లేజర్ శోషణ రేటు మరియు లేజర్ పదార్థ పరస్పర చర్య యొక్క స్థితిలో మార్పులు

లేజర్ మరియు పదార్థాల మధ్య పరస్పర చర్య అనేక భౌతిక దృగ్విషయాలు మరియు లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. సహోద్యోగులకు స్పష్టమైన అవగాహనను అందించడానికి లేజర్ వెల్డింగ్ ప్రక్రియకు సంబంధించిన మూడు కీలక భౌతిక విషయాలను తదుపరి మూడు కథనాలు పరిచయం చేస్తాయి.లేజర్ వెల్డింగ్ ప్రక్రియ: లేజర్ శోషణ రేటు మరియు స్థితి, ప్లాస్మా మరియు కీహోల్ ప్రభావంలో మార్పులుగా విభజించబడింది. ఈసారి, మేము లేజర్ మరియు మెటీరియల్‌లలో మార్పులు మరియు శోషణ రేటు మధ్య సంబంధాన్ని అప్‌డేట్ చేస్తాము.

లేజర్ మరియు పదార్థాల మధ్య పరస్పర చర్య వల్ల పదార్థం యొక్క స్థితిలో మార్పులు

మెటల్ పదార్థాల లేజర్ ప్రాసెసింగ్ ప్రధానంగా ఫోటోథర్మల్ ఎఫెక్ట్స్ యొక్క థర్మల్ ప్రాసెసింగ్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. పదార్థ ఉపరితలంపై లేజర్ రేడియేషన్ వర్తించినప్పుడు, వివిధ శక్తి సాంద్రతలలో పదార్థం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యంలో వివిధ మార్పులు సంభవిస్తాయి. ఈ మార్పులలో ఉపరితల ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల, ద్రవీభవన, ఆవిరి, కీహోల్ ఏర్పడటం మరియు ప్లాస్మా ఉత్పత్తి వంటివి ఉన్నాయి. అంతేకాకుండా, పదార్థ ఉపరితల వైశాల్యం యొక్క భౌతిక స్థితిలో మార్పులు లేజర్ యొక్క పదార్థం యొక్క శోషణను బాగా ప్రభావితం చేస్తాయి. శక్తి సాంద్రత మరియు చర్య సమయం పెరుగుదలతో, మెటల్ పదార్థం రాష్ట్రంలో క్రింది మార్పులకు లోనవుతుంది:

ఎప్పుడులేజర్ శక్తిసాంద్రత తక్కువగా ఉంటుంది (<10 ^ 4w/cm ^ 2) మరియు రేడియేషన్ సమయం తక్కువగా ఉంటుంది, లోహం ద్వారా గ్రహించబడిన లేజర్ శక్తి పదార్థం యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఉపరితలం నుండి లోపలికి పెరగడానికి మాత్రమే కారణమవుతుంది, కానీ ఘన దశ మారదు . ఇది ప్రధానంగా పార్ట్ ఎనియలింగ్ మరియు ఫేజ్ ట్రాన్స్‌ఫర్మేషన్ గట్టిపడే చికిత్స కోసం ఉపయోగించబడుతుంది, సాధనాలు, గేర్లు మరియు బేరింగ్‌లు ఎక్కువగా ఉంటాయి;

లేజర్ శక్తి సాంద్రత (10 ^ 4-10 ^ 6w/cm ^ 2) పెరుగుదల మరియు రేడియేషన్ సమయం పొడిగించడంతో, పదార్థం యొక్క ఉపరితలం క్రమంగా కరుగుతుంది. ఇన్‌పుట్ శక్తి పెరిగేకొద్దీ, ద్రవ-ఘన ఇంటర్‌ఫేస్ క్రమంగా పదార్థం యొక్క లోతైన భాగం వైపు కదులుతుంది. ఈ భౌతిక ప్రక్రియ ప్రధానంగా లోహాల ఉపరితల రీమెల్టింగ్, మిశ్రమం, క్లాడింగ్ మరియు ఉష్ణ వాహకత వెల్డింగ్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

శక్తి సాంద్రతను (>10 ^ 6w/cm ^ 2) మరింత పెంచడం ద్వారా మరియు లేజర్ చర్య సమయాన్ని పొడిగించడం ద్వారా, పదార్థ ఉపరితలం కరగడమే కాకుండా ఆవిరైపోతుంది మరియు ఆవిరైన పదార్థాలు పదార్థ ఉపరితలం దగ్గర చేరి బలహీనంగా అయనీకరణం చెంది ప్లాస్మాను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ సన్నని ప్లాస్మా పదార్థం లేజర్‌ను గ్రహించడంలో సహాయపడుతుంది; బాష్పీభవనం మరియు విస్తరణ ఒత్తిడిలో, ద్రవ ఉపరితలం వైకల్యం మరియు గుంటలను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ దశను లేజర్ వెల్డింగ్ కోసం ఉపయోగించవచ్చు, సాధారణంగా 0.5mm లోపల మైక్రో కనెక్షన్ల స్ప్లికింగ్ థర్మల్ కండక్టివిటీ వెల్డింగ్‌లో.

శక్తి సాంద్రతను (>10 ^ 7w/cm ^ 2) మరింత పెంచడం ద్వారా మరియు రేడియేషన్ సమయాన్ని పొడిగించడం ద్వారా, పదార్థ ఉపరితలం బలమైన ఆవిరికి లోనవుతుంది, అధిక అయనీకరణ డిగ్రీతో ప్లాస్మాను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ దట్టమైన ప్లాస్మా లేజర్‌పై రక్షణ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది, లేజర్ సంఘటన యొక్క శక్తి సాంద్రతను పదార్థంలోకి బాగా తగ్గిస్తుంది. అదే సమయంలో, ఒక పెద్ద ఆవిరి ప్రతిచర్య శక్తి కింద, సాధారణంగా కీహోల్స్ అని పిలువబడే చిన్న రంధ్రాలు కరిగిన లోహం లోపల ఏర్పడతాయి, కీహోల్స్ ఉనికి లేజర్‌ను గ్రహించడానికి పదార్థం ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది మరియు ఈ దశను లేజర్ డీప్ ఫ్యూజన్ కోసం ఉపయోగించవచ్చు. వెల్డింగ్, కటింగ్ మరియు డ్రిల్లింగ్, ప్రభావం గట్టిపడటం మొదలైనవి.

వేర్వేరు పరిస్థితులలో, వేర్వేరు మెటల్ పదార్థాలపై లేజర్ రేడియేషన్ యొక్క వివిధ తరంగదైర్ఘ్యాలు ప్రతి దశలో శక్తి సాంద్రత యొక్క నిర్దిష్ట విలువలకు దారితీస్తాయి.

పదార్థాల ద్వారా లేజర్ యొక్క శోషణ పరంగా, పదార్థాల బాష్పీభవనం ఒక సరిహద్దు. పదార్థం బాష్పీభవనానికి గురికానప్పుడు, ఘన లేదా ద్రవ దశలో, లేజర్ యొక్క శోషణ ఉపరితల ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో నెమ్మదిగా మారుతుంది; పదార్థం ఆవిరైపోయి, ప్లాస్మా మరియు కీహోల్స్‌ను ఏర్పరచిన తర్వాత, లేజర్ యొక్క పదార్థం యొక్క శోషణ అకస్మాత్తుగా మారుతుంది.

మూర్తి 2లో చూపినట్లుగా, లేజర్ వెల్డింగ్ సమయంలో మెటీరియల్ ఉపరితలంపై లేజర్ యొక్క శోషణ రేటు లేజర్ పవర్ డెన్సిటీ మరియు మెటీరియల్ ఉపరితల ఉష్ణోగ్రతతో మారుతూ ఉంటుంది. పదార్థం కరిగిపోనప్పుడు, పదార్థ ఉపరితల ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో లేజర్‌కు పదార్థం యొక్క శోషణ రేటు నెమ్మదిగా పెరుగుతుంది. శక్తి సాంద్రత (10 ^ 6w/cm ^ 2) కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, పదార్థం హింసాత్మకంగా ఆవిరైపోయి, కీహోల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. లేజర్ బహుళ ప్రతిబింబాలు మరియు శోషణ కోసం కీహోల్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది, దీని ఫలితంగా లేజర్‌కు పదార్థం యొక్క శోషణ రేటు గణనీయంగా పెరుగుతుంది మరియు ద్రవీభవన లోతులో గణనీయమైన పెరుగుదల ఏర్పడుతుంది.

మెటల్ మెటీరియల్స్ ద్వారా లేజర్ యొక్క శోషణ - తరంగదైర్ఘ్యం

గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సాధారణంగా ఉపయోగించే లోహాల పరావర్తనం, శోషణ మరియు తరంగదైర్ఘ్యం మధ్య సంబంధ వక్రరేఖను పై బొమ్మ చూపుతుంది. పరారుణ ప్రాంతంలో, తరంగదైర్ఘ్యం పెరుగుదలతో శోషణ రేటు తగ్గుతుంది మరియు ప్రతిబింబం పెరుగుతుంది. చాలా లోహాలు 10.6um (CO2) తరంగదైర్ఘ్యం పరారుణ కాంతిని బలంగా ప్రతిబింబిస్తాయి, అయితే 1.06um (1060nm) తరంగదైర్ఘ్యం పరారుణ కాంతిని బలహీనంగా ప్రతిబింబిస్తాయి. నీలం మరియు ఆకుపచ్చ కాంతి వంటి చిన్న తరంగదైర్ఘ్యం లేజర్‌ల కోసం మెటల్ పదార్థాలు అధిక శోషణ రేట్లు కలిగి ఉంటాయి.

మెటల్ మెటీరియల్స్ ద్వారా లేజర్ యొక్క శోషణ - మెటీరియల్ ఉష్ణోగ్రత మరియు లేజర్ శక్తి సాంద్రత

అల్యూమినియం మిశ్రమాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, పదార్థం ఘనమైనప్పుడు, లేజర్ శోషణ రేటు దాదాపు 5-7% ఉంటుంది, ద్రవ శోషణ రేటు 25-35% వరకు ఉంటుంది మరియు ఇది కీహోల్ స్థితిలో 90% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

లేజర్‌కు పదార్థం యొక్క శోషణ రేటు పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో పెరుగుతుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద లోహ పదార్థాల శోషణ రేటు చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత ద్రవీభవన స్థానానికి చేరుకున్నప్పుడు, దాని శోషణ రేటు 40%~60%కి చేరుకుంటుంది. ఉష్ణోగ్రత మరిగే బిందువుకు దగ్గరగా ఉంటే, దాని శోషణ రేటు 90% వరకు చేరుకుంటుంది.

మెటల్ మెటీరియల్స్ ద్వారా లేజర్ యొక్క శోషణ - ఉపరితల పరిస్థితి

సాంప్రదాయిక శోషణ రేటును మృదువైన లోహ ఉపరితలాన్ని ఉపయోగించి కొలుస్తారు, అయితే లేజర్ తాపన యొక్క ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లో, అధిక ప్రతిబింబం వల్ల ఏర్పడే తప్పుడు టంకంను నివారించడానికి కొన్ని అధిక ప్రతిబింబ పదార్థాల (అల్యూమినియం, రాగి) శోషణ రేటును పెంచడం సాధారణంగా అవసరం;

కింది పద్ధతులను ఉపయోగించవచ్చు:

1. లేజర్ యొక్క పరావర్తనను మెరుగుపరచడానికి తగిన ఉపరితల పూర్వ-చికిత్స ప్రక్రియలను స్వీకరించడం: ప్రోటోటైప్ ఆక్సీకరణ, ఇసుక బ్లాస్టింగ్, లేజర్ శుభ్రపరచడం, నికెల్ లేపనం, టిన్ ప్లేటింగ్, గ్రాఫైట్ పూత మొదలైనవి లేజర్ యొక్క పదార్థం యొక్క శోషణ రేటును మెరుగుపరుస్తాయి;

మెటీరియల్ ఉపరితలం యొక్క కరుకుదనాన్ని పెంచడం (ఇది బహుళ లేజర్ రిఫ్లెక్షన్స్ మరియు శోషణకు అనుకూలంగా ఉంటుంది), అలాగే అధిక శోషణ రేటుతో పూత పదార్థాన్ని పెంచడం ప్రధాన అంశం. లేజర్ శక్తిని గ్రహించడం ద్వారా మరియు అధిక శోషణ రేటు పదార్థాల ద్వారా దానిని కరిగించడం మరియు అస్థిరపరచడం ద్వారా, లేజర్ హీట్ మెటీరియల్ శోషణ రేటును మెరుగుపరచడానికి మరియు అధిక ప్రతిబింబ దృగ్విషయం వల్ల కలిగే వర్చువల్ వెల్డింగ్‌ను తగ్గించడానికి బేస్ మెటీరియల్‌కి ప్రసారం చేయబడుతుంది.