Ლაზერული ტალღის სხვადასხვა მასალის შთანთქმის სიჩქარის განსხვავებების ანალიზი

Ლაზერულ დამუშავებაში, იმის მიუხედავად, შეუძლია თუ არა ლაზერულ ენერგიას ეფექტურად მოქმედება მასალაზე, დამოკიდებულია მასალის უნარზე შთანთქვას კონკრეტული ლაზერული ტალღის სიგრძე. სხვადასხვა მასალას აქვს მნიშვნელოვანი განსხვავებები შთანთქვის მაჩვენებლებში სხვადასხვა ტალღის სიგრძეზე, და ეს განსხვავებები პირდაპირ ზემოქმედებს ლაზერული ჭრის, შედუღების, მარკირების და გაწმენდის ეფექტურობას, სტაბილურობას და დამუშავების ხარისხს. მასალა-ტალღის სიგრძის შთანთქვის მახასიათებლების გაცნობა არის ლაზერული პროცესის არჩევისა და პარამეტრების ოპტიმიზაციის საფუძველი.

I. ლაზერული ტალღის სიგრძისა და შთანთქვის მაჩვენებლის ძირეული ურთიერთობა

Ლაზერული შთანთქვის მაჩვენებელი აღნიშნავს მასალის ზედაპირის მიერ შთანთქმული შემომავალი ლაზერული ენერგიის პროპორციას. ის დამოკიდებულია შემდეგ ფაქტორებზე:

Ლაზერის ტალღის სიგრძე

Მასალის ელექტრონული სტრუქტურა და მეწარმეობრივი მახასიათებლები

Ზედაპირის მდგომარეობა (ხახუნი, ჟანგის ფენა, საფარები)

Შემომავალი კუთხე და პოლარიზაციის მდგომარეობა

Უმეტეს შემთხვევაში, მასალის შთანთქმის მაჩვენებელი არ წარმოადგენს ფიქსირებულ სიდიდეს და მნიშვნელოვნად იცვლება ტალღის სიგრძის მიხედვით. შესაბამისად, ერთი და იგივე მასალა შეიძლება გამოჩნდეს მკვეთრად განსხვავებული დამუშავების შედეგებით სხვადასხვა ტიპის ლაზერების (მაგალითად, CO₂, ბოჭკოვანი, მწვანე ან ულტრაიისფერი ლაზერების) ზემოქმედებისას.

II. ლაზერის სხვადასხვა ტალღის სიგრძის შთანთქმის მახასიათებლები ლითონის მასალებისთვის
1. რკინის შემცველი ლითონები (ნახშირბადოვანი ფოლადი, ნაღმის ფოლადი)

Რკინის შემცველ ლითონებს ახასიათებთ შთანთქმის შედარებით მდგრადი მაჩვენებელი სიახლოვეს ინფრაწითელ დიაპაზონში (დაახლოებით 1,06 მკმ):

Მაღალი შთანთქმა 1064 ნმ-იანი ბოჭკოვანი ლაზერისთვის

Კარგი ენერგიის კვება 10,6 მკმ-იანი CO₂ ლაზერით

Შთანთქმის მაჩვენებლის გაზრდა ზედაპირის დაჟანგვის ან დამუხტვის შემდეგ

Შედეგად, ბოჭკოვანი და CO₂ ლაზერები ფართოდ გამოიყენება ფოლადის მასალების დასაჭრელად და შედუღებისთვის.

2. მაღალი არეკლის მქონე ლითონები (ალუმინი, სპილენძი, ოქრო, ვერცხლი)

Მაღალი არეკლის მქონე ლითონებს ახასიათებთ დაბალი შთანთქმა ინფრაწითელ დიაპაზონში:

1064 ნმ-ის ლაზერებისთვის დაბალი საწყისი შთანთქმა, ძლიერი რეფლექსია

Მოკლე ტალღის სიგრძეზე (მწვანე 532 ნმ, ლურჯი 450 ნმ) შთანთქმა მნიშვნელად მაღალია

Შთანთქმა დინამიურად იზრდება ტემპერატურის მომატების მიხედვით

Ეს არის მთავარი მიზეზი, რის გამო მწვანე და ლურჯი ლაზერები ბოლო წლებში სწრაფად გავრცელდნენ სპილენზე და ზუსტ ალუინის დამუშავებაზე

III. არამეტალის მასალების ტალღის სიგრძის შთანთქმის მახასიათებლები
1. პლასტმასები და პოლიმერული მასალები

Პლასტმასების შთანთქმის მახასიათებლები მჭიდროდ დაკავშირებულია მათ მოლეკურ სტრუქტურასთან:

Უმეტეს პლასტმასები მინდვრული ან სუსტად შთანთქმადია ნეარ-ინფრაწითელ დიაპაზონში

Შთანთქმა მაღალია შუა და შორე ინფრაწითელ ზოლში (10.6 მკმ)

Შთანთქმის მახასიათებლები მნიშვნელად შეიძლება შეიცვალოს ფერადობების ან შთანთქმელების დამატებით

Ამიტომ, CO₂ ლაზერები ფართოდ გამოიყენება პლასტმასის კვეთაში, ნიშნვაში და თხელი ფილმის დამუშავებაში.

2. ხე, ქაღალდი და ორგანული მასალები

Ორგანული მასალები საერთოდ აჩვენებენ მაღალ შთანთქმას ინფრაწითელ ლაზერების მიმართ:

CO₂ ლაზერებისთვის მაღალი შთანთქმის ეფექტიანობა

Მიდრეკილია თერმული დეკომპოზიციის, კარბონიზაციის და აორთქლებისკენ

Დამუშავების დროს შედარებით დიდი თბილური ზონები

Ეს მასალები შესაფერისია დაბალი სიმძლავრის უწყვეტი ან იმპულსური ინფრაწითელი ლაზერული დამუშავებისთვის.

IV. კერამიკა, იანჯი და გამჭვირვალი მასალები

Გამჭვირვალი ან ნახევრად გამჭვირვალი მასალები შთანთქმაში აჩვენებენ ძლიერ ტალღის სიგრძის დამოკიდებულებას:

Დაბალი შთანთქმა და მაღალი გამჭვირვალობა ინფრაწითელ და ხილულ დიაპაზონებში

Მნიშვნელოვნად გაზრდილი შთანთქმა ულტრაიისფერ დიაპაზონში

Მოკლე ტალღის ლაზერები უფრო ადვილად იწვევს მრავალფოტონურ შთანთქმას

Შედეგად, ულტრაიისფერ ლაზერებს აქვთ ცხადი უპირატესობები მისგანის ჭრისა და ზუსტი კერამიკული დამუშავების დროს.

V. მასალის ზედაპირის გავლენა შთანთქმის სიჩქარეზე

Მასალის შიდა თვისებების გარდა, ზედაპირის მდგომარეობაც влияет შთანთქმის ეფექტურობაზე:

Შედარებით უფრო მაღალი შთანთქმის უნარი აქვთ ხრტილ ზედაპირებს, ვიდრე სარკისებრ ზედაპირებს

Ოქსიდური ფენები და საფარები შეიძლება შეამცირონ არეკლილობა

Ზედაპირის დამაბინძურებელი ნივთიერებები შეიძლება გაზარდონ საწყისი შთანთქმა ზოგიერთ პროცესში

Მაღალი არეკლილობის მქონე მასალების დამუშავებისას ხშირად გამოიყენება ზედაპირის წინასწარი დამუშავება ლაზერული ენერგიის უმჯობესი კვების მისაღებად.

VI. შთანთქმის განსხვავებების გავლენა ლაზერულ დამუშავებაზე

Ლაზერის სხვადასხვა ტალღის სიგრძესთან მასალის შთანთქმის განსხვავებები პირდაპირ იმოქმედებს:

Ლაზერის ტიპის არჩევანზე

Სიმძლავრის და ენერგიის სიხშირის პარარაგებზე

Დამუშავების სიჩქარესა და სტაბილურობაზე

Თბილი ზონის ზომას და ფორმის ხარისხზე

Მასალასთან შესაბამისი ლაზერის ტალღის სიგრძის შესაბამისად შერჩევით, შესაძლებელია ენერგიის მოხმარების შემცირება, ხოლო დამუშავების ხარისხი და მოწყობილობის უსაფრთხოება გააუმჯობესოს.

Სხვადასხვა მასალას ლაზერის სხვადასხვა ტალღის სიგრძესთან შთანთქმის განსხვავებული მაჩვენებლები არსებობს. ეს განსხვავებები განისაზღვრება მასალის ელექტრონული სტრუქტურით, მოლეკური რხევის მახასიათებლებით და ზედაპირის მდგომარეობით. ლაზერული დამუშავების გამოყენების შემთხვევაში, მასალის შთანთქმის მახასიათებლებთან შესაბამისი ლაზერის ტალღის სიგრძის არჩევა მაღალი ეფექტიანობის და ხარისხის მისაღებად მნიშვნელოვანია. მოკლე ტალღის სიგრძის ლაზერული ტექნოლოგიების გავითარებასთან ელვა, მაღალად არეკლი და გამჭვირვალე მასალების დამუშავების შესაძლებლობა უწყვეტად აუმჯობესდება.