لیزر مواد کا تعامل - کی ہول کا اثر

کی ہولز کی تشکیل اور نشوونما:

کی ہول کی تعریف: جب تابکاری شعاع ریزی 10^6W/cm^2 سے زیادہ ہوتی ہے تو لیزر کے عمل کے تحت مواد کی سطح پگھل جاتی ہے اور بخارات بن جاتی ہے۔ جب وانپیکرن کی رفتار کافی زیادہ ہوتی ہے، تو پیدا ہونے والا بخارات کا ریکوئل پریشر سطحی تناؤ اور مائع دھات کی کشش ثقل پر قابو پانے کے لیے کافی ہوتا ہے، اس طرح کچھ مائع دھاتوں کو بے گھر کر دیتا ہے، جس سے اتیجیت زون میں پگھلا ہوا تالاب ڈوب جاتا ہے اور چھوٹے گڑھے بن جاتے ہیں۔ ; روشنی کا شہتیر براہ راست چھوٹے گڑھے کے نچلے حصے پر کام کرتا ہے، جس کی وجہ سے دھات مزید پگھلتی ہے اور گیس بنتی ہے۔ ہائی پریشر والی بھاپ گڑھے کے نچلے حصے میں مائع دھات کو پگھلے ہوئے تالاب کے دائرے کی طرف بہنے پر مجبور کرتی رہتی ہے، جس سے چھوٹے سوراخ کو مزید گہرا ہوتا ہے۔ یہ عمل جاری رہتا ہے، بالآخر مائع دھات میں سوراخ جیسا کی ہول بنتا ہے۔ جب چھوٹے سوراخ میں لیزر بیم سے پیدا ہونے والا دھاتی بخارات کا دباؤ مائع دھات کی سطح کے تناؤ اور کشش ثقل کے ساتھ توازن تک پہنچ جاتا ہے، تو چھوٹا سوراخ مزید گہرا نہیں ہوتا اور گہرائی میں مستحکم چھوٹا سوراخ بناتا ہے، جسے "چھوٹے سوراخ کا اثر" کہا جاتا ہے۔ .

جیسا کہ لیزر بیم ورک پیس کی نسبت حرکت کرتا ہے، چھوٹا سا سوراخ سامنے کا تھوڑا سا پیچھے مڑے ہوئے اور پیچھے کی طرف واضح طور پر مائل الٹی مثلث دکھاتا ہے۔ چھوٹے سوراخ کا اگلا کنارہ لیزر کا ایکشن ایریا ہے، جس میں اعلی درجہ حرارت اور بخارات کا زیادہ دباؤ ہوتا ہے، جبکہ پچھلے کنارے کے ساتھ درجہ حرارت نسبتاً کم ہوتا ہے اور بخارات کا دباؤ چھوٹا ہوتا ہے۔ اس دباؤ اور درجہ حرارت کے فرق کے تحت، پگھلا ہوا مائع چھوٹے سوراخ کے گرد اگلے سرے سے پچھلے سرے تک بہتا ہے، چھوٹے سوراخ کے پچھلے سرے پر ایک بھنور بناتا ہے، اور آخر کار پچھلے کنارے پر مضبوط ہو جاتا ہے۔ لیزر سمولیشن اور اصل ویلڈنگ کے ذریعے حاصل کی جانے والی کی ہول کی متحرک حالت اوپر دی گئی تصویر میں دکھائی گئی ہے، چھوٹے سوراخوں کی شکل اور مختلف رفتار سے سفر کے دوران ارد گرد کے پگھلے ہوئے مائع کا بہاؤ۔

چھوٹے سوراخوں کی موجودگی کی وجہ سے، لیزر بیم کی توانائی مواد کے اندرونی حصے میں گھس جاتی ہے، جس سے یہ گہرا اور تنگ ویلڈ سیون بنتا ہے۔ لیزر ڈیپ پینیٹریشن ویلڈ سیون کی مخصوص کراس سیکشنل مورفولوجی اوپر کی تصویر میں دکھائی گئی ہے۔ ویلڈ سیون کی دخول کی گہرائی کی ہول کی گہرائی کے قریب ہے (بالکل درست ہونے کے لیے، میٹالوگرافک تہہ کی ہول سے 60-100um گہری ہے، ایک کم مائع تہہ)۔ لیزر توانائی کی کثافت جتنی زیادہ ہوگی، چھوٹا سوراخ اتنا ہی گہرا ہوگا، اور ویلڈ سیون کی دخول کی گہرائی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ ہائی پاور لیزر ویلڈنگ میں، ویلڈ سیون کی زیادہ سے زیادہ گہرائی سے چوڑائی کا تناسب 12:1 تک پہنچ سکتا ہے۔

کے جذب کا تجزیہلیزر توانائیkeyhole کی طرف سے

چھوٹے سوراخوں اور پلازما کی تشکیل سے پہلے، لیزر کی توانائی بنیادی طور پر تھرمل ترسیل کے ذریعے ورک پیس کے اندرونی حصے میں منتقل ہوتی ہے۔ ویلڈنگ کا عمل conductive ویلڈنگ سے تعلق رکھتا ہے (0.5mm سے کم کی دخول کی گہرائی کے ساتھ)، اور لیزر کے مواد کی جذب کی شرح 25-45% کے درمیان ہے۔ ایک بار کی ہول بننے کے بعد، لیزر کی توانائی بنیادی طور پر کی ہول اثر کے ذریعے ورک پیس کے اندرونی حصے سے جذب ہوتی ہے، اور ویلڈنگ کا عمل گہری دخول ویلڈنگ بن جاتا ہے (0.5 ملی میٹر سے زیادہ دخول کی گہرائی کے ساتھ)، جذب کی شرح تک پہنچ سکتی ہے۔ 60-90٪ سے زیادہ۔

کی ہول اثر پروسیسنگ کے دوران لیزر کے جذب کو بڑھانے میں انتہائی اہم کردار ادا کرتا ہے جیسے لیزر ویلڈنگ، کٹنگ اور ڈرلنگ۔ کی ہول میں داخل ہونے والی لیزر بیم سوراخ کی دیوار سے متعدد عکاسیوں کے ذریعے تقریباً مکمل طور پر جذب ہو جاتی ہے۔

عام طور پر یہ خیال کیا جاتا ہے کہ کی ہول کے اندر لیزر کے توانائی جذب کرنے کے طریقہ کار میں دو عمل شامل ہیں: ریورس جذب اور فریسنل جذب۔

کی ہول کے اندر دباؤ کا توازن

لیزر گہری رسائی ویلڈنگ کے دوران، مواد شدید بخارات سے گزرتا ہے، اور اعلی درجہ حرارت کی بھاپ سے پیدا ہونے والا توسیعی دباؤ مائع دھات کو باہر نکال دیتا ہے، جس سے چھوٹے سوراخ بنتے ہیں۔ مادے کے بخارات کے دباؤ اور اخراج کے دباؤ کے علاوہ (جسے بخارات کے رد عمل کی قوت یا پیچھے ہٹانے کا دباؤ بھی کہا جاتا ہے) کے علاوہ، سطحی تناؤ، کشش ثقل کی وجہ سے مائع جامد دباؤ، اور اندر پگھلے ہوئے مواد کے بہاؤ سے پیدا ہونے والا سیال متحرک دباؤ بھی ہوتا ہے۔ چھوٹا سوراخ. ان دباؤ میں سے، صرف بھاپ کا دباؤ چھوٹے سوراخ کے کھلنے کو برقرار رکھتا ہے، جبکہ باقی تین قوتیں چھوٹے سوراخ کو بند کرنے کی کوشش کرتی ہیں۔ ویلڈنگ کے عمل کے دوران کی ہول کے استحکام کو برقرار رکھنے کے لیے، بخارات کا دباؤ دیگر مزاحمتوں پر قابو پانے اور کی ہول کے طویل مدتی استحکام کو برقرار رکھتے ہوئے توازن حاصل کرنے کے لیے کافی ہونا چاہیے۔ سادگی کے لیے، عام طور پر یہ خیال کیا جاتا ہے کہ کی ہول کی دیوار پر کام کرنے والی قوتیں بنیادی طور پر ختم کرنے کا دباؤ (دھاتی بخارات کی واپسی کا دباؤ) اور سطح کا تناؤ ہے۔

کی ہول کی عدم استحکام

پس منظر: لیزر مواد کی سطح پر کام کرتا ہے، جس سے دھات کی ایک بڑی مقدار بخارات بن جاتی ہے۔ پیچھے ہٹنے والا دباؤ پگھلے ہوئے تالاب پر دباتا ہے، کی ہولز اور پلازما بنتا ہے، جس کے نتیجے میں پگھلنے کی گہرائی میں اضافہ ہوتا ہے۔ حرکت کرنے کے عمل کے دوران، لیزر کی ہول کی اگلی دیوار سے ٹکراتا ہے، اور وہ مقام جہاں لیزر مواد سے رابطہ کرتا ہے مواد کے شدید بخارات کا سبب بنتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، کی ہول کی دیوار کو بڑے پیمانے پر نقصان کا سامنا کرنا پڑے گا، اور بخارات کا اخراج ایک پیچھے ہٹنے والا دباؤ بنائے گا جو مائع دھات پر دب جائے گا، جس کی وجہ سے کی ہول کی اندرونی دیوار نیچے کی طرف اتار چڑھاؤ کرے گی اور کی ہول کے نچلے حصے کی طرف حرکت کرے گی۔ پگھلے ہوئے تالاب کے پیچھے۔ اگلی دیوار سے پچھلی دیوار تک مائع پگھلے ہوئے تالاب کے اتار چڑھاؤ کی وجہ سے، کی ہول کے اندر والیوم مسلسل تبدیل ہوتا رہتا ہے، کی ہول کا اندرونی دباؤ بھی اسی حساب سے تبدیل ہوتا رہتا ہے، جس کی وجہ سے اسپرے کیے گئے پلازما کے حجم میں تبدیلی آتی ہے۔ . پلازما کے حجم میں تبدیلی لیزر توانائی کے شیلڈنگ، ریفریکشن، اور جذب میں تبدیلیوں کا باعث بنتی ہے، جس کے نتیجے میں مادی سطح تک پہنچنے والی لیزر کی توانائی میں تبدیلیاں آتی ہیں۔ یہ پورا عمل متحرک اور متواتر ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک آری دانت کی شکل اور لہراتی دھات کی دخول ہوتی ہے، اور کوئی ہموار مساوی دخول والا ویلڈ نہیں ہوتا ہے، مندرجہ بالا اعداد و شمار ویلڈ کے مرکز کا ایک کراس سیکشنل منظر ہے جو اس کے متوازی طولانی کٹنگ کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ ویلڈ کے مرکز کے ساتھ ساتھ کی ہول کی گہرائی کے فرق کی اصل وقت کی پیمائشآئی پی جی- LDD بطور ثبوت۔

کی ہول کی استحکام کی سمت کو بہتر بنائیں

لیزر گہری دخول ویلڈنگ کے دوران، چھوٹے سوراخ کے استحکام کو سوراخ کے اندر مختلف دباؤ کے متحرک توازن سے ہی یقینی بنایا جا سکتا ہے۔ تاہم، سوراخ کی دیوار کے ذریعے لیزر توانائی کا جذب اور مواد کا بخارات، چھوٹے سوراخ کے باہر دھاتی بخارات کا اخراج، اور چھوٹے سوراخ اور پگھلے ہوئے تالاب کی آگے کی نقل و حرکت یہ سب بہت شدید اور تیز رفتار عمل ہیں۔ کچھ عمل کے حالات کے تحت، ویلڈنگ کے عمل کے دوران مخصوص لمحات میں، مقامی علاقوں میں چھوٹے سوراخ کے استحکام میں خلل پڑنے کا امکان ہوتا ہے، جس سے ویلڈنگ میں نقائص پیدا ہوتے ہیں۔ سب سے زیادہ عام اور عام ہیں چھوٹے تاکوں کی قسم کے پوروسیٹی نقائص اور کی ہول گرنے کی وجہ سے چھڑکنا؛

تو کیہول کو کیسے مستحکم کیا جائے؟

کی ہول فلوئڈ کا اتار چڑھاؤ نسبتاً پیچیدہ ہوتا ہے اور اس میں بہت سارے عوامل شامل ہوتے ہیں (درجہ حرارت کی فیلڈ، فلو فیلڈ، فورس فیلڈ، آپٹو الیکٹرانک فزکس)، جس کا خلاصہ صرف دو زمروں میں کیا جا سکتا ہے: سطحی تناؤ اور دھاتی بخارات کے پیچھے ہٹنے کے دباؤ کے درمیان تعلق؛ دھاتی بخارات کا پیچھے ہٹنے والا دباؤ براہ راست کی ہولز کی نسل پر کام کرتا ہے، جو کی ہولز کی گہرائی اور حجم سے گہرا تعلق رکھتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، ویلڈنگ کے عمل میں دھاتی بخارات کے صرف اوپر کی طرف بڑھنے والے مادے کے طور پر، یہ چھڑکنے کی موجودگی سے بھی گہرا تعلق رکھتا ہے۔ سطح کا تناؤ پگھلے ہوئے تالاب کے بہاؤ کو متاثر کرتا ہے۔

لہذا مستحکم لیزر ویلڈنگ کا عمل بہت زیادہ اتار چڑھاو کے بغیر پگھلے ہوئے تالاب میں سطح کے تناؤ کی تقسیم کے میلان کو برقرار رکھنے پر منحصر ہے۔ سطح کا تناؤ درجہ حرارت کی تقسیم سے متعلق ہے، اور درجہ حرارت کی تقسیم گرمی کے منبع سے متعلق ہے۔ لہذا، جامع گرمی کا ذریعہ اور سوئنگ ویلڈنگ مستحکم ویلڈنگ کے عمل کے لیے ممکنہ تکنیکی سمتیں ہیں۔

دھاتی بخارات اور کی ہول کے حجم کو پلازما اثر اور کی ہول کھولنے کے سائز پر توجہ دینے کی ضرورت ہے۔ کھلنا جتنا بڑا ہوگا، کی ہول اتنا ہی بڑا ہوگا، اور پگھلنے والے تالاب کے نچلے حصے میں نہ ہونے کے برابر اتار چڑھاؤ، جس کا مجموعی کی ہول کے حجم اور اندرونی دباؤ کی تبدیلیوں پر نسبتاً کم اثر پڑتا ہے۔ لہٰذا ایڈجسٹ ایبل رِنگ موڈ لیزر (اینولر اسپاٹ)، لیزر آرک ری کمبینیشن، فریکوئنسی ماڈیولیشن، وغیرہ وہ تمام سمتیں ہیں جن کو بڑھایا جا سکتا ہے۔