Interactio inter laser et materias multa phaenomena physica et proprietates complectitur. Sequentes tres articuli tria phaenomena physica clavis ad processum soldadurae laser pertinentia introducent ut collegis clariorem intelligentiam de...processus soldadurae lasericae: divisa in celeritatem absorptionis laseris et mutationes status, plasmam et effectum foraminis clavis. Hoc tempore, relationem inter mutationes status laseris et materias necnon celeritatem absorptionis renovabimus.
Mutationes status materiae ex interactione inter laserem et materias effectae
Processus lasericus materiarum metallicarum praecipue innititur processui thermali effectuum photothermicorum. Cum irradiatio laserica superficiei materiae applicatur, variae mutationes in superficie materiae fiunt sub diversis densitatibus potentiae. Hae mutationes includunt augmentum temperaturae superficialis, liquefactionem, vaporizationem, formationem foraminis clavis, et generationem plasmatis. Praeterea, mutationes in statu physico superficiei materiae magnopere afficiunt absorptionem laseris a materia. Cum incremento densitatis potentiae et temporis actionis, materia metallica sequentes mutationes status subibit:
Cumpotentia lasericaDensitate humili (<10^4w/cm^2) et tempore irradiationis brevi, energia laserica a metallo absorpta temperaturam materiae a superficie ad interiora tantum ascendere potest, sed phasis solida immutata manet. Praecipue ad recoctionem partium et curationem duritiei transformationis phasis adhibetur, instrumentis, rotis dentatis, et fulcris plerisque existentibus;
Crescente densitate potentiae laseris (10^4-10^6w/cm^2) et prolongatione temporis irradiationis, superficies materiae paulatim liquescit. Crescente energia ingressa, interfacies liquidi-solidi paulatim ad partem profundam materiae movetur. Hic processus physicus praecipue ad reflictionem superficialem, mixturam metallorum, obductionem metallicam, et soldaduram conductivitatis thermalis metallorum adhibetur.
Augmentatione densitatis potentiae (>10^6w/cm^2) ulterius aucta et tempore actionis laseris prolongata, superficies materiae non solum liquescit sed etiam vaporatur, substantiaeque vaporatae prope superficiem materiae congregantur et debiliter ionizantur, plasmam formantes. Hoc plasma tenue materiae adiuvat ut laserem absorbeat; sub pressione vaporisationis et expansionis, superficies liquidi deformatur et foveas format. Hoc stadium ad soldaduram laseris adhiberi potest, plerumque in soldadura per splicing conductivitatis thermalis microconnexionum intra 0.5mm.
Augmentatione densitatis potentiae (>10^7w/cm^2) ulterius aucta et tempore irradiationis prolongata, superficies materiae vaporizationem fortem subit, plasmam cum alto gradu ionizationis formans. Hoc plasma densum effectum protegens in laserem habet, densitatem energiae laseris in materiam incidentis magnopere minuens. Simul, sub magna vi reactionis vaporis, foramina parva, vulgo foramina clavium appellata, intra metallum liquefactum formantur. Existentia foraminum clavium utilis est materiae ad laserem absorbendum, et hoc stadium ad fusionem profundam laseris, sectionem et perforationem, duritiam impactus, et cetera adhiberi potest.
Sub variis condicionibus, diversae longitudines undarum irradiationis laseris in diversis materiis metallicis valores specificos densitatis potentiae in singulis stadiis efficient.
Quod ad absorptionem laseris a materiis attinet, vaporizatio materiarum est limes. Cum materia vaporizationem non subit, sive in phase solida sive liquida, absorptio laseris eius tantum lente mutatur cum temperatura superficiali crescente; postquam materia vaporizat et plasmam et foramina clavium format, absorptio laseris a materia subito mutabitur.
Ut in Figura II demonstratur, absorptio laseris in superficie materiae per soldaduram laseris variat cum densitate potentiae laseris et temperatura superficiei materiae. Cum materia non liquefacta est, absorptio materiae ad laserem lente crescit cum incremento temperaturae superficiei materiae. Cum densitas potentiae maior est quam (10^6w/cm^2), materia violenter vaporatur, foramen clavis formans. Laser foramen clavis intrat ad reflexiones multiplices et absorptionem, quod efficit ut absorptio laseris a materia significanter augeatur et profunditatem liquefactionis significanter augeatur.
Absorptio Laseris a Materiis Metallicis – Longitudo Undae
Figura supra curvam relationis inter reflectivitatem, absorptionem, et longitudinem undae metallorum vulgo adhibitorum temperatura ambiente ostendit. In regione infrarubra, rata absorptionis decrescit et reflectivitas crescit cum incremento longitudinis undae. Pleraque metalla lucem infrarubram longitudinis undae 10.6µm (CO2) fortiter reflectunt, dum lucem infrarubram longitudinis undae 1.06µm (1060nm) debiliter reflectunt. Materiae metallicae ratas absorptionis maiores habent pro laseribus brevis longitudinis undae, ut luce caerulea et viridi.
Absorptio Laseris a Materiis Metallicis – Temperatura Materialis et Densitas Energiae Laseris
Exempli gratia, mixtura aluminii sumendo, cum materia solida est, absorptio laseris circa 5-7% est, liquidi autem ad 25-35% pervenit, et in statu clauso plus quam 90% attingere potest.
Celeritas absorptionis materiae ad laserem crescit cum temperatura crescente. Celeritas absorptionis materiarum metallicarum temperatura ambiente valde humilis est. Cum temperatura prope punctum liquefactionis ascendit, celeritas absorptionis eius ad 40%~60% pervenire potest. Si temperatura prope punctum ebullitionis est, celeritas absorptionis eius ad 90% pervenire potest.
Absorptio Laseris a Materiis Metallicis – Status Superficiei
Ratio absorptionis conventionalis superficie metallica laevi metitur, sed in applicationibus practicis calefactionis lasericae, plerumque necesse est ratem absorptionis quarundam materiarum altae reflexionis (aluminii, cupri) augere ad evitandam falsam conglutinationem a alta reflexione causatam;
Hae rationes adhiberi possunt:
1. Adhibendo processus aptos praeparationis superficialis ad reflectivitatem laseris emendandam: oxidatio prototypi, saburratio, purgatio laseris, nickel-inductio, stannum-inductio, graphita-inductio, etc., omnes possunt augere ratem absorptionis laseris materiae;
Nucleus est asperitatem superficiei materiae augere (quae reflexionibus lasericis multiplicibus et absorptioni favet), necnon materiam tegentem cum alta absorptione celeritate augere. Absorptione energiae lasericae et eius liquefactione atque volatilisatione per materias altae absorptionis celeritatis, calor lasericus ad materiam basin transmittitur, ut celeritas absorptionis materiae augeatur et conglutinatio virtualis a phaenomeno reflexionis altae causata minuatur.
Tempus publicationis: XXIII Novembris MMXXIII
