லேசர் பற்றவைப்பில் பற்றவைப்புக் குளத்தின் பண்புகளின் பகுப்பாய்வு

நவீன உற்பத்தியில்,லேசர் வெல்டிங் தொழில்நுட்பம்அதன் உயர் செயல்திறன், துல்லியம் மற்றும் தகவமைப்புத் திறன் போன்ற நன்மைகளின் காரணமாக, விண்வெளித் துறை முதல் வாகன உற்பத்தி வரையிலும், மின்னணு உபகரணங்கள் முதல் மருத்துவ சாதனங்கள் வரையிலும் பல்வேறு துறைகளில் இது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்தத் தொழில்நுட்பத்தின் மையக்கரு, லேசருக்கும் பொருளுக்கும் இடையிலான இடைவினையாகும். இது உருகிய திரவக் குளத்தை உருவாக்கி, விரைவாகத் திடப்படுத்துவதன் மூலம் உலோகப் பாகங்களை இணைக்க உதவுகிறது. லேசர் பற்றவைப்பில், பற்றவைப்புக் குளம் ஒரு முக்கியப் பகுதியாகும். அதன் பண்புகள் பற்றவைப்பின் தரம், நுண் கட்டமைப்பு மற்றும் இறுதிச் செயல்திறனை நேரடியாகத் தீர்மானிக்கின்றன. எனவே, உருகிய திரவக் குளத்தின் பண்புகளை ஆழமாகப் புரிந்துகொள்வதும் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்துவதும், லேசர் பற்றவைப்புத் தொழில்நுட்பத்தின் தரத்தை மேம்படுத்துவதற்கும், தொழில்துறை உற்பத்தியில் உயர்தரமான பற்றவைக்கப்பட்ட இணைப்புகளின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வதற்கும் மிக முக்கியத்துவம் வாய்ந்தவை.

உருகிய குளத்தின் வடிவியல்

லேசர் பற்றவைப்பு ஆராய்ச்சியில் பற்றவைப்புக் குளத்தின் வடிவியல் ஒரு முக்கிய அம்சமாகும், ஏனெனில் இது பற்றவைப்புச் செயல்பாட்டின் போது வெப்பப் பரிமாற்றம், பொருள் ஓட்டம் மற்றும் இறுதிப் பற்றவைப்புத் தரம் ஆகியவற்றை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது. ஒரு உருகிய குளத்தின் வடிவம் பொதுவாக அதன் ஆழம், அகலம், விகித அளவு, வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட மண்டலத்தின் (HAZ) வடிவியல், திறப்பு வடிவ வடிவியல் மற்றும் உருகிய உலோக மண்டலத்தின் (MMA) வடிவியல் ஆகியவற்றால் விவரிக்கப்படுகிறது. இந்த அளவுருக்கள் பற்றவைக்கப்பட்ட இணைப்பின் அளவு மற்றும் வடிவத்தைத் தீர்மானிப்பது மட்டுமல்லாமல், பற்றவைப்புச் செயல்பாட்டின் போது வெப்பச் சுழற்சி, குளிர்விக்கும் விகிதம் மற்றும் நுண் கட்டமைப்பு உருவாக்கம் ஆகியவற்றையும் பாதிக்கின்றன.

அட்டவணை 1. ஒவ்வொரு பற்றவைப்புக் குளத்தின் வடிவியல் அளவுருக்களின் மீது லேசர் பற்றவைப்பு அளவுருக்களின் தாக்கம்.

அட்டவணை 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பற்றவைப்புக் குளத்தின் வடிவவியலைப் பாதிக்கும் இரண்டு முக்கிய செயல்முறை அளவுருக்கள் லேசர் ஆற்றல் மற்றும் பற்றவைப்பு வேகம் என்பதை இந்த ஆய்வு காட்டுகிறது. பொதுவாக, லேசர் ஆற்றல் அதிகரித்து, பற்றவைப்பு வேகம் குறையும்போது, ​​பற்றவைப்புக் குளத்தின் ஆழம் அதிகரிக்கிறது, அதே சமயம் அதன் அகலம் ஒப்பீட்டளவில் சிறிதளவே மாறுகிறது. இதற்குக் காரணம், அதிக லேசர் ஆற்றலால் அதிக சக்தியை வழங்க முடிவதால், பொருள் வேகமாக உருகி ஆவியாகிறது. இதன் விளைவாக, படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஆழமான திறப்புத் துளைகளும் குளங்களும் உருவாகின்றன. இருப்பினும், லேசர் ஆற்றல் மிக அதிகமாகவோ அல்லது பற்றவைப்பு வேகம் மிகக் குறைவாகவோ இருக்கும்போது, ​​அது பொருளின் அதிகப்படியான வெப்பம், அதீத ஆவியாதல் மற்றும் பிளாஸ்மா கவச விளைவு போன்றவற்றுக்கு வழிவகுத்து, பற்றவைப்புத் தரத்தைக் குறைத்துவிடும். எனவே, உண்மையான பற்றவைப்புச் செயல்பாட்டில், சிறந்த பற்றவைப்புக் குளத்தின் வடிவவியலைப் பெறுவதற்காக, குறிப்பிட்ட பொருளின் பண்புகள் மற்றும் பற்றவைப்புத் தேவைகளுக்கு ஏற்ப லேசர் ஆற்றலையும் பற்றவைப்பு வேகத்தையும் சரியான முறையில் தேர்ந்தெடுப்பது அவசியமாகும்.

படம் 1. லேசர் வெப்பக் கடத்தல் பற்றவைப்பு மற்றும் லேசர் ஆழ் ஊடுருவல் பற்றவைப்பு ஆகியவற்றால் உருவாகும் வெவ்வேறு பற்றவைப்பு வடிவங்கள்.

லேசர் ஆற்றல் மற்றும் பற்றவைப்பு வேகம் மட்டுமின்றி, பொருளின் வெப்ப இயற்பியல் பண்புகள், மேற்பரப்பு நிலை, பாதுகாப்பு வாயு மற்றும் பிற காரணிகளும் பற்றவைப்புக் குளத்தின் வடிவவியலில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். உதாரணமாக, பொருளின் வெப்பக் கடத்துத்திறன் அதிகமாக இருந்தால், அதன் வழியே வெப்பப் பரிமாற்றம் வேகமாக நடைபெறும், மேலும் உருகிய குளத்தின் குளிரூட்டும் வேகமும் வேகமாக இருக்கும். இது உருகிய குளத்தின் அளவு ஒப்பீட்டளவில் சிறியதாக இருக்க வழிவகுக்கும். பொருளின் மேற்பரப்பு சொரசொரப்பும் தூய்மையும் லேசரின் உறிஞ்சும் விகிதத்தைப் பாதிக்கும், பின்னர் அது உருகிய குளத்தின் உருவாக்கம் மற்றும் நிலைத்தன்மையையும் பாதிக்கும். மேலும், பாதுகாப்பு வாயுவின் வகை மற்றும் பாய்வு விகிதமும் உருகிய குளத்தின் வடிவம் மற்றும் தரத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். பொருத்தமான பாதுகாப்பு வாயு, உருகிய குளத்தை ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் மாசுபாட்டிலிருந்து திறம்படத் தடுப்பதுடன், உருகிய குளத்தின் மேற்பரப்பு இழுவிசை மற்றும் பாய்வுப் பண்புகளைச் சரிசெய்வதன் மூலம் பற்றவைப்புத் தரத்தையும் மேம்படுத்தும்.

படம் 2. லேசர் அசையும்போது உருகிய குளத்தின் வடிவம்.

படம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, லேசர் கற்றையின் பாதையை மாற்றுவதன் மூலம், லேசரின் தள்ளாட்டம் உருகிய குளத்தின் வடிவம் மற்றும் பண்புகளை கணிசமாகப் பாதிக்கக்கூடும். லேசர் கற்றை தள்ளாடும்போது, ​​உருகிய குளத்தின் வடிவம் மேலும் சீராகவும் நிலையானதாகவும் மாறுகிறது. அலைவுறும் லேசர் கற்றையானது குளத்தின் மேற்பரப்பில் ஒரு பரந்த வெப்பப் பகுதியை உருவாக்குகிறது, இது குளத்தின் விளிம்புகளை மென்மையாக்கி, கூர்மையான விளிம்புகளையும் ஒழுங்கற்ற வடிவங்களையும் குறைக்கிறது. இந்த சீரான வெப்பமாக்கல், பற்றவைக்கப்பட்ட இணைப்பின் தரம் மற்றும் இயந்திரவியல் பண்புகளை மேம்படுத்தவும், விரிசல்கள் மற்றும் துளைகள் போன்ற பற்றவைப்புக் குறைபாடுகளைக் குறைக்கவும் உதவுகிறது. மேலும், லேசரின் தள்ளாட்டம் உருகிய குளத்தின் பாய்வுத்தன்மையை அதிகரிக்கவும், உருகிய குளத்தில் உள்ள வாயுக்கள் மற்றும் அசுத்தங்களின் வெளியேற்றத்தை ஊக்குவிக்கவும், பற்றவைக்கப்பட்ட இணைப்பின் அடர்த்தி மற்றும் சீரான தன்மையை மேலும் மேம்படுத்தவும் உதவுகிறது.

உருகிய குளத்தின் இயக்கவியல்

உருகிய குளத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் என்பது லேசர் பற்றவைப்பு ஆராய்ச்சியில் உள்ள மற்றொரு முக்கியத் துறையாகும். இது உருகிய குளத்தில் லேசர் ஆற்றலை உறிஞ்சுதல், கடத்துதல் மற்றும் மாற்றுதல், அத்துடன் அதனால் ஏற்படும் வெப்பநிலைப் புலப் பரவல், குளிர்விக்கும் வீதம் மற்றும் கட்ட மாற்ற நடத்தை ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியது. பற்றவைப்புக் குளத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள், பற்றவைப்புக் குளத்தின் வடிவம் மற்றும் அளவைத் தீர்மானிப்பது மட்டுமல்லாமல், பற்றவைக்கப்பட்ட இணைப்பின் நுண்ணமைப்பு மற்றும் இயந்திரவியல் பண்புகளையும் நேரடியாகப் பாதிக்கின்றன.

லேசர் பற்றவைப்புச் செயல்பாட்டில், பொருளால் லேசர் ஆற்றல் உறிஞ்சப்பட்ட பிறகு, அது உருகிய குளத்தில் ஒரு உயர் வெப்பநிலைப் பகுதியை உருவாக்குகிறது, இதனால் பொருள் உருகி ஆவியாகிறது. அதே நேரத்தில், வெப்பக் கடத்தல், வெப்பச்சலனம் மற்றும் வெப்பக் கதிர்வீச்சு ஆகியவற்றின் மூலம் உயர் வெப்பநிலைப் பகுதியிலிருந்து குறைந்த வெப்பநிலைப் பகுதிக்கு வெப்பம் கடத்தப்படுகிறது. இதனால், உருகிய குளத்தைச் சுற்றியுள்ள பொருளின் வெப்பநிலை அதிகரித்து, அதன் நுண்ணமைப்பு மற்றும் பண்புகளைப் பாதிக்கிறது. உருகிய குளத்தின் சிறிய அளவு, பெரிய வெப்பநிலை வேறுபாடு மற்றும் வேகமான குளிரூட்டும் விகிதம் ஆகியவற்றின் காரணமாக, வெப்பநிலைப் புலம் மற்றும் குளிரூட்டும் விகிதத்தை நேரடியாக அளவிடுவது மிகவும் கடினம். எனவே, பெரும்பாலான ஆய்வுகள், கணித மாதிரிகள் மற்றும் எண்முறை உருவகப்படுத்துதல் முறைகளை நிறுவுவதன் மூலம் உருகிய குளங்களின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளை ஆய்வு செய்ய நடத்தப்படுகின்றன.

உருகிய குளத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் மாதிரியில், பின்வரும் முக்கிய காரணிகள் பொதுவாகக் கருத்தில் கொள்ளப்பட வேண்டும்: முதலாவதாக, லேசர் ஆற்றலின் உறிஞ்சும் பொறிமுறை, இதில் பொருளின் மேற்பரப்பின் பிரதிபலிப்பு, உறிஞ்சுதல் மற்றும் கடத்தும் பண்புகள், மற்றும் பொருளுக்குள் லேசரின் சிதறல் மற்றும் உறிஞ்சும் செயல்முறை ஆகியவை அடங்கும். வெவ்வேறு பொருட்கள் மற்றும் லேசர் அளவுருக்கள் வெவ்வேறு உறிஞ்சும் விகிதங்கள் மற்றும் ஆற்றல் பரவல்களுக்கு வழிவகுக்கும், இது உருகிய குளத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் நடத்தையைப் பாதிக்கும். இரண்டாவதாக, பொருளின் வெப்ப இயற்பியல் பண்புகளான தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன், வெப்பக் கடத்துத்திறன், அடர்த்தி போன்றவை, வெப்பநிலை மாற்றத்துடன் மாறும், இது வெப்பப் பரிமாற்றச் செயல்முறையில் ஒரு முக்கிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. கூடுதலாக, உருகிய குளத்தில் உள்ள பாய்ம ஓட்டம் மற்றும் நிலைமாற்றச் செயல்முறைகளான உருகுதல், ஆவியாதல் மற்றும் திண்மமாதல் ஆகியவற்றையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டியது அவசியம், இவை உருகிய குளத்தின் வடிவம் மற்றும் வெப்பநிலைப் புலப் பரவலை மாற்றுவதுடன், பொருளின் நுண் கட்டமைப்பு மற்றும் இயந்திரப் பண்புகளையும் பாதிக்கும்.

எண்முறை உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் சோதனை ஆய்வின் மூலம், உருகிய குளத்தில் உள்ள வெப்பநிலைப் புலப் பரவல் பொதுவாக ஒரு குறிப்பிடத்தக்க சீரற்ற தன்மையைக் கொண்டிருப்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். அதிக வெப்பநிலை பகுதி முக்கியமாக லேசர் செயல்படும் பகுதி மற்றும் திறப்புப் பகுதியில் குவிந்துள்ளது, மேலும் உருகிய குளத்தின் விளிம்பு மற்றும் வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட மண்டலத்தை நோக்கி வெப்பநிலை படிப்படியாகக் குறைகிறது. உருகிய குளத்தின் அளவு குறைவதாலும், லேசர் பகுதியிலிருந்து தூரம் அதிகரிப்பதாலும் குளிரூட்டும் வீதம் அதிகரிக்கிறது. பொதுவாக, படம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உருகிய குளத்தின் மையம் மற்றும் திறப்புப் பகுதியில் குளிரூட்டும் வீதம் குறைவாகவும், உருகிய குளத்தின் விளிம்பு மற்றும் வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட மண்டலத்தில் குளிரூட்டும் வீதம் அதிகமாகவும் உள்ளது. இந்த சீரற்ற வெப்பநிலைப் புலம் மற்றும் குளிரூட்டும் வீதப் பரவலானது, பற்றவைக்கப்பட்ட இணைப்பின் நுண்கட்டமைப்பில், அதாவது தானிய அளவு, கட்டக் கலவை மற்றும் பரவல் போன்றவற்றில் தெளிவான சரிவு மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும், இது பற்றவைக்கப்பட்ட இணைப்பின் இயந்திரப் பண்புகள் மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பைப் பாதிக்கும்.

படம் 3. துருப்பிடிக்காத எஃகுத் தகட்டை லேசர் ஆழ் ஊடுருவல் பற்றவைப்பின் போது ஏற்படும் திறப்புத்துளை மற்றும் உருகிய குளம் உருவாக்கம் குறித்த உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள்.

உருகிய குளத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளை மேம்படுத்தவும், பற்றவைப்புத் தரத்தை உயர்த்தவும், பற்றவைப்புக் குறைபாடுகளைக் குறைக்கவும், தொடர்ச்சியான உகப்பாக்க முறைகளும் நடவடிக்கைகளும் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, லேசர் ஆற்றல், பற்றவைப்பு வேகம், புள்ளி விட்டம் போன்ற லேசர் அளவுருக்களைச் சரிசெய்வதன் மூலம், உருகிய குளத்தின் வெப்பநிலைப் புலம் மற்றும் குளிரூட்டும் வீதத்தை உகப்பாக்குவதற்காக, லேசர் ஆற்றலின் உள்ளீட்டு முறை மற்றும் பரவலை மாற்றியமைக்க முடியும். மேலும், முன்சூடாக்குதல், பின்சூடாக்குதல், பல-வழிப் பற்றவைப்பு மற்றும் பிற செயல்முறை முறைகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும், வெவ்வேறு பாதுகாப்பு வாயுக்கள் மற்றும் பற்றவைப்புச் சூழல்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் உருகிய குளத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் நடத்தை மற்றும் நுண் கட்டமைப்புப் பரிணாமத்தைச் சரிசெய்ய முடியும். அதே நேரத்தில், பொருட்களின் வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் பற்றவைப்புச் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்காக புதிய பற்றவைப்புப் பொருட்கள் மற்றும் உலோகக் கலவை அமைப்புகளை உருவாக்குவதும், உருகிய குளங்களின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளை மேம்படுத்துவதற்கான முக்கியமான வழிகளில் ஒன்றாகும்.

லேசர் பற்றவைப்புக் குளத்தின் பண்புகளே, பற்றவைப்புத் தரம், நுண் கட்டமைப்பு மற்றும் இயந்திரப் பண்புகளைப் பாதிக்கும் முக்கியக் காரணிகளாகும். லேசர் பற்றவைப்புச் செயல்முறையை மேம்படுத்துவதற்கும், பற்றவைப்புத் திறனையும் தரத்தையும் அதிகரிப்பதற்கும், லேசர் பற்றவைப்புக் குளத்தின் வடிவியல் மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளை ஆழமாக ஆய்வு செய்வது பெரும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. ஏராளமான சோதனை ஆய்வுகள் மற்றும் எண்முறை உருவகப்படுத்துதல் பகுப்பாய்வுகள் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் தொடர்ச்சியான முக்கியமான ஆய்வு முடிவுகளை அடைந்துள்ளனர். இவை, லேசர் பற்றவைப்புத் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டிற்கு வலுவான கோட்பாட்டு ஆதரவையும் தொழில்நுட்ப வழிகாட்டுதலையும் வழங்குகின்றன. இருப்பினும், தற்போதைய ஆய்வில் மாதிரியை எளிமைப்படுத்துதல் மற்றும் அதிகப்படியான அனுமானங்கள் போன்ற சில குறைபாடுகள் இன்னும் உள்ளன. மேலும், சிக்கலான வேலைச் சூழல்களில் உருகிய குளத்தின் பண்புகளைக் கணிப்பது போதுமான அளவு துல்லியமாக இல்லை. முறையான மற்றும் விரிவான சோதனை ஆய்வுகள் மேம்படுத்தப்பட வேண்டும், மேலும் பல பொருட்கள் மற்றும் பற்றவைப்பு அளவுருக்கள் குறித்த ஆழமான ஆய்வுகள் பற்றாக்குறையாக உள்ளன.