Lub hauv paus ntsiab lus tsim ntawm laser txiav yog cov txheej txheem txheej txheem tsim los ntawm kev sib tshuam ntawm optics, thermodynamics, thiab cov ntaub ntawv tshawb fawb. Nws cov tub ntxhais yog qhov tseeb tshem tawm thiab tsim cov ntaub ntawv los ntawm kev sib cuam tshuam ntawm kev tswj tau siab -zog- laser beam ceev nrog cov khoom. Kev siv lub hauv paus ntsiab lus no yuav tsum tau xav txog peb qhov loj me: laser tiam thiab kev sib kis, lub zog sib cuam tshuam mechanisms, thiab cov txheej txheem parameter sib piv, ua kom tiav cov saw hlau los ntawm "lub zog" mus rau "kev ua tiav."
Laser tiam yog qhov pib ntawm qhov tsim. Hauv cov ntawv thov kev lag luam tam sim no, fiber ntau lasers, CO₂ lasers, thiab cov khoom siv-xeev lasers nthuav tawm cov kab sib txawv vim qhov sib txawv ntawm kev nce kev tshaj tawm thiab kev zoo siab: Fiber lasers siv tsawg- ntiaj teb-doped optical fibers raws li qhov nruab nrab nce thiab ua tau siab electro-optic conversion efficiency (txog 30% los yog ntau tshaj) semiconductor twj tso kua mis, outputting nruam los yog mem tes beams nyob ze -infrared band (kwv yees li 1070nm), nrog rau qhov zoo xws li zoo heev beam zoo (M² ze rau 1), compact qauv, thiab txij nkawm- dawb ua hauj lwm; CO₂ lasers siv CO₂ roj sib tov ua qhov nruab nrab nce thiab tsim kom deb li deb -infrared band (10.6μm) beam los ntawm kev tawm excitation, txawm hais tias cov electro-optic efficiency kuj qis (kwv yees li 10%), tab sis qhov nqus tus nqi rau cov tsis yog{14}} cov ntaub ntawv hlau yog tuab dua; Solid-xeev lasers (xws li Nd:YAG) siv crystals li qhov nruab nrab nce thiab tuaj yeem tsim luv-pulse lossis ultrashort-pulse lasers, haum rau micro-machining scenarios. Kev xaiv ntawm lub laser yuav tsum yog raws li kev txiav txim siab ntawm cov khoom siv nqus cov yam ntxwv rau lub wavelength (xws li, tooj liab thiab txhuas muaj kev cuam tshuam siab rau 10.6μm CO₂ lasers, ua rau lawv haum rau fiber ntau lasers), qhov yuav tsum tau ua thickness, thiab precision. Qhov no yog lub hauv paus ntsiab lus ntawm "zog qhov chaw adaptability" txoj cai hauv kev tsim.
Laser kis tau tus mob thiab tsom xam yog qhov tseem ceeb rau kev xa hluav taws xob zoo. Lub beam tso zis los ntawm lub laser resonant kab noj hniav yuav tsum tau xa mus rau lub taub hau ua ntawm optical ntsiab xws li collimating iav thiab reflecting iav. Tom qab ntawd, daim iav tsom iav (feem ntau yog lub lens convex) converges diverging beam rau hauv ib qho chaw uas muaj txoj kab uas hla ntawm kaum mus rau pua pua micrometers. Qhov kev sib raug zoo ntawm qhov chaw txoj kab uas hla (d), focal length (f), thiab qhov teeb meem beam txoj kab uas hla (D) ua raws li lub lens imaging mis (d≈f·θ, qhov twg θ yog lub beam divergence kaum), ncaj qha txiav txim lub zog ceev (E=P / (πd²/4), qhov twg P yog lub laser fais fab)- qhov me dua lub zog ceev, thiab qhov yooj yim dua nws yog ua tau siab -precision txiav. Tus tsim yuav tsum xaiv lub focal ntev raws li qhov chaw ua thiab precision yuav tsum (luv focal lengths ua rau ib tug me me tsom qhov chaw tab sis qhov tob tob ntawm lub tsom xam, haum rau precision txiav ntawm nyias daim hlau; ntev focal lengths muaj ib tug loj qhov tob ntawm tsom, haum rau ruaj khov ua cov tuab daim hlau). Dynamic focusing thev naus laus zis (xws li hloov kho lub focal point txoj hauj lwm raws Z-axis ntawm lub taub hau ua raws li cov undulations ntawm lub phaj) yog siv los them rau lub zog attenuation los ntawm unevenness nyob rau hauv lub phaj, kom ntseeg tau lub zog uniformity nyob rau hauv qhov chaw ua hauj lwm.
Kev sib cuam tshuam mechanism ntawm lub zog thiab cov khoom txiav txim siab lub cev ntawm cov txheej txheem txiav. Thaum lub laser beam irradiates cov khoom nto, lub zog yog absorbed thiab hloov mus rau hauv tshav kub, ua rau lub zos kub sai heev mus rau lub melting point los yog txawm lub boiling point (lub melting point ntawm cov khoom siv hlau feem ntau yog siab tshaj 1000 degree, thiab lub boiling point yuav ncav cuag 3000 degree). Rau cov ntaub ntawv uas tsis muaj thermal conductivity (xws li stainless hlau), cua sov yog concentrated nyob rau hauv qhov chaw, ua kom sai melting; rau cov ntaub ntawv muaj kev cuam tshuam zoo heev (xws li txhuas thiab tooj liab), nws yog ib qho tsim nyog yuav tsum tau ua kom lub zog laser los yog siv hom mem tes (los ntawm kev tawg los ntawm kev xav txog qhov pib nrog lub zog siab kawg) txhawm rau txhim kho lub zog nqus. Molten hlau yog cua tshuab tawm ntawm lub kerf los ntawm kev pab roj (oxygen, nitrogen, los yog compressed cua): oxygen reacts exothermically nrog hlau (oxidation), muab ntxiv txiav zog, haum rau siab - ceev txiav yooj yim oxidized cov ntaub ntawv xws li carbon steel; nitrogen, raws li ib tug inert roj, tshem tawm slag siv tsuas kinetic zog, tsis txhob oxidation thiab ua rau ib tug siab - zoo, discolored txiav, haum rau daim ntaub ntawv uas yuav tsum tau high deg zoo, xws li stainless hlau thiab txhuas alloys. Cov qauv tsim yuav tsum ua kom haum rau hom thiab lub siab ntawm cov pa pab cuam raws li cov khoom siv thermal conductivity, lub peev xwm kub tshwj xeeb, thiab cov yam ntxwv ntawm oxidation- qhov siab qis dhau yuav ua rau cov slag residue, thaum lub siab dhau heev lawm yuav ua rau muaj qhov dav dav lossis cov khoom poob. Cov lej simulations (xws li kev suav cov dej dynamics (CFD) kev tsom xam ntawm cov pa ntws tawm) yuav tsum tau ua kom zoo dua cov qauv nozzle thiab airflow kev taw qhia kom ntseeg tau tias kev tshem tawm slag zoo yam tsis cuam tshuam nrog txoj kev kho qhov muag.
Kev sib koom tes tsim ntawm cov txheej txheem tsis yog qhov tseem ceeb ntawm kev ua tiav kev txiav ruaj khov. Laser fais fab (P), txiav ceev (v), mem tes zaus (f), thiab lub voj voog lub luag haujlwm (η) yuav tsum tau sib npaug: lub hwj chim txiav txim siab tag nrho cov khoom siv hluav taws xob hauv ib lub sijhawm, qhov ceev cuam tshuam rau lub zog lub sijhawm (lub zog ntawm ib chav tsev ntev=E / v), thiab ob leeg ua ke txiav txim siab seb cov khoom puas yog melted / vaporized. Hauv hom mem tes, zaus thiab lub voj voog lub luag haujlwm tswj ib zaug -mem tes zog (E_pulse=P × η/f) thiab lub sijhawm pulse kom tsis txhob muaj cua sov los ntawm cov cua kub tsis tu ncua (xws li, hauv cov phaj tuab, tsawg zaus thiab lub voj voog ua haujlwm siab tuaj yeem txo qhov dav ntawm cov cua sov- cuam tshuam ). Tus qauv tsim yuav tsum siv cov qauv kev sim orthogonal lossis tshuab kev kawm algorithms los tsim kom muaj "khoom siv{10}}thickness{11}}parameter" database. Piv txwv li, rau 3 hli tuab 304 stainless hlau, optimizing qhov parameter ua ke mus rau 1200W zog, 2m / min ceev, thiab 0.8MPa nitrogen siab tuaj yeem ua tiav siab -zoo txiav nrog tus ntoo khaub lig-sectional roughness Ra Tsawg dua lossis sib npaug li 12.5μm.
Hauv cov ntsiab lus, tus qauv tsim ntawm laser txiav yog ib qho kev sib koom ua ke ntawm ntau- qhov sib koom ua ke ntawm "cov yam ntxwv ntawm lub zog, kev sib kis ntawm qhov muag, cov khoom siv sib cuam tshuam, thiab qhov sib piv." Qhov tseem ceeb, nws hloov pauv tsis meej "lub teeb lub zog" rau hauv kev tswj tau "kev ua haujlwm quab yuam" los ntawm kev tswj xyuas meej ntawm laser lub cev thiab cov khoom coj tus cwj pwm, thaum kawg ua tau zoo thiab siab -precision shaping ntawm complex contours. Kev hloov pauv tas mus li ntawm txoj cai no (xws li femtosecond / picosecond pulses hauv ultrafast lasers los suppress thermal diffusion thiab tiag- lub sij hawm parameter optimization siv ntse algorithms) yog tas li nthuav daim ntawv thov ciam teb ntawm laser txiav, ua rau nws ib tug indispensable core technology nyob rau hauv advanced manufacturing.
