ლაზერული შედუღების სპრეის წარმოქმნის მექანიზმი და ჩახშობის სქემა

შედუღების დეფექტის განმარტება: შედუღებისას შედუღება ეხება გამდნარი ლითონის წვეთებს, რომლებიც შედუღების პროცესის დროს გამოტყორცნილი აუზიდან გამოიტყორცნება. ეს წვეთები შეიძლება დაეცეს მიმდებარე სამუშაო ზედაპირზე, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ზედაპირის უხეშობა და არათანაბარი ზედაპირი და ასევე შეიძლება გამოიწვიოს გამდნარი აუზის ხარისხის დაკარგვა, რაც გამოიწვევს ჩაღრმავებებს, აფეთქების წერტილებს და სხვა დეფექტებს შედუღების ზედაპირზე, რომლებიც გავლენას ახდენენ შედუღების მექანიკურ თვისებებზე.

შედუღებისას შხეფება გულისხმობს გამდნარი ლითონის წვეთებს, რომლებიც შედუღების პროცესის დროს გამოტყორცნილი აუზიდან გამოიტყორცნება. ეს წვეთები შეიძლება დაეცეს მიმდებარე სამუშაო ზედაპირზე, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ზედაპირის უხეშობა და არათანაბარი ზედაპირი და ასევე შეიძლება გამოიწვიოს გამდნარი აუზის ხარისხის დაკარგვა, რაც გამოიწვევს ჩაღრმავებებს, აფეთქების წერტილებს და სხვა დეფექტებს შედუღების ზედაპირზე, რაც გავლენას ახდენს შედუღების მექანიკურ თვისებებზე.

შხეფების კლასიფიკაცია:

მცირე შხეფები: გამყარების წვეთები შედუღების ნაკერის კიდეზე და მასალის ზედაპირზე, რომლებიც ძირითადად გავლენას ახდენენ გარეგნობაზე და არ აქვთ გავლენა მუშაობაზე; როგორც წესი, განმასხვავებელი საზღვარი ის არის, რომ წვეთი შედუღების ნაკერის შედუღების სიგანის 20%-ზე ნაკლებია;

დიდი რაოდენობით შხეფები: შედუღების ნაკერის ზედაპირზე ხარისხის დაკარგვა ვლინდება ჩაღრმავებებით, აფეთქების წერტილებით, ჭრილებით და ა.შ., რამაც შეიძლება გამოიწვიოს არათანაბარი დაძაბულობა და დეფორმაცია, რაც გავლენას ახდენს შედუღების ნაკერის მუშაობაზე. ძირითადი ყურადღება ამ ტიპის დეფექტებზეა გამახვილებული.

გაჟონვის პროცესი:

შხეფება ვლინდება გამდნარი ლითონის შეფრქვევით გამდნარ აუზში შედუღების სითხის ზედაპირის დაახლოებით პერპენდიკულარული მიმართულებით, მაღალი აჩქარების გამო. ეს ნათლად ჩანს ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში, სადაც სითხის სვეტი ამოდის შედუღების დნობიდან და იშლება წვეთებად, რაც შხეფებს წარმოქმნის.

შხეფის სცენა

ლაზერული შედუღება იყოფა თბოგამტარობასა და ღრმა შეღწევადობის შედუღებად.

თბოგამტარობის შედუღებისას შხეფები თითქმის არ გვხვდება: თბოგამტარობის შედუღებისას ძირითადად ხდება სითბოს გადაცემა მასალის ზედაპირიდან შიდა ზედაპირზე, პროცესის დროს შხეფები თითქმის არ წარმოიქმნება. პროცესი არ გულისხმობს ლითონის ძლიერ აორთქლებას ან ფიზიკურ მეტალურგიულ რეაქციებს.

ღრმა შეღწევადობის შედუღება არის ძირითადი სცენარი, სადაც შხეფები ხდება: ღრმა შედუღება გულისხმობს ლაზერის პირდაპირ მასალაში შეღწევას, სითბოს გადაცემას მასალაზე საკეტის ნახვრეტების მეშვეობით და პროცესის რეაქცია ინტენსიურია, რაც მას შხეფების წარმოქმნის ძირითად სცენად აქცევს.

როგორც ზემოთ მოცემულ ფიგურაზეა ნაჩვენები, ზოგიერთი მეცნიერი ლაზერული შედუღების დროს საკეტის ხვრელის მოძრაობის მდგომარეობის დასაკვირვებლად იყენებს მაღალსიჩქარიან ფოტოგრაფიას მაღალი ტემპერატურის გამჭვირვალე მინასთან ერთად. აღმოჩნდა, რომ ლაზერი ძირითადად საკეტის ხვრელის წინა კედელს ურტყამს, სითხეს ქვევით უბიძგებს, გვერდს უვლის საკეტის ხვრელს და გამდნარი სითხის კუდს აღწევს. ლაზერის მიღების პოზიცია საკეტის ხვრელში არ არის ფიქსირებული და ლაზერი ფრენელის შთანთქმის მდგომარეობაშია საკეტის ხვრელში. სინამდვილეში, ეს არის მრავალჯერადი რეფრაქციისა და შთანთქმის მდგომარეობა, რომელიც ინარჩუნებს გამდნარი სითხის არსებობას. ლაზერის რეფრაქციის პოზიცია თითოეული პროცესის დროს იცვლება საკეტის ხვრელის კედლის კუთხით, რაც იწვევს საკეტის ხვრელის ბრუნვით მოძრაობას. ლაზერული დასხივების პოზიცია დნება, ორთქლდება, ექვემდებარება ძალას და დეფორმირდება, ამიტომ პერისტალტიკური ვიბრაცია წინ მოძრაობს.

ზემოთ ხსენებულ შედარებაში გამოყენებულია მაღალი ტემპერატურის გამჭვირვალე მინა, რაც სინამდვილეში გამდნარი აუზის განივი კვეთის ეკვივალენტურია. ბოლოს და ბოლოს, გამდნარი აუზის ნაკადის მდგომარეობა განსხვავდება რეალური სიტუაციისგან. ამიტომ, ზოგიერთმა მეცნიერმა გამოიყენა სწრაფი გაყინვის ტექნოლოგია. შედუღების პროცესის დროს, გამდნარი აუზი სწრაფად იყინება, რათა მიღწეული იქნას მყისიერი მდგომარეობა საკეტის ხვრელში. ნათლად ჩანს, რომ ლაზერი ურტყამს საკეტის ხვრელის წინა კედელს და ქმნის საფეხურს. ლაზერი მოქმედებს ამ საფეხურის ღარზე, უბიძგებს გამდნარ აუზს ქვემოთ დინებისკენ, ავსებს საკეტის ხვრელს ლაზერის წინ მოძრაობის დროს და ამით იღებს რეალური გამდნარი აუზის საკეტის ხვრელში ნაკადის სავარაუდო მიმართულების დიაგრამას. როგორც მარჯვენა ფიგურაზეა ნაჩვენები, თხევადი ლითონის ლაზერული აბლაციით წარმოქმნილი ლითონის უკუცემის წნევა აიძულებს თხევადი გამდნარი აუზს გვერდი აუაროს წინა კედელს. საკეტის ხვრელი მოძრაობს გამდნარი აუზის კუდისკენ, უკნიდან შადრევნის მსგავსად ზემოთ მიემართება და ზემოქმედებს კუდის გამდნარი აუზის ზედაპირზე. ამავდროულად, ზედაპირული დაჭიმულობის გამო (რაც უფრო დაბალია ზედაპირული დაჭიმულობის ტემპერატურა, მით უფრო ძლიერია ზემოქმედება), კუდის გამდნარი წყლის აუზში არსებული თხევადი ლითონი ზედაპირული დაჭიმულობის გამო იზიდება გამდნარი წყლის აუზის კიდისკენ და განუწყვეტლივ მყარდება. მომავალში გამყარებადი თხევადი ლითონი ცირკულირებს უკან, გასაღების ხვრელის კუდში და ა.შ.

ლაზერული ღრმა შეღწევადობის შედუღების სქემატური დიაგრამა: A: შედუღების მიმართულება; B: ლაზერული სხივი; C: საკეტის ნახვრეტი; D: ლითონის ორთქლი, პლაზმა; E: დამცავი აირი; F: საკეტის ნახვრეტის წინა კედელი (დნობამდელი დაფქვა); G: გამდნარი მასალის ჰორიზონტალური ნაკადი საკეტის ნახვრეტის ბილიკზე; H: გამდნარი აუზის გამყარების ინტერფეისი; I: გამდნარი აუზის ქვევით მიმართული ნაკადის გზა.

ლაზერსა და მასალას შორის ურთიერთქმედების პროცესი: ლაზერი მოქმედებს მასალის ზედაპირზე, რაც იწვევს ინტენსიურ აბლაციას. მასალა თავდაპირველად თბება, დნება და აორთქლდება. ინტენსიური აორთქლების პროცესის დროს, ლითონის ორთქლი მოძრაობს ზემოთ, რათა გამდნარი წყლის ჭაბურღილისკენ ქვევით მიმართული უკუცემის წნევა შექმნას, რაც იწვევს საკეტის ხვრელის წარმოქმნას. ლაზერი შედის საკეტის ხვრელში და გადის მრავალჯერადი გამოსხივებისა და შთანთქმის პროცესებს, რაც იწვევს ლითონის ორთქლის უწყვეტ მიწოდებას, რომელიც ინარჩუნებს საკეტის ხვრელს; ლაზერი ძირითადად მოქმედებს საკეტის ხვრელის წინა კედელზე და აორთქლება ძირითადად ხდება საკეტის ხვრელის წინა კედელზე. უკუცემის წნევა თხევად ლითონს საკეტის ხვრელის წინა კედლიდან უბიძგებს, რათა გადაადგილდეს საკეტის ხვრელის გარშემო გამდნარი წყლის კუდისკენ. საკეტის ხვრელის გარშემო მაღალი სიჩქარით მოძრავი სითხე გამდნარ წყალს ზემოთ აიწევს და აწეულ ტალღებს წარმოქმნის. შემდეგ, ზედაპირული დაჭიმულობის ძალით, ის კიდისკენ მოძრაობს და ასეთ ციკლში მყარდება. შესხურება ძირითადად ხდება საკეტის ხვრელის კიდეზე და წინა კედელზე არსებული თხევადი ლითონი მაღალი სიჩქარით გვერდს აუვლის საკეტის ხვრელს და გავლენას მოახდენს უკანა კედლის გამდნარი წყლის პოზიციაზე.