லேசர் உறிஞ்சும் வீதம் மற்றும் லேசர்-பொருள் இடைவினையின் பருப்பொருள் நிலையில் ஏற்படும் மாற்றங்கள்

லேசருக்கும் பொருட்களுக்கும் இடையிலான இடைவினையானது பல இயற்பியல் நிகழ்வுகளையும் பண்புகளையும் உள்ளடக்கியுள்ளது. சக ஊழியர்களுக்குத் தெளிவான புரிதலை வழங்கும் பொருட்டு, அடுத்த மூன்று கட்டுரைகள் லேசர் பற்றவைப்பு செயல்முறை தொடர்பான மூன்று முக்கிய இயற்பியல் நிகழ்வுகளை அறிமுகப்படுத்தும்.லேசர் வெல்டிங் செயல்முறை: லேசர் உறிஞ்சுதல் வீதம் மற்றும் நிலை மாற்றங்கள், பிளாஸ்மா மற்றும் கீஹோல் விளைவு எனப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த முறை, லேசர் மற்றும் பொருட்களின் நிலை மாற்றங்களுக்கும் உறிஞ்சுதல் வீதத்திற்கும் இடையிலான தொடர்பைப் புதுப்பிப்போம்.

லேசருக்கும் பொருட்களுக்கும் இடையிலான இடைவினையால் ஏற்படும் பருப்பொருளின் நிலை மாற்றங்கள்

உலோகப் பொருட்களின் லேசர் செயலாக்கம் முக்கியமாக ஒளிவெப்ப விளைவுகளின் வெப்பச் செயலாக்கத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது. ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பில் லேசர் கதிர்வீச்சு செலுத்தப்படும்போது, ​​வெவ்வேறு ஆற்றல் அடர்த்திகளில் அப்பொருளின் மேற்பரப்பில் பல்வேறு மாற்றங்கள் ஏற்படும். இந்த மாற்றங்களில் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை உயர்வு, உருகுதல், ஆவியாதல், திறப்புத்துளை உருவாக்கம் மற்றும் பிளாஸ்மா உருவாக்கம் ஆகியவை அடங்கும். மேலும், பொருளின் மேற்பரப்பின் இயற்பியல் நிலையில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், அப்பொருளின் லேசர் உறிஞ்சுதலை பெரிதும் பாதிக்கின்றன. ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் செயல்பாட்டு நேரம் அதிகரிக்கும்போது, ​​உலோகப் பொருள் பின்வரும் நிலை மாற்றங்களுக்கு உள்ளாகும்:

எப்போதுலேசர் சக்திஅடர்த்தி குறைவாகவும் (<10 ^ 4w/cm ^ 2) மற்றும் கதிர்வீச்சு நேரம் குறைவாகவும் இருக்கும்போது, ​​உலோகத்தால் உறிஞ்சப்படும் லேசர் ஆற்றலானது, பொருளின் வெப்பநிலையை மேற்பரப்பில் இருந்து உட்புறம் வரை மட்டுமே உயர்த்துகிறது, ஆனால் அதன் திட நிலை மாறாமல் உள்ளது. இது முக்கியமாக பாகங்களை மென்மையாக்குவதற்கும் மற்றும் நிலை மாற்ற கடினப்படுத்தும் சிகிச்சைக்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதில் கருவிகள், பற்சக்கரங்கள் மற்றும் தாங்கிகள் பெரும்பான்மையாக உள்ளன;

லேசர் ஆற்றல் அடர்த்தி (10^4-10^6 வாட்/செ.மீ^2) அதிகரிப்பதாலும், கதிர்வீச்சு நேரம் நீட்டிக்கப்படுவதாலும், பொருளின் மேற்பரப்பு படிப்படியாக உருகுகிறது. உள்ளீட்டு ஆற்றல் அதிகரிக்கும்போது, ​​திரவ-திட இடைமுகம் படிப்படியாக பொருளின் ஆழமான பகுதியை நோக்கி நகர்கிறது. இந்த இயற்பியல் செயல்முறை முக்கியமாக உலோகங்களின் மேற்பரப்பு மறுஉருகுதல், கலப்புலோகம், மேற்பூச்சு மற்றும் வெப்பக் கடத்துத்திறன் பற்றவைப்பு ஆகியவற்றிற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஆற்றல் அடர்த்தியை (>10^6 வாட்/செ.மீ^2) மேலும் அதிகரிப்பதன் மூலமும், லேசரின் செயல்பாட்டு நேரத்தை நீட்டிப்பதன் மூலமும், பொருளின் மேற்பரப்பு உருகுவது மட்டுமல்லாமல் ஆவியாகவும் செய்கிறது. இவ்வாறு ஆவியான பொருட்கள் பொருளின் மேற்பரப்பிற்கு அருகில் ஒன்றுகூடி, பலவீனமாக அயனியாகி ஒரு பிளாஸ்மாவை உருவாக்குகின்றன. இந்த மெல்லிய பிளாஸ்மா, பொருள் லேசரை உறிஞ்சுவதற்கு உதவுகிறது; ஆவியாதல் மற்றும் விரிவடைதலின் அழுத்தத்தின் கீழ், திரவ மேற்பரப்பு உருமாறி பள்ளங்களை உருவாக்குகிறது. இந்த நிலை லேசர் பற்றவைப்பிற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம், பொதுவாக 0.5 மி.மீ. வரையிலான நுண் இணைப்புகளின் பிணைப்பு வெப்பக் கடத்துத்திறன் பற்றவைப்பில் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஆற்றல் அடர்த்தியை (>10^7 வாட்/செ.மீ^2) மேலும் அதிகரிப்பதன் மூலமும், கதிர்வீச்சு நேரத்தை நீட்டிப்பதன் மூலமும், பொருளின் மேற்பரப்பு வலுவான ஆவியாதலுக்கு உள்ளாகி, அதிக அயனியாக்கப் பட்டம் கொண்ட ஒரு பிளாஸ்மாவை உருவாக்குகிறது. இந்த அடர்த்தியான பிளாஸ்மா லேசருக்கு ஒரு கவச விளைவைக் கொண்டிருப்பதால், பொருளின் மீது படும் லேசரின் ஆற்றல் அடர்த்தியை இது பெருமளவில் குறைக்கிறது. அதே நேரத்தில், ஒரு பெரிய ஆவி வினை விசையின் கீழ், உருகிய உலோகத்தின் உள்ளே சாவித் துளைகள் என்று பொதுவாக அழைக்கப்படும் சிறிய துளைகள் உருவாகின்றன. சாவித் துளைகளின் இருப்பு, பொருள் லேசரை உறிஞ்சுவதற்கு நன்மை பயக்கிறது, மேலும் இந்த நிலையை லேசர் ஆழ் இணைவு பற்றவைப்பு, வெட்டுதல் மற்றும் துளையிடுதல், தாக்கக் கடினப்படுத்துதல் போன்றவற்றுக்குப் பயன்படுத்தலாம்.

வெவ்வேறு சூழ்நிலைகளில், வெவ்வேறு உலோகப் பொருட்களின் மீது செலுத்தப்படும் வெவ்வேறு அலைநீளங்களைக் கொண்ட லேசர் கதிர்வீச்சானது, ஒவ்வொரு நிலையிலும் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் அடர்த்தி மதிப்புகளை ஏற்படுத்தும்.

பொருட்களால் லேசர் உறிஞ்சப்படுவதைப் பொறுத்தவரை, பொருட்களின் ஆவியாதல் ஒரு எல்லையாகும். ஒரு பொருள் திட அல்லது திரவ நிலையில் ஆவியாகாதபோது, ​​அதன் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை அதிகரிப்புடன் லேசரை உறிஞ்சும் தன்மை மெதுவாக மட்டுமே மாறுகிறது; ஒருமுறை அந்தப் பொருள் ஆவியாகி, பிளாஸ்மா மற்றும் கீஹோல்களை உருவாக்கியவுடன், அப்பொருளின் லேசர் உறிஞ்சும் தன்மை திடீரென மாறும்.

படம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, லேசர் பற்றவைப்பின் போது பொருளின் மேற்பரப்பில் லேசரின் உறிஞ்சும் வீதமானது, லேசர் ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் பொருளின் மேற்பரப்பு வெப்பநிலையைப் பொறுத்து மாறுபடுகிறது. பொருள் உருகாத நிலையில், பொருளின் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை அதிகரிப்பதால், லேசருக்கான பொருளின் உறிஞ்சும் வீதம் மெதுவாக அதிகரிக்கிறது. ஆற்றல் அடர்த்தி (10^6 வாட்ஸ்/செ.மீ^2)-ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​பொருள் கடுமையாக ஆவியாகி, ஒரு திறப்புத்துளையை உருவாக்குகிறது. லேசர் அந்தத் திறப்புத்துளைக்குள் நுழைந்து பலமுறை பிரதிபலித்து உறிஞ்சப்படுவதால், லேசருக்கான பொருளின் உறிஞ்சும் வீதமும் உருகும் ஆழமும் கணிசமாக அதிகரிக்கின்றன.

உலோகப் பொருட்களால் லேசரை உறிஞ்சுதல் – அலைநீளம்

மேற்கண்ட படம், அறை வெப்பநிலையில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் உலோகங்களின் எதிரொளிப்புத்திறன், உறிஞ்சுத்திறன் மற்றும் அலைநீளம் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு வளைவைக் காட்டுகிறது. அகச்சிவப்புப் பகுதியில், அலைநீளம் அதிகரிக்கும்போது உறிஞ்சுத்திறன் விகிதம் குறைந்து, எதிரொளிப்புத்திறன் அதிகரிக்கிறது. பெரும்பாலான உலோகங்கள் 10.6 மைக்ரோமீட்டர் (CO2) அலைநீள அகச்சிவப்பு ஒளியை வலுவாகவும், 1.06 மைக்ரோமீட்டர் (1060 நானோமீட்டர்) அலைநீள அகச்சிவப்பு ஒளியை பலவீனமாகவும் எதிரொளிக்கின்றன. நீலம் மற்றும் பச்சை ஒளி போன்ற குறுகிய அலைநீள லேசர்களுக்கு உலோகப் பொருட்கள் அதிக உறிஞ்சுத்திறன் விகிதங்களைக் கொண்டுள்ளன.

உலோகப் பொருட்களால் லேசர் உறிஞ்சப்படுதல் – பொருளின் வெப்பநிலை மற்றும் லேசர் ஆற்றல் அடர்த்தி

அலுமினியக் கலவையை உதாரணமாக எடுத்துக்கொண்டால், அந்தப் பொருள் திட நிலையில் இருக்கும்போது லேசர் உறிஞ்சும் விகிதம் சுமார் 5-7% ஆகவும், திரவ நிலையில் 25-35% வரையிலும் இருக்கும்; மேலும், திறப்புத்துளை நிலையில் இது 90%-க்கும் அதிகமாக அடையக்கூடும்.

வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, ​​லேசருக்கான பொருளின் உறிஞ்சும் விகிதம் அதிகரிக்கிறது. அறை வெப்பநிலையில் உலோகப் பொருட்களின் உறிஞ்சும் விகிதம் மிகவும் குறைவாக உள்ளது. வெப்பநிலை உருகுநிலைக்கு அருகில் உயரும்போது, ​​அதன் உறிஞ்சும் விகிதம் 40% முதல் 60% வரை அடையலாம். வெப்பநிலை கொதிநிலைக்கு அருகில் இருந்தால், அதன் உறிஞ்சும் விகிதம் 90% வரை உயரக்கூடும்.

உலோகப் பொருட்களால் லேசர் உறிஞ்சப்படுதல் – மேற்பரப்பு நிலை

வழக்கமான உறிஞ்சுதல் வீதமானது ஒரு வழவழப்பான உலோகப் பரப்பைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்படுகிறது, ஆனால் லேசர் வெப்பமூட்டலின் நடைமுறைப் பயன்பாடுகளில், அதிகப் பிரதிபலிப்பினால் ஏற்படும் தவறான பற்றவைப்பைத் தவிர்ப்பதற்காக, சில அதிகப் பிரதிபலிப்புப் பொருட்களின் (அலுமினியம், தாமிரம்) உறிஞ்சுதல் வீதத்தை அதிகரிப்பது பொதுவாக அவசியமாகிறது;

பின்வரும் முறைகளைப் பயன்படுத்தலாம்:

1. லேசரின் பிரதிபலிப்புத் திறனை மேம்படுத்துவதற்காகப் பொருத்தமான மேற்பரப்பு முன்-பதப்படுத்தும் செயல்முறைகளைக் கையாளுதல்: முன்மாதிரி ஆக்சிஜனேற்றம், மணல் தெளித்தல், லேசர் சுத்தம் செய்தல், நிக்கல் முலாம் பூசுதல், தகரம் முலாம் பூசுதல், கிராஃபைட் பூச்சு போன்றவை அனைத்தும் பொருளின் லேசர் உறிஞ்சும் விகிதத்தை மேம்படுத்தும்;

பொருளின் மேற்பரப்பின் சொரசொரப்பை அதிகரிப்பதும் (இது பல லேசர் பிரதிபலிப்புகள் மற்றும் உறிஞ்சுதலுக்கு உகந்தது), அத்துடன் அதிக உறிஞ்சும் திறன் கொண்ட பூச்சுப் பொருளை அதிகரிப்பதும் இதன் முக்கிய நோக்கமாகும். லேசர் ஆற்றலை உறிஞ்சி, அதிக உறிஞ்சும் திறன் கொண்ட பொருட்கள் மூலம் அதை உருக்கி ஆவியாக்குவதன் மூலம், லேசர் வெப்பம் மூலப் பொருளுக்குக் கடத்தப்படுகிறது. இது பொருளின் உறிஞ்சும் திறனை மேம்படுத்துவதோடு, அதிக பிரதிபலிப்பு நிகழ்வால் ஏற்படும் மெய்நிகர் பற்றவைப்பையும் குறைக்கிறது.