లేజర్ మెటీరియల్ ఇంటరాక్షన్ - కీహోల్ ప్రభావం

కీహోల్స్ నిర్మాణం మరియు అభివృద్ధి:

కీహోల్ నిర్వచనం: రేడియేషన్ వికిరణం 10 ^ 6W/cm ^ 2 కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, పదార్థం యొక్క ఉపరితలం లేజర్ చర్యలో కరిగి ఆవిరైపోతుంది.బాష్పీభవన వేగం తగినంతగా ఉన్నప్పుడు, ఉత్పత్తి చేయబడిన ఆవిరి రీకోయిల్ పీడనం ద్రవ లోహం యొక్క ఉపరితల ఉద్రిక్తత మరియు ద్రవ గురుత్వాకర్షణను అధిగమించడానికి సరిపోతుంది, తద్వారా ద్రవ లోహంలో కొంత భాగాన్ని స్థానభ్రంశం చేస్తుంది, దీని వలన ఉత్తేజిత జోన్ వద్ద కరిగిన కొలను మునిగిపోతుంది మరియు చిన్న గుంటలు ఏర్పడతాయి. ;కాంతి పుంజం నేరుగా చిన్న గొయ్యి దిగువన పనిచేస్తుంది, దీని వలన లోహం మరింత కరిగిపోతుంది మరియు గ్యాసిఫై అవుతుంది.అధిక పీడన ఆవిరి పిట్ దిగువన ఉన్న ద్రవ లోహాన్ని కరిగిన పూల్ యొక్క అంచు వైపు ప్రవహించేలా బలవంతం చేస్తూనే ఉంటుంది, చిన్న రంధ్రం మరింత లోతుగా ఉంటుంది.ఈ ప్రక్రియ కొనసాగుతుంది, చివరికి ద్రవ లోహంలో రంధ్రం వంటి కీహోల్ ఏర్పడుతుంది.చిన్న రంధ్రంలోని లేజర్ పుంజం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే లోహపు ఆవిరి పీడనం ద్రవ లోహం యొక్క ఉపరితల ఉద్రిక్తత మరియు గురుత్వాకర్షణతో సమతౌల్య స్థితికి చేరుకున్నప్పుడు, చిన్న రంధ్రం ఇకపై లోతుగా ఉండదు మరియు లోతు స్థిరమైన చిన్న రంధ్రం ఏర్పడుతుంది, దీనిని "చిన్న రంధ్రం ప్రభావం" అని పిలుస్తారు. .

వర్క్‌పీస్‌కు సంబంధించి లేజర్ పుంజం కదులుతున్నప్పుడు, చిన్న రంధ్రం కొద్దిగా వెనుకకు వంగిన ముందు భాగాన్ని మరియు వెనుకవైపు స్పష్టంగా వంపుతిరిగిన విలోమ త్రిభుజాన్ని చూపుతుంది.చిన్న రంధ్రం యొక్క ముందు అంచు అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు అధిక ఆవిరి పీడనంతో లేజర్ యొక్క చర్య ప్రాంతం, వెనుక అంచు వెంట ఉష్ణోగ్రత సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఆవిరి పీడనం తక్కువగా ఉంటుంది.ఈ పీడనం మరియు ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసంలో, కరిగిన ద్రవం చిన్న రంధ్రం చుట్టూ ముందు చివర నుండి వెనుక చివర వరకు ప్రవహిస్తుంది, చిన్న రంధ్రం యొక్క వెనుక చివరలో సుడిగుండం ఏర్పడుతుంది మరియు చివరకు వెనుక అంచు వద్ద ఘనీభవిస్తుంది.లేజర్ అనుకరణ మరియు వాస్తవ వెల్డింగ్ ద్వారా పొందిన కీహోల్ యొక్క డైనమిక్ స్థితి పై చిత్రంలో చూపబడింది, చిన్న రంధ్రాల యొక్క స్వరూపం మరియు వివిధ వేగంతో ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు చుట్టుపక్కల కరిగిన ద్రవ ప్రవాహం.

చిన్న రంధ్రాల ఉనికి కారణంగా, లేజర్ పుంజం శక్తి పదార్థం యొక్క అంతర్గత భాగంలోకి చొచ్చుకుపోతుంది, ఈ లోతైన మరియు ఇరుకైన వెల్డ్ సీమ్ను ఏర్పరుస్తుంది.లేజర్ డీప్ పెనెట్రేషన్ వెల్డ్ సీమ్ యొక్క సాధారణ క్రాస్ సెక్షనల్ పదనిర్మాణం పై చిత్రంలో చూపబడింది.వెల్డ్ సీమ్ యొక్క చొచ్చుకుపోయే లోతు కీహోల్ యొక్క లోతుకు దగ్గరగా ఉంటుంది (ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, మెటాలోగ్రాఫిక్ పొర కీహోల్ కంటే 60-100um లోతుగా ఉంటుంది, ఒక తక్కువ ద్రవ పొర).లేజర్ శక్తి సాంద్రత ఎక్కువ, చిన్న రంధ్రం లోతుగా ఉంటుంది మరియు వెల్డ్ సీమ్ యొక్క చొచ్చుకుపోయే లోతు ఎక్కువగా ఉంటుంది.అధిక-శక్తి లేజర్ వెల్డింగ్‌లో, వెల్డ్ సీమ్ యొక్క గరిష్ట లోతు మరియు వెడల్పు నిష్పత్తి 12: 1కి చేరుకోవచ్చు.

యొక్క శోషణ యొక్క విశ్లేషణలేజర్ శక్తికీహోల్ ద్వారా

చిన్న రంధ్రాలు మరియు ప్లాస్మా ఏర్పడటానికి ముందు, లేజర్ యొక్క శక్తి ప్రధానంగా ఉష్ణ వాహకత ద్వారా వర్క్‌పీస్ లోపలికి ప్రసారం చేయబడుతుంది.వెల్డింగ్ ప్రక్రియ వాహక వెల్డింగ్కు చెందినది (0.5 మిమీ కంటే తక్కువ చొచ్చుకుపోయే లోతుతో), మరియు లేజర్ యొక్క పదార్థం యొక్క శోషణ రేటు 25-45% మధ్య ఉంటుంది.కీహోల్ ఏర్పడిన తర్వాత, లేజర్ యొక్క శక్తి ప్రధానంగా వర్క్‌పీస్ లోపలి భాగం కీహోల్ ప్రభావం ద్వారా గ్రహించబడుతుంది మరియు వెల్డింగ్ ప్రక్రియ లోతైన వ్యాప్తి వెల్డింగ్ అవుతుంది (0.5 మిమీ కంటే ఎక్కువ చొచ్చుకుపోయే లోతుతో), శోషణ రేటు చేరుకోవచ్చు. 60-90% కంటే ఎక్కువ.

లేజర్ వెల్డింగ్, కట్టింగ్ మరియు డ్రిల్లింగ్ వంటి ప్రాసెసింగ్ సమయంలో లేజర్ యొక్క శోషణను మెరుగుపరచడంలో కీహోల్ ప్రభావం చాలా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది.కీహోల్‌లోకి ప్రవేశించే లేజర్ పుంజం రంధ్రం గోడ నుండి బహుళ ప్రతిబింబాల ద్వారా దాదాపు పూర్తిగా గ్రహించబడుతుంది.

కీహోల్ లోపల లేజర్ యొక్క శక్తి శోషణ విధానం రెండు ప్రక్రియలను కలిగి ఉంటుందని సాధారణంగా నమ్ముతారు: రివర్స్ అబ్జార్ప్షన్ మరియు ఫ్రెస్నెల్ శోషణ.

కీహోల్ లోపల ఒత్తిడి సమతుల్యత

లేజర్ డీప్ పెనెట్రేషన్ వెల్డింగ్ సమయంలో, పదార్థం తీవ్రమైన బాష్పీభవనానికి లోనవుతుంది మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఆవిరి ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే విస్తరణ పీడనం ద్రవ లోహాన్ని బహిష్కరించి, చిన్న రంధ్రాలను ఏర్పరుస్తుంది.పదార్థం యొక్క ఆవిరి పీడనం మరియు అబ్లేషన్ పీడనం (దీనిని బాష్పీభవన రియాక్షన్ ఫోర్స్ లేదా రీకోయిల్ ప్రెజర్ అని కూడా పిలుస్తారు)తో పాటు, ఉపరితల ఉద్రిక్తత, గురుత్వాకర్షణ వల్ల కలిగే ద్రవ స్థిర పీడనం మరియు లోపల కరిగిన పదార్థం యొక్క ప్రవాహం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే ద్రవ డైనమిక్ పీడనం కూడా ఉన్నాయి. చిన్న రంధ్రం.ఈ ఒత్తిళ్లలో, ఆవిరి పీడనం మాత్రమే చిన్న రంధ్రం యొక్క ప్రారంభాన్ని నిర్వహిస్తుంది, మిగిలిన మూడు శక్తులు చిన్న రంధ్రం మూసివేయడానికి ప్రయత్నిస్తాయి.వెల్డింగ్ ప్రక్రియలో కీహోల్ యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించడానికి, ఆవిరి పీడనం ఇతర ప్రతిఘటనను అధిగమించడానికి మరియు సమతౌల్యాన్ని సాధించడానికి, కీహోల్ యొక్క దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వాన్ని కొనసాగించడానికి సరిపోతుంది.సరళత కోసం, కీహోల్ గోడపై పనిచేసే శక్తులు ప్రధానంగా అబ్లేషన్ ప్రెజర్ (మెటల్ ఆవిరి రీకోయిల్ ప్రెజర్) మరియు ఉపరితల ఉద్రిక్తత అని సాధారణంగా నమ్ముతారు.

కీహోల్ యొక్క అస్థిరత

నేపథ్యం: లేజర్ పదార్థాల ఉపరితలంపై పనిచేస్తుంది, దీని వలన పెద్ద మొత్తంలో లోహం ఆవిరైపోతుంది.రీకోయిల్ పీడనం కరిగిన పూల్‌పై నొక్కి, కీహోల్స్ మరియు ప్లాస్మాను ఏర్పరుస్తుంది, ఫలితంగా ద్రవీభవన లోతు పెరుగుతుంది.కదిలే ప్రక్రియలో, లేజర్ కీహోల్ యొక్క ముందు గోడను తాకుతుంది మరియు లేజర్ పదార్థాన్ని సంపర్కించే స్థానం పదార్థం యొక్క తీవ్రమైన బాష్పీభవనానికి కారణమవుతుంది.అదే సమయంలో, కీహోల్ గోడ భారీ నష్టాన్ని అనుభవిస్తుంది మరియు బాష్పీభవనం ద్రవ లోహంపై ఒత్తిడిని ఏర్పరుస్తుంది, దీని వలన కీహోల్ లోపలి గోడ క్రిందికి హెచ్చుతగ్గులకు గురవుతుంది మరియు కీహోల్ దిగువన చుట్టూ తిరుగుతుంది. కరిగిన కొలను వెనుక.ముందు గోడ నుండి వెనుక గోడకు ద్రవ కరిగిన పూల్ యొక్క హెచ్చుతగ్గుల కారణంగా, కీహోల్ లోపల వాల్యూమ్ నిరంతరం మారుతూ ఉంటుంది, కీహోల్ యొక్క అంతర్గత పీడనం కూడా తదనుగుణంగా మారుతుంది, ఇది స్ప్రే చేయబడిన ప్లాస్మా పరిమాణంలో మార్పుకు దారితీస్తుంది. .ప్లాస్మా వాల్యూమ్‌లో మార్పు లేజర్ శక్తిని కవచం, వక్రీభవనం మరియు శోషణలో మార్పులకు దారితీస్తుంది, ఫలితంగా లేజర్ యొక్క శక్తి పదార్థ ఉపరితలంపైకి చేరుకుంటుంది.మొత్తం ప్రక్రియ డైనమిక్ మరియు క్రమానుగతంగా ఉంటుంది, చివరికి రంపపు ఆకారంలో మరియు ఉంగరాల లోహ చొచ్చుకుపోవడానికి దారి తీస్తుంది మరియు మృదువైన సమానమైన చొచ్చుకుపోయే వెల్డ్ ఉండదు, పైన పేర్కొన్న బొమ్మ వెల్డ్ యొక్క మధ్యభాగానికి సమాంతరంగా రేఖాంశ కట్టింగ్ ద్వారా పొందిన క్రాస్ సెక్షనల్ వీక్షణ. వెల్డ్ యొక్క కేంద్రం, అలాగే కీహోల్ లోతు వైవిధ్యం యొక్క నిజ-సమయ కొలతIPG-LDD సాక్ష్యంగా.

కీహోల్ యొక్క స్థిరత్వ దిశను మెరుగుపరచండి

లేజర్ డీప్ పెనెట్రేషన్ వెల్డింగ్ సమయంలో, చిన్న రంధ్రం యొక్క స్థిరత్వం రంధ్రం లోపల వివిధ ఒత్తిళ్ల యొక్క డైనమిక్ బ్యాలెన్స్ ద్వారా మాత్రమే నిర్ధారించబడుతుంది.అయినప్పటికీ, రంధ్రం గోడ ద్వారా లేజర్ శక్తిని గ్రహించడం మరియు పదార్థాల బాష్పీభవనం, చిన్న రంధ్రం వెలుపల లోహ ఆవిరిని బయటకు తీయడం మరియు చిన్న రంధ్రం మరియు కరిగిన పూల్ యొక్క ముందుకు కదలిక అన్నీ చాలా తీవ్రమైన మరియు వేగవంతమైన ప్రక్రియలు.కొన్ని ప్రక్రియ పరిస్థితులలో, వెల్డింగ్ ప్రక్రియలో కొన్ని క్షణాలలో, చిన్న రంధ్రం యొక్క స్థిరత్వం స్థానిక ప్రాంతాలలో భంగం కలిగించే అవకాశం ఉంది, ఇది వెల్డింగ్ లోపాలకు దారితీస్తుంది.అత్యంత విలక్షణమైన మరియు సాధారణమైనవి చిన్న రంధ్ర రకం సచ్ఛిద్రత లోపాలు మరియు కీహోల్ కుప్పకూలడం వల్ల కలిగే చిమ్మట;

కాబట్టి కీహోల్‌ను ఎలా స్థిరీకరించాలి?

కీహోల్ ద్రవం యొక్క హెచ్చుతగ్గులు సాపేక్షంగా సంక్లిష్టంగా ఉంటాయి మరియు చాలా కారకాలను కలిగి ఉంటాయి (ఉష్ణోగ్రత క్షేత్రం, ప్రవాహ క్షేత్రం, శక్తి క్షేత్రం, ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ భౌతికశాస్త్రం), వీటిని కేవలం రెండు వర్గాలుగా సంగ్రహించవచ్చు: ఉపరితల ఉద్రిక్తత మరియు లోహ ఆవిరి రీకోయిల్ పీడనం మధ్య సంబంధం;లోహ ఆవిరి యొక్క రీకోయిల్ పీడనం నేరుగా కీహోల్స్ ఉత్పత్తిపై పనిచేస్తుంది, ఇది కీహోల్స్ యొక్క లోతు మరియు వాల్యూమ్‌తో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.అదే సమయంలో, వెల్డింగ్ ప్రక్రియలో మెటల్ ఆవిరి యొక్క పైకి కదిలే ఏకైక పదార్ధం వలె, ఇది చిమ్మట సంభవించడానికి కూడా దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది;ఉపరితల ఉద్రిక్తత కరిగిన పూల్ యొక్క ప్రవాహాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది;

కాబట్టి స్థిరమైన లేజర్ వెల్డింగ్ ప్రక్రియ చాలా హెచ్చుతగ్గులు లేకుండా, కరిగిన పూల్‌లో ఉపరితల ఉద్రిక్తత యొక్క పంపిణీ ప్రవణతను నిర్వహించడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.ఉపరితల ఉద్రిక్తత ఉష్ణోగ్రత పంపిణీకి సంబంధించినది మరియు ఉష్ణోగ్రత పంపిణీ ఉష్ణ మూలానికి సంబంధించినది.అందువల్ల, మిశ్రమ ఉష్ణ మూలం మరియు స్వింగ్ వెల్డింగ్ స్థిరమైన వెల్డింగ్ ప్రక్రియకు సంభావ్య సాంకేతిక దిశలు;

మెటల్ ఆవిరి మరియు కీహోల్ వాల్యూమ్ ప్లాస్మా ప్రభావం మరియు కీహోల్ ఓపెనింగ్ పరిమాణంపై శ్రద్ధ వహించాలి.పెద్ద ఓపెనింగ్, పెద్ద కీహోల్ మరియు మెల్ట్ పూల్ యొక్క దిగువ బిందువులో అతితక్కువ హెచ్చుతగ్గులు, ఇది మొత్తం కీహోల్ వాల్యూమ్ మరియు అంతర్గత పీడన మార్పులపై సాపేక్షంగా చిన్న ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది;కాబట్టి సర్దుబాటు చేయగల రింగ్ మోడ్ లేజర్ (యాన్యులర్ స్పాట్), లేజర్ ఆర్క్ రీకాంబినేషన్, ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేషన్ మొదలైనవి విస్తరించగల అన్ని దిశలు.