المعلمات أثناء عملية الكسوة بالليزر

الكسوة بالليزر عالي السرعة هي تقنية معالجة سريعة للأسطح بالليزر. ميزات العملية هي جودة الكسوة الجيدة، السرعة العالية، التكلفة المنخفضة، ولها مزايا تنافسية معينة في السوق. يمكن أن يؤدي الاختيار غير الصحيح لمعلمات عملية الكسوة بالليزر عالية السرعة إلى مشاكل مثل ضعف جودة التشكيل وسهولة التشوه.

 

تسمى المعلمات الرئيسية المشاركة في عملية الكسوة بالليزر عالية السرعة بمعلمات المعالجة، والتي تؤثر بشكل مباشر على تأثير الكسوة بالليزر وجودة التشكيل. على سبيل المثال: قوة الليزر، وشكل البقعة، وحجم البقعة، ومسافة المعالجة، وما إلى ذلك، كلها تؤثر على شكل ونوعية طبقة الكسوة. يشرح ما يلي بشكل أساسي معلمات المعالجة الثمانية المشاركة في عملية الكسوة بالليزر عالي السرعة.

 

 

1. قوة الليزر:إنتاج الطاقة بواسطة الليزر لكل وحدة زمنية. تستخدم الكسوة الليزرية عالية السرعة عمومًا أشعة الليزر من فئة KW، مثل LT-3KW، وLT-4KW، وما إلى ذلك، والتي تستخدم على نطاق واسع في السوق ويمكن أن تلبي احتياجات معظم المجالات.

 

2. شكل البقعة:يعد شكل البقعة عاملاً مهمًا يؤثر على جودة الكسوة. يتم تحديد شكل البقعة بواسطة النظام البصري لليزر. بعد أن ينبعث شعاع الليزر من وحدة تغذية المسحوق، فإنه يمر عبر نظام المسح ومن ثم إلى الركيزة، مكونًا بقعًا مختلفة في مواقع مختلفة. يؤثر شكل البقعة بشكل مباشر على تأثير الكسوة وجودة التشكيل. تنقسم أشكال نقاط الضوء الشائعة إلى دائرية ومستطيلة، ويمكن للمستخدمين اختيار استخدامها وفقًا لخصائص كائن المعالجة.

 

3. حجم البقعة:يشير حجم البقعة إلى مساحة سطح الركيزة التي يتم مسح الشعاع إليها. أثناء عملية الكسوة بالليزر، تتركز طاقة الليزر أولاً في وسط طبقة الكسوة، ثم تشع إلى المناطق المحيطة. ويؤثر حجم البقعة بشكل رئيسي على كثافة الطاقة الضوئية، أي الطاقة الضوئية لكل وحدة مساحة. في ظل نفس ظروف الطاقة، كلما كان حجم البقعة أصغر، زادت كثافة الطاقة الضوئية. البقع ذات كثافة الطاقة العالية مناسبة للكسوة العالية. نقطة انصهار مسحوق معدني.

 

4. مسافة المعالجة:يُسمى أيضًا معدل التداخل، ويشير إلى المسافة المطلوبة لشعاع الليزر لامتصاص الحرارة من البركة المنصهرة أثناء الكسوة بالليزر. في عملية الكسوة بالليزر، تعد مسافة البقعة عاملاً مهمًا يؤثر على جودة الكسوة. في المعالجة الفعلية، عندما تتغير مسافة البقعة في نطاق 3-5 مم، تكون جودة طبقة الكسوة جيدة، لذلك يتم التحكم في مسافة البقعة بشكل عام عند 3-5 مم.

 

5. معدل التداخل:يشير معدل التداخل إلى معدل التداخل بين مسحوق معدن الكسوة والركيزة. يعد معدل التداخل معلمة مهمة تؤثر على خشونة سطح طبقة الكسوة. كلما زادت نسبة التداخل بين مادة الكسوة والركيزة، كلما كان من الأسهل الحصول على سطح طبقة الكسوة ذو خشونة أقل.

 

عندما يزيد قطر البقعة، تزداد كثافة طاقة شعاع الليزر، ويصبح المجمع المنصهر أوسع عند تسخينه، وتتسارع سرعة الذوبان، ويتم إنتاج المزيد من الثقوب الصغيرة على الركيزة.

 

يتم زيادة معدل التداخل وتقليل خشونة سطح طبقة الكسوة. ومع ذلك، فمن الصعب ضمان توحيد الجزء المتداخل. يختلف عمق منطقة التداخل بين كل طبقة كسوة عن عمق مركز كل طبقة كسوة، وبالتالي يؤثر على طبقة الكسوة بأكملها. يصل معدل التداخل للكسوة عالية السرعة إلى 70%-80% (معدل التداخل للكسوة العادية هو 30%-50%).

 

6. سرعة الكسوة:يمكن أن تشير كل من سرعة خط الكسوة ومعدل مساحة الكسوة إلى سرعة الكسوة. في القياسات الفعلية، تبلغ سرعة خط الكسوة بالليزر عالي السرعة لشركة Rio Tinto 20m/min-50m/min، وعندما يكون سمك الكسوة 0.2-0. 6 مم، كفاءة التكسية 0.6-1.2 متر مربع/ساعة.

 

7. طريقة تغذية المسحوق:تعتبر وحدة تغذية المسحوق في الكسوة الليزرية عالية السرعة هي المفتاح لضمان جودة الكسوة بالليزر. تتضمن طرق تغذية المسحوق للتكسية بالليزر عالي السرعة بشكل أساسي تغذية المسحوق الحلقي وتغذية المسحوق المركزي. تتميز تغذية المسحوق المركزية بمعدل استخدام مسحوق أعلى من تغذية المسحوق الحلقي، لكن التصميم صعب ويتطلب حلقة لتحيط بالشعاع. أنبوب مسحوق لمدة أسبوع واحد. هناك العديد من تطبيقات التغذية المسحوقية الدائرية في السوق اليوم.

 

8. ضغط الغاز الوقائي:أثناء عملية الكسوة بالليزر عالية السرعة، يتم أكسدة المصفوفة ومواد الكسوة بسهولة. سوف تتسبب الأكاسيد الموجودة في مادة الكسوة في أن يصبح سطح مادة المصفوفة أسودًا ومظلمًا وصلبًا، مما يؤثر بشكل خطير على جودة سطح قطعة العمل. من أجل تجنب أكسدة مواد الكسوة، يجب حماية قطعة العمل. يمكن إجراء الكسوة بالليزر عالي السرعة تحت غاز وقائي. يستخدم النيتروجين أو الأرجون بشكل عام كغاز وقائي. يتم استخدامه بشكل أساسي لتغذية المسحوق وتشكيل منطقة واقية حول حوض الكسوة بالليزر لتقليل الأكسدة.