf en nimt de reflektiviteit ta mei de tanimming fan' e golflingte. De measte metalen reflektearje sterk 10.6um (CO2) golflingte ynfraread ljocht, wylst swak 1.06um (1060nm) golflingte ynfraread ljocht reflektearje. Metal materialen hawwe hegere absorption tariven foar koarte golflingte lasers, lykas blau en grien ljocht.
Absorpsje fan laser troch metalen materialen - Materiaaltemperatuer en laserenerzjyichte
Nim aluminium alloy as foarbyld, as it materiaal is bêst, de laser absorption taryf is om 5-7%, de floeistof absorption taryf is oant 25-35%, en it kin berikke mear as 90% yn de kaai gat steat.
De absorption rate fan it materiaal oan de laser nimt ta mei tanimmende temperatuer. De opnamesnelheid fan metalen materialen by keamertemperatuer is tige leech. As de temperatuer opkomt nei tichtby it rylpunt, kin syn absorption rate 40% ~ 60% berikke. As de temperatuer ticht by it siedpunt is, kin har absorptionsrate oant 90% berikke.
Absorpsje fan Laser troch Metal Materials - Surface Condition
De konvinsjonele absorption rate wurdt mjitten mei help fan in glêde metalen oerflak, mar yn praktyske tapassingen fan laser ferwaarming, is it meastal nedich om te fergrutsjen de absorption taryf fan bepaalde hege refleksje materialen (aluminium, koper) te kommen dat falsk soldering feroarsake troch hege refleksje;
De folgjende metoaden kinne brûkt wurde:
1. It oannimmen fan passend oerflak pre-behanneling prosessen te ferbetterjen de reflectivity fan laser: prototype oksidaasje, sandblasting, laser cleaning, nikkel plating, tin plating, graphite coating, ensfh kin allegear ferbetterje it materiaal syn absorption rate fan laser;
De kearn is it fergrutsjen fan de rûchheid fan it materiaal oerflak (dat is befoarderlik foar meardere laser refleksjes en absorption), likegoed as te fergrutsjen it coating materiaal mei hege absorption rate. Troch it absorbearjen fan laser-enerzjy en it smelten en fervluchtigjen troch materialen mei hege opnamesnelheid, wurdt laserwaarmte oerdroegen oan it basismateriaal om it materiaalabsorptionsfrekwinsje te ferbetterjen en de firtuele welding te ferminderjen feroarsake troch hege refleksjefenomeen.
Post tiid: Nov-23-2023
