ການໂຕ້ຕອບວັດສະດຸເລເຊີ – ຜົນກະທົບຂອງຄີ

ການ​ສ້າງ​ແລະ​ການ​ພັດ​ທະ​ນາ​ຂອງ keyholes​:

Keyhole ຄໍານິຍາມ: ໃນເວລາທີ່ irradiance ລັງສີແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 10 ^ 6W / cm ^ 2, ດ້ານຂອງວັດສະດຸ melts ແລະ evaporates ພາຍໃຕ້ການປະຕິບັດຂອງ laser ໄດ້.ເມື່ອຄວາມໄວການລະເຫີຍມີຂະຫນາດໃຫຍ່ພຽງພໍ, ຄວາມກົດດັນຂອງ vapor recoil ທີ່ສ້າງຂຶ້ນແມ່ນພຽງພໍທີ່ຈະເອົາຊະນະຄວາມຕຶງຄຽດຂອງຫນ້າດິນແລະແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງແຫຼວຂອງໂລຫະແຫຼວ, ດັ່ງນັ້ນການໂຍກຍ້າຍບາງສ່ວນຂອງໂລຫະແຫຼວ, ເຮັດໃຫ້ສະນຸກເກີ molten ໃນເຂດ excitation ຈົມລົງແລະເປັນຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍ. ;beam ຂອງແສງສະຫວ່າງເຮັດຫນ້າທີ່ໂດຍກົງຢູ່ດ້ານລຸ່ມຂອງຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍ, ເຮັດໃຫ້ໂລຫະທີ່ຈະລະລາຍຕື່ມອີກແລະ gasify.ອາຍນໍ້າທີ່ມີຄວາມກົດດັນສູງຍັງສືບຕໍ່ບັງຄັບໃຫ້ໂລຫະແຫຼວຢູ່ດ້ານລຸ່ມຂອງຂຸມໄຫຼໄປສູ່ບໍລິເວນອ້ອມຮອບຂອງສະນຸກເກີ molten, ເຮັດໃຫ້ຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍເລິກລົງຕື່ມອີກ.ຂະບວນການນີ້ຍັງສືບຕໍ່, ໃນທີ່ສຸດກໍ່ເປັນຮູກະແຈຄ້າຍຄືຮູຢູ່ໃນໂລຫະແຫຼວ.ເມື່ອຄວາມກົດດັນຂອງອາຍພິດໂລຫະທີ່ຜະລິດໂດຍເລເຊີຢູ່ໃນຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍບັນລຸຄວາມສົມດຸນກັບຄວາມກົດດັນດ້ານຫນ້າແລະແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງໂລຫະແຫຼວ, ຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍຈະບໍ່ເລິກລົງແລະສ້າງເປັນຮູຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າ "ຜົນກະທົບຂອງຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍ" .

ໃນຂະນະທີ່ລໍາແສງເລເຊີເຄື່ອນທີ່ທຽບກັບ workpiece ໄດ້, ຮູຂະຫນາດນ້ອຍສະແດງໃຫ້ເຫັນທາງຫນ້າໂຄ້ງກັບຄືນໄປບ່ອນເລັກນ້ອຍແລະເປັນສາມຫຼ່ຽມ inverted ຢ່າງຊັດເຈນຢູ່ດ້ານຫລັງ.ຂອບດ້ານຫນ້າຂອງຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍແມ່ນພື້ນທີ່ປະຕິບັດງານຂອງເລເຊີ, ມີອຸນຫະພູມສູງແລະຄວາມກົດດັນຂອງອາຍແກັສສູງ, ໃນຂະນະທີ່ອຸນຫະພູມຕາມແຄມດ້ານຫລັງແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຕ່ໍາແລະຄວາມກົດດັນຂອງ vapor ແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ.ພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນແລະຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມນີ້, ຂອງແຫຼວ molten ໄຫຼອ້ອມຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍຈາກດ້ານຫນ້າໄປຫາທ້າຍດ້ານຫລັງ, ປະກອບເປັນ vortex ຢູ່ປາຍຫລັງຂອງຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະສຸດທ້າຍກໍ່ແຂງຢູ່ຂອບດ້ານຫລັງ.ສະຖານະແບບເຄື່ອນໄຫວຂອງຮູກະແຈທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍຜ່ານການຈໍາລອງເລເຊີແລະການເຊື່ອມໂລຫະຕົວຈິງແມ່ນສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນຮູບຂ້າງເທິງ, morphology ຂອງຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍແລະການໄຫຼຂອງຂອງແຫຼວ molten ອ້ອມຂ້າງໃນການເດີນທາງໃນຄວາມໄວທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

ເນື່ອງຈາກມີຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍ, ພະລັງງານແສງເລເຊີ penetrates ເຂົ້າໄປໃນພາຍໃນຂອງວັດສະດຸ, ກອບເປັນຈໍານວນ seam ການເຊື່ອມໂລຫະເລິກແລະແຄບນີ້.ລັກສະນະທາງກາຍະພາບທົ່ວໄປຂອງເລເຊີການເຊື່ອມໂລຫະເຈາະເລິກແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງເທິງ.ຄວາມເລິກເຈາະຂອງ seam ການເຊື່ອມແມ່ນຢູ່ໃກ້ກັບຄວາມເລິກຂອງ keyhole (ເພື່ອໃຫ້ຊັດເຈນ, ຊັ້ນ metallographic ແມ່ນ 60-100um ເລິກກ່ວາ keyhole, ຫນຶ່ງໃນຊັ້ນຂອງແຫຼວຫນ້ອຍ).ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ laser ສູງຂຶ້ນ, ຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍຈະເລິກ, ແລະຄວາມເລິກເຈາະຂອງ seam ການເຊື່ອມຫຼາຍ.ໃນການເຊື່ອມໂລຫະດ້ວຍເລເຊີທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ຄວາມເລິກສູງສຸດກັບຄວາມກວ້າງອັດຕາສ່ວນຂອງ seam ການເຊື່ອມສາມາດບັນລຸ 12: 1.

ການວິເຄາະການດູດຊຶມຂອງພະລັງງານ laserໂດຍຮູກະແຈ

ກ່ອນທີ່ຈະສ້າງຕັ້ງຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍແລະ plasma, ພະລັງງານຂອງເລເຊີສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກສົ່ງໄປຫາພາຍໃນຂອງ workpiece ໂດຍຜ່ານການນໍາຄວາມຮ້ອນ.ຂະບວນການເຊື່ອມໂລຫະເປັນຂອງການເຊື່ອມໂລຫະ conductive (ມີຄວາມເລິກ penetration ຫນ້ອຍກ່ວາ 0.5mm), ແລະອັດຕາການດູດຊຶມຂອງວັດສະດຸຂອງ laser ແມ່ນລະຫວ່າງ 25-45%.ເມື່ອຂຸມກະແຈຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ, ພະລັງງານຂອງເລເຊີໄດ້ຖືກດູດຊຶມສ່ວນໃຫຍ່ໂດຍພາຍໃນຂອງ workpiece ໂດຍຜ່ານຜົນກະທົບຂອງຮູກະແຈ, ແລະຂະບວນການເຊື່ອມໂລຫະກາຍເປັນການເຊື່ອມເຈາະເລິກ (ມີຄວາມເລິກເຈາະຫຼາຍກ່ວາ 0.5 ມມ), ອັດຕາການດູດຊຶມສາມາດບັນລຸ ຫຼາຍກວ່າ 60-90%.

ຜົນກະທົບຂອງ keyhole ມີບົດບາດສໍາຄັນຫຼາຍໃນການເສີມຂະຫຍາຍການດູດຊຶມຂອງເລເຊີໃນລະຫວ່າງການປະມວນຜົນເຊັ່ນ: ການເຊື່ອມໂລຫະ laser, ການຕັດ, ແລະເຈາະ.ແສງເລເຊີທີ່ເຂົ້າໄປໃນຮູກະແຈແມ່ນເກືອບຫມົດແລ້ວໂດຍຜ່ານການສະທ້ອນຫຼາຍຈາກຝາຂຸມ.

ມັນໄດ້ຖືກເຊື່ອວ່າໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວກົນໄກການດູດຊຶມພະລັງງານຂອງເລເຊີພາຍໃນຮູກະແຈປະກອບມີສອງຂະບວນການ: ການດູດຊຶມຄືນແລະການດູດຊຶມ Fresnel.

ຄວາມດຸ່ນດ່ຽງຄວາມກົດດັນພາຍໃນຮູກະແຈ

ໃນລະຫວ່າງການເຊື່ອມໂລຫະ laser ເຈາະເລິກ, ວັດສະດຸ undergoes vaporization ຮ້າຍແຮງ, ແລະຄວາມກົດດັນການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍໄອນ້ໍາອຸນຫະພູມສູງ expels ໂລຫະແຫຼວ, ປະກອບເປັນຮູຂະຫນາດນ້ອຍ.ນອກເຫນືອໄປຈາກຄວາມກົດດັນ vapor ແລະຄວາມກົດດັນ ablation (ຍັງເອີ້ນວ່າຜົນບັງຄັບໃຊ້ປະຕິກິລິຢາລະເຫີຍຫຼືຄວາມກົດດັນ recoil) ຂອງວັດສະດຸ, ຍັງມີຄວາມກົດດັນດ້ານ, ຄວາມກົດດັນສະຖິດຂອງແຫຼວທີ່ເກີດຈາກແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ແລະຄວາມກົດດັນເຄື່ອນໄຫວຂອງນ້ໍາທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍການໄຫຼຂອງວັດສະດຸ molten ພາຍໃນ. ຂຸມ​ຂະ​ຫນາດ​ນ້ອຍ​.ໃນບັນດາຄວາມກົດດັນເຫຼົ່ານີ້, ຄວາມກົດດັນຂອງອາຍນ້ໍາພຽງແຕ່ຮັກສາການເປີດຂອງຮູຂະຫນາດນ້ອຍ, ໃນຂະນະທີ່ອີກສາມກໍາລັງພະຍາຍາມປິດຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍ.ເພື່ອຮັກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຮູກະແຈໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຊື່ອມໂລຫະ, ຄວາມກົດດັນ vapor ຈະຕ້ອງພຽງພໍເພື່ອເອົາຊະນະຄວາມຕ້ານທານອື່ນໆແລະບັນລຸຄວາມສົມດຸນ, ຮັກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງໃນໄລຍະຍາວຂອງຮູກະແຈ.ສໍາລັບຄວາມງ່າຍດາຍ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວເຊື່ອກັນວ່າກໍາລັງທີ່ປະຕິບັດຢູ່ໃນຝາຮູກະແຈສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຄວາມກົດດັນ ablation (ຄວາມກົດດັນ vapor recoil ໂລຫະ) ແລະຄວາມກົດດັນດ້ານ.

ຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງ Keyhole

ພື້ນຫລັງ: Laser ເຮັດຫນ້າທີ່ຂອງວັດສະດຸ, ເຮັດໃຫ້ໂລຫະຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍທີ່ຈະລະເຫີຍ.ຄວາມກົດດັນຂອງ recoil ກົດດັນລົງໃນສະນຸກເກີ molten, ກອບເປັນຈໍານວນ keyholes ແລະ plasma, ຜົນອອກມາໃນການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມເລິກ melting.ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການເຄື່ອນຍ້າຍ, laser hits ກັບກໍາແພງດ້ານຫນ້າຂອງ keyhole, ແລະຕໍາແຫນ່ງທີ່ laser ຕິດຕໍ່ກັບວັດສະດຸຈະເຮັດໃຫ້ evaporation ຮ້າຍແຮງຂອງວັດສະດຸ.ໃນເວລາດຽວກັນ, ຝາຮູກະແຈຈະປະສົບກັບການສູນເສຍມະຫາຊົນ, ແລະການລະເຫີຍຈະສ້າງຄວາມກົດດັນຂອງ recoil ທີ່ຈະກົດດັນລົງໃສ່ໂລຫະແຫຼວ, ເຮັດໃຫ້ຝາດ້ານໃນຂອງຮູກະແຈປ່ຽນໄປຂ້າງລຸ່ມແລະເຄື່ອນຍ້າຍປະມານລຸ່ມຂອງຮູກະແຈໄປສູ່ການ. ກັບຄືນໄປບ່ອນຂອງສະນຸກເກີ molten ໄດ້.ເນື່ອງຈາກການເຫນັງຕີງຂອງສະລອຍນ້ໍາ molten ຂອງແຫຼວຈາກກໍາແພງດ້ານຫນ້າໄປຫາກໍາແພງຫລັງ, ປະລິມານພາຍໃນຮູກະແຈມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ຄວາມກົດດັນພາຍໃນຂອງຮູກະແຈຍັງມີການປ່ຽນແປງຕາມຄວາມເຫມາະສົມ, ຊຶ່ງນໍາໄປສູ່ການປ່ຽນແປງຂອງປະລິມານຂອງ plasma ທີ່ສີດອອກ. .ການປ່ຽນແປງຂອງປະລິມານ plasma ນໍາໄປສູ່ການປ່ຽນແປງໃນການປ້ອງກັນ, ການສະທ້ອນແລະການດູດຊຶມຂອງພະລັງງານເລເຊີ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານຂອງເລເຊີເຖິງພື້ນຜິວຂອງວັດສະດຸ.ຂະບວນການທັງຫມົດແມ່ນແບບເຄື່ອນໄຫວແລະເປັນໄລຍະ, ໃນທີ່ສຸດເຮັດໃຫ້ເປັນຮູບແຂ້ວເລື່ອຍແລະການເຈາະໂລຫະເປັນຄື້ນ, ແລະບໍ່ມີການເຊື່ອມໂລຫະ penetration ລຽບເທົ່າທຽມກັນ, ຮູບຂ້າງເທິງນີ້ແມ່ນມຸມເບິ່ງຂ້າມພາກກາງຂອງການເຊື່ອມໂລຫະທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍການຕັດຕາມລວງຍາວຂະຫນານກັບ. ສູນກາງຂອງການເຊື່ອມ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການວັດແທກທີ່ໃຊ້ເວລາທີ່ແທ້ຈິງຂອງການປ່ຽນແປງຄວາມເລິກຂອງຮູກະແຈໂດຍIPG-LDD ເປັນຫຼັກຖານ.

ປັບປຸງທິດທາງສະຖຽນລະພາບຂອງຮູກະແຈ

ໃນລະຫວ່າງການເຊື່ອມໂລຫະເຈາະເລິກ laser, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍພຽງແຕ່ສາມາດໄດ້ຮັບການຮັບປະກັນຄວາມສົມດູນແບບເຄື່ອນໄຫວຂອງຄວາມກົດດັນຕ່າງໆພາຍໃນຂຸມ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການດູດຊຶມພະລັງງານເລເຊີໂດຍຝາຂຸມແລະການລະເຫີຍຂອງວັດສະດຸ, ການປ່ອຍອາຍຂອງໂລຫະອອກນອກຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະການເຄື່ອນໄຫວຕໍ່ຫນ້າຂອງຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍແລະສະນຸກເກີ molten ທັງຫມົດແມ່ນຂະບວນການຫຼາຍແລະໄວ.ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງຂະບວນການບາງຢ່າງ, ໃນບາງເວລາໃນລະຫວ່າງການເຊື່ອມໂລຫະ, ມີຄວາມເປັນໄປໄດ້ທີ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຂຸມຂະຫນາດນ້ອຍອາດຈະຖືກລົບກວນໃນພື້ນທີ່ທ້ອງຖິ່ນ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງການເຊື່ອມໂລຫະ.ປະເພດທົ່ວໄປທີ່ສຸດແລະທົ່ວໄປແມ່ນຂໍ້ບົກພ່ອງ porosity ປະເພດ pore ຂະຫນາດນ້ອຍແລະ spatter ທີ່ເກີດຈາກການລົ້ມລະລາຍຂອງ keyhole;

ດັ່ງນັ້ນວິທີການຮັກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ keyhole?

ການເຫນັງຕີງຂອງນ້ໍາຮູກະແຈແມ່ນຂ້ອນຂ້າງສັບສົນແລະກ່ຽວຂ້ອງກັບປັດໃຈຫຼາຍເກີນໄປ (ພາກສະຫນາມອຸນຫະພູມ, ພາກສະຫນາມການໄຫຼ, ພາກສະຫນາມຜົນບັງຄັບໃຊ້, ຟີຊິກ optoelectronic), ຊຶ່ງສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ງ່າຍໆເປັນສອງປະເພດ: ຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງຄວາມກົດດັນດ້ານຫນ້າແລະຄວາມກົດດັນ recoil vapor ໂລຫະ;ຄວາມກົດດັນ recoil ຂອງ vapor ໂລຫະເຮັດຫນ້າທີ່ໂດຍກົງກັບການຜະລິດຂອງ keyholes, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບຄວາມເລິກແລະປະລິມານຂອງ keyholes.ໃນຂະນະດຽວກັນ, ເປັນສານເຄື່ອນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນພຽງແຕ່ຂອງ vapor ໂລຫະໃນຂະບວນການເຊື່ອມໂລຫະ, ມັນຍັງກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບການປະກົດຕົວຂອງ spatter;ຄວາມເຄັ່ງຕຶງຂອງພື້ນຜິວມີຜົນກະທົບຕໍ່ການໄຫຼຂອງສະນຸກເກີ molten;

ດັ່ງນັ້ນຂະບວນການເຊື່ອມໂລຫະ laser ຫມັ້ນຄົງແມ່ນຂຶ້ນກັບການຮັກສາ gradient ການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄວາມກົດດັນດ້ານໃນສະນຸກເກີ molten, ໂດຍບໍ່ມີການເຫນັງຕີງຫຼາຍເກີນໄປ.ຄວາມເຄັ່ງຕຶງຂອງພື້ນຜິວແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມ, ແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບແຫຼ່ງຄວາມຮ້ອນ.ດັ່ງນັ້ນ, ແຫຼ່ງຄວາມຮ້ອນປະສົມແລະການເຊື່ອມໂລຫະ swing ແມ່ນທິດທາງດ້ານວິຊາການທີ່ມີທ່າແຮງສໍາລັບຂະບວນການເຊື່ອມໂລຫະທີ່ຫມັ້ນຄົງ;

ປະລິມານຂອງ vapor ໂລຫະແລະ keyhole ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ເອົາໃຈໃສ່ຜົນກະທົບ plasma ແລະຂະຫນາດຂອງການເປີດ keyhole ໄດ້.ການເປີດຂະຫນາດໃຫຍ່, ຮູ keyhole ຂະຫນາດໃຫຍ່, ແລະການເຫນັງຕີງຂອງ negligible ໃນຈຸດລຸ່ມຂອງສະນຸກເກີ melt, ເຊິ່ງມີຜົນກະທົບເລັກນ້ອຍຕໍ່ປະລິມານຂອງ keyhole ໂດຍລວມແລະການປ່ຽນແປງຄວາມກົດດັນພາຍໃນ;ດັ່ງນັ້ນ laser mode ວົງປັບ (ຈຸດ annular), laser arc recombination, modulation ຄວາມຖີ່, ແລະອື່ນໆແມ່ນທິດທາງທັງຫມົດທີ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້.