- Wat is laserboor?
- Wat is die toepassings van laserboor?
- Hoe werk die laserboorproses?
- Wat is Nd: YAG-lasers?
- Hoe werk smeltuitsetting?
- Wat is die faktore wat smelt-dampfront en laserenergie beïnvloed absorpsie?
Wat is boor?
Boor verwys na 'n snymetode wat gebruik word om 'n gat met 'n ronde deursnit in vaste stowwe te maak. Die standaard boorpunt is gewoonlik 'n roterende snywerktuig wat van taai metale gemaak word. As 'n alternatief vir standaard boortegniek wat die boorpunt gebruik, is daar deesdae verskillende gevorderde metodologieë uitgevind om aan industriële vereistes te voldoen.
Wat is laserboor?
Laserboor verwys na die metode om deurgate te vorm, ook bekend as "perkussie geboorde" gate of "popped" gate deur lasers te gebruik. Dit word verkry deur 'n hoë-krag gepulseerde laserstraal herhaaldelik op 'n materiaal soos metaal, legering, ens.
Die gate wat deur hierdie proses gegenereer word, kan 'n deursnee van so klein as 0.002 duim of 50 mikrometer hê. Die deursnee van gate kan volgens vereiste vergroot word deur die laser om die omtrek van die perkussie-geboorde gat te beweeg. Hierdie metode word as "trepanning" genoem.
Toepassings van laserboor:
- Laserboor is 'n tegniek wat in staat is om gate met 'n hoë aspekverhouding of gate met 'n diepte-tot-deursnee-verhouding van veel meer as 10:1 te produseer.
- Hoë-aspek-verhouding gate wat met behulp van lasers geboor word, word vir 'n aantal verskillende gebruike gebruik, soos die lugvaartturbine-enjin verkoelingsgate, oliegalery van sommige enjinblokke, gedrukte stroombaan-mikro-via's en lasersamesmeltingskomponente.
- Turbinenjinvervaardigers vir vliegtuigkragopwekking en -aandrywing verkies die gebruik van lasers vir die boor van klein (met 'n deursnee van 0.3–1 mm, oor die algemeen) silindriese gate op die oppervlak van plaatmetaal, gegote en gemasjineerde komponente by 'n temperatuur van 15– 90°. Laserboor kan gate teen baie vlak hoeke met die materiaaloppervlak produseer met 'n tempo van 0.3 tot 3 gate per sekonde. Dit het die vorming van nuwe ontwerpe moontlik gemaak, insluitend filmverkoelingsgate vir verminderde geraas, verbeterde brandstofdoeltreffendheid en laer CO- en NOx-emissies.
- Ontwikkelings in die proses van lasergebruik en beheertegnologie het gelei tot 'n aansienlike toename in die aantal verkoelingsgate wat in turbine-enjins voorkom. Die verhoogde gebruik van lasergeboorde gate hang af van 'n aantal parameters soos gatkwaliteit en boorspoed.
Hoe werk die laserboorproses?
Silindriese gate word gewoonlik met lasers geboor deur die proses van verdamping of ablasie en smelting van die gegewe materiaal. Dit gebeur as gevolg van die absorpsie van energie wat deur 'n gefokusde laserstraal verskaf word. Om 'n materiaal te smelt vereis 'n energietoevoer van ongeveer 25% van wat nodig is om die gelyke volume materiaal te verdamp. Om hierdie rede word die proses van smelt dikwels verkies bo die verdampingsproses.
Vir laserboor kan beide smelting of verdamping gebruik word, afhangende van verskeie faktore. Tydsduur van laserpulsduur en energie is belangrike bepalende faktore. Verdamping of ablasie word verkies wanneer 'n Q-geskakelde Nd:YAG-laser vir laserboor gebruik word. Wanneer 'n flitsbuis-gepompte Nd:YAG-laser gebruik word, word die proses van smeltuitdrywing wat 'n gat skep deur die materiaal te smelt, bevoordeel.
Oor die algemeen kom 'n Q-geskakelde Nd:YAG-laser saam
- 'n Materiaalverwyderingstempo van 'n paar mikrometer/puls,
- Piekkrag in die reeks van sowat tien tot honderde MW/cm2.
- 'n Polsduur in die reeks van 'n paar nanosekondes,
Aan die ander kant kom 'n flitslamp-gepompte Nd:YAG-laser gewoonlik saam
- 'n Polsduur in die reeks van honderde mikrosekondes tot 'n paar millisekondes,
- Piekkrag in die reeks van sub MW/cm2.
- 'n Materiaalverwyderingstempo van tien tot honderde mikrometers/puls.
Die ablasie en smeltuitdrywing kan gelyktydig bestaan vir bewerkingsprosesse deur elke laser. Smeltverdrywing vind plaas as gevolg van die vinnige opbou van gasdruk of terugslagkrag binne 'n holte wat deur verdamping gevorm word. 'n Gesmelte laag moet opwek en die drukgradiënte wat die oppervlak beïnvloed as gevolg van verdamping, moet groot genoeg wees om die oppervlakspanningskragversperrings oor te steek en die gesmelte materiaal uit die gat te stoot, sodat smeltuitdrywing kan plaasvind.
Beide fyn en growwe smelt uitsetting kan verskaf word deur 'n enkele stelsel staan bekend as die "beste van beide wêrelde". Fyn smelt uitsetting vorm materiaal kenmerke met groot muur definisie en klein hitte-geaffekteerde sones. Terwyl growwe smelt-uitdrywing in staat is om materiaal vinnig te verwyder sonder veel kwaliteit akkuraatheid en word dit gebruik in perkussie trepanering en boor.
Piektemperatuur beïnvloed die terugslagkragfunksie hoogs. Die oppervlakspanning en terugslagkragte is gelyk wanneer die waarde van TCr gelyk is aan die kritieke temperatuur in geval van vloeistofuitdrywing. Vloeistofuitdrywing uit titanium kan byvoorbeeld plaasvind wanneer die temperatuur 3780K oorskry in die middel van die gat.
Wat is Nd: YAG-lasers?
Nd: YAG (neodymium-gedoteerde yttrium aluminium granaat) is 'n kristallasende medium kristal wat algemeen in vastestoflasers gebruik word. Die neodymiumatome Nd(III) word drievoudig geïoniseer en dien as die doteermiddel. Die Nd(III) doteerioon vervang ongeveer 1% van yttriumione in die yttrium aluminium granaat (YAG) kristalstruktuur. Dit is moontlik omdat die twee ione in terme van grootte vergelykbaar is. Soortgelyk aan rooi chroomione in 'n robynlaser, is neodymium Nd(III)-ioon verantwoordelik vir die verskaffing van die laseraksie in die Nd: YAG laser.
Hoe werk smeltuitsetting?
Smeltuitdrywing en smeltlaagvloei word verkry deur die hidrodinamiese vergelykings te gebruik nadat die dampdruk bepaal is. Wanneer die dampdruk aan die vloeistofvrye oppervlak gelewer word, vind smeltuitdrywing plaas. Dit dryf die gesmelte materiaal weg in die radiale rigting. Vir die verkryging van baie fyn smelt uitsetting, moet die smeltvloeipatroon, veral die snelheid van smeltvloei aan die rand van die gat, presies bereken word.
Wat is die faktore wat smelt-dampfront en laserenergie-absorpsie beïnvloed?
Laser energie absorpsie koëffisiënt hang hoofsaaklik af van:
• Golflengte van die laser wat gebruik word.
• Tipe en samestelling van die teikenmateriaal.
Wanneer die intensiteit van die laser hoog is en die duur van die puls kort is, word gesien dat die toestandsveranderlikes (insluitend ablasietempo) van die materiaal by die smelt-dampfront diskontinue veranderinge oor die materiaallae ervaar.
