লেজারের শোষণ হার এবং লেজার উপাদান মিথস্ক্রিয়া পদার্থ অবস্থার পরিবর্তন

লেজার এবং উপকরণের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া অনেক শারীরিক ঘটনা এবং বৈশিষ্ট্য জড়িত। পরবর্তী তিনটি নিবন্ধ লেজার ঢালাই প্রক্রিয়ার সাথে সম্পর্কিত তিনটি মূল শারীরিক ঘটনা প্রবর্তন করবে যাতে সহকর্মীদের একটি পরিষ্কার বোঝার জন্যলেজার ঢালাই প্রক্রিয়া: লেজার শোষণ হার এবং রাষ্ট্র, প্লাজমা এবং কীহোল প্রভাবের পরিবর্তনে বিভক্ত। এই সময়, আমরা লেজার এবং উপকরণ এবং শোষণ হারের অবস্থার পরিবর্তনের মধ্যে সম্পর্ক আপডেট করব।

লেজার এবং পদার্থের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া দ্বারা সৃষ্ট পদার্থের অবস্থার পরিবর্তন

ধাতব পদার্থের লেজার প্রক্রিয়াকরণ মূলত ফটোথার্মাল প্রভাবগুলির তাপ প্রক্রিয়াকরণের উপর ভিত্তি করে। যখন লেজার বিকিরণ পদার্থের পৃষ্ঠে প্রয়োগ করা হয়, তখন বিভিন্ন শক্তির ঘনত্বে উপাদানটির পৃষ্ঠের এলাকায় বিভিন্ন পরিবর্তন ঘটবে। এই পরিবর্তনগুলির মধ্যে রয়েছে পৃষ্ঠের তাপমাত্রা বৃদ্ধি, গলে যাওয়া, বাষ্পীভবন, কীহোল গঠন এবং প্লাজমা তৈরি। তদুপরি, উপাদান পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের শারীরিক অবস্থার পরিবর্তনগুলি লেজারের উপাদানের শোষণকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করে। বিদ্যুতের ঘনত্ব এবং ক্রিয়াকলাপের সময় বৃদ্ধির সাথে, ধাতব উপাদানটি রাষ্ট্রে নিম্নলিখিত পরিবর্তনগুলির মধ্য দিয়ে যাবে:

যখনলেজার শক্তিঘনত্ব কম (<10^4w/cm^2) এবং বিকিরণ সময় কম, ধাতু দ্বারা শোষিত লেজার শক্তি শুধুমাত্র উপাদানের তাপমাত্রাকে পৃষ্ঠ থেকে ভিতরের দিকে বাড়তে পারে, কিন্তু কঠিন পর্যায় অপরিবর্তিত থাকে . এটি প্রধানত অংশ অ্যানিলিং এবং ফেজ ট্রান্সফরমেশন হার্ডেনিং ট্রিটমেন্টের জন্য ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে টুল, গিয়ার এবং বিয়ারিং সংখ্যাগরিষ্ঠ;

লেজারের শক্তির ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে (10^4-10^6w/cm^2) এবং বিকিরণ সময় দীর্ঘায়িত হওয়ার সাথে সাথে উপাদানটির পৃষ্ঠটি ধীরে ধীরে গলে যায়। ইনপুট শক্তি বাড়ার সাথে সাথে তরল-কঠিন ইন্টারফেস ধীরে ধীরে উপাদানের গভীর অংশের দিকে চলে যায়। এই শারীরিক প্রক্রিয়া প্রধানত পৃষ্ঠ remelting, alloying, cladding, এবং ধাতু তাপ পরিবাহিতা ঢালাই জন্য ব্যবহৃত হয়.

শক্তির ঘনত্ব আরও বৃদ্ধি করে (>10^6w/cm^2) এবং লেজারের ক্রিয়াকলাপের সময়কে দীর্ঘায়িত করার মাধ্যমে, উপাদান পৃষ্ঠটি কেবল গলে যায় না বরং বাষ্পীভূতও হয় এবং বাষ্পীভূত পদার্থগুলি উপাদান পৃষ্ঠের কাছে জড়ো হয় এবং একটি প্লাজমা গঠনের জন্য দুর্বলভাবে আয়নিত হয়। এই পাতলা প্লাজমা উপাদান লেজার শোষণ করতে সাহায্য করে; বাষ্পীভবন ও প্রসারণের চাপে তরল পৃষ্ঠ বিকৃত হয়ে গর্ত তৈরি করে। এই পর্যায়টি লেজার ঢালাইয়ের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, সাধারণত 0.5 মিমি এর মধ্যে মাইক্রো সংযোগের স্প্লিসিং তাপ পরিবাহিতা ঢালাইয়ে।

শক্তির ঘনত্ব (>10^7w/cm^2) আরও বৃদ্ধি করে এবং বিকিরণ সময়কে দীর্ঘায়িত করার মাধ্যমে, উপাদান পৃষ্ঠটি শক্তিশালী বাষ্পীভবনের মধ্য দিয়ে যায়, যা উচ্চ আয়নকরণ ডিগ্রি সহ একটি প্লাজমা তৈরি করে। এই ঘন রক্তরস লেজারের উপর একটি রক্ষক প্রভাব আছে, ব্যাপকভাবে উপাদান মধ্যে লেজার ঘটনার শক্তি ঘনত্ব হ্রাস. একই সময়ে, একটি বৃহৎ বাষ্প প্রতিক্রিয়া শক্তির অধীনে, ছোট গর্তগুলি, যা সাধারণত কীহোল নামে পরিচিত, গলিত ধাতুর ভিতরে তৈরি হয়, কীহোলের অস্তিত্ব লেজার শোষণ করার জন্য উপাদানের জন্য উপকারী, এবং এই স্তরটি লেজারের গভীর ফিউশনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। ঢালাই, কাটা এবং তুরপুন, প্রভাব শক্ত করা, ইত্যাদি

বিভিন্ন অবস্থার অধীনে, বিভিন্ন ধাতব পদার্থের লেজারের বিকিরণের বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রতিটি পর্যায়ে শক্তির ঘনত্বের নির্দিষ্ট মান তৈরি করবে।

উপকরণ দ্বারা লেজারের শোষণের পরিপ্রেক্ষিতে, উপকরণের বাষ্পীভবন একটি সীমানা। যখন উপাদানটি বাষ্পীভবনের মধ্য দিয়ে যায় না, তা কঠিন বা তরল পর্যায়ে, লেজারের শোষণ শুধুমাত্র পৃষ্ঠের তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে ধীরে ধীরে পরিবর্তিত হয়; একবার উপাদানটি বাষ্প হয়ে যায় এবং প্লাজমা এবং কীহোল গঠন করে, লেজারের উপাদানটির শোষণ হঠাৎ পরিবর্তিত হবে।

চিত্র 2-এ যেমন দেখানো হয়েছে, লেজার ঢালাইয়ের সময় উপাদান পৃষ্ঠে লেজারের শোষণের হার লেজার শক্তির ঘনত্ব এবং উপাদান পৃষ্ঠের তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়। যখন উপাদানটি গলে যায় না, তখন লেজারে উপাদানটির শোষণের হার উপাদান পৃষ্ঠের তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়। যখন বিদ্যুতের ঘনত্ব (10^6w/cm^2) এর চেয়ে বেশি হয়, তখন উপাদানটি হিংস্রভাবে বাষ্পীভূত হয়ে একটি কীহোল তৈরি করে। লেজার একাধিক প্রতিফলন এবং শোষণের জন্য কীহোলে প্রবেশ করে, যার ফলে লেজারে উপাদানের শোষণের হার উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি পায় এবং গলে যাওয়া গভীরতায় উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি পায়।

ধাতব পদার্থ দ্বারা লেজারের শোষণ - তরঙ্গদৈর্ঘ্য

উপরের চিত্রটি ঘরের তাপমাত্রায় সাধারণত ব্যবহৃত ধাতুগুলির প্রতিফলন, শোষণ এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে সম্পর্ক বক্ররেখা দেখায়। ইনফ্রারেড অঞ্চলে, শোষণের হার হ্রাস পায় এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য বৃদ্ধির সাথে প্রতিফলন বৃদ্ধি পায়। বেশিরভাগ ধাতু দৃঢ়ভাবে 10.6um (CO2) তরঙ্গদৈর্ঘ্য ইনফ্রারেড আলো প্রতিফলিত করে যখন দুর্বলভাবে 1.06um (1060nm) তরঙ্গদৈর্ঘ্য ইনফ্রারেড আলো প্রতিফলিত করে। নীল এবং সবুজ আলোর মতো ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য লেজারের জন্য ধাতব পদার্থের শোষণের হার বেশি।

ধাতব পদার্থ দ্বারা লেজারের শোষণ - উপাদানের তাপমাত্রা এবং লেজারের শক্তির ঘনত্ব

একটি উদাহরণ হিসাবে অ্যালুমিনিয়াম খাদ গ্রহণ, যখন উপাদান কঠিন হয়, লেজার শোষণ হার প্রায় 5-7% হয়, তরল শোষণ হার 25-35% পর্যন্ত হয়, এবং এটি কীহোল অবস্থায় 90% এর বেশি পৌঁছাতে পারে।

ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে লেজারে উপাদানের শোষণের হার বৃদ্ধি পায়। ঘরের তাপমাত্রায় ধাতব পদার্থের শোষণের হার খুবই কম। যখন তাপমাত্রা গলনাঙ্কের কাছাকাছি পৌঁছায়, তখন এর শোষণের হার 40% ~ 60% পৌঁছাতে পারে। যদি তাপমাত্রা স্ফুটনাঙ্কের কাছাকাছি থাকে তবে এর শোষণের হার 90% পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

ধাতব পদার্থ দ্বারা লেজারের শোষণ - পৃষ্ঠের অবস্থা

প্রচলিত শোষণ হার একটি মসৃণ ধাতব পৃষ্ঠ ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়, কিন্তু লেজার গরম করার ব্যবহারিক প্রয়োগে, উচ্চ প্রতিফলনের কারণে সৃষ্ট মিথ্যা সোল্ডারিং এড়াতে সাধারণত নির্দিষ্ট উচ্চ প্রতিফলন সামগ্রী (অ্যালুমিনিয়াম, তামা) এর শোষণ হার বৃদ্ধি করা প্রয়োজন;

নিম্নলিখিত পদ্ধতি ব্যবহার করা যেতে পারে:

1. লেজারের প্রতিফলন উন্নত করার জন্য উপযুক্ত পৃষ্ঠের প্রাক-চিকিত্সা প্রক্রিয়াগুলি গ্রহণ করা: প্রোটোটাইপ অক্সিডেশন, স্যান্ডব্লাস্টিং, লেজার পরিষ্কার, নিকেল প্লেটিং, টিন প্লেটিং, গ্রাফাইট আবরণ ইত্যাদি সবই লেজারের উপাদানের শোষণের হারকে উন্নত করতে পারে;

মূল হল উপাদান পৃষ্ঠের রুক্ষতা বৃদ্ধি করা (যা একাধিক লেজারের প্রতিফলন এবং শোষণের জন্য সহায়ক), সেইসাথে উচ্চ শোষণ হার সহ আবরণ উপাদান বৃদ্ধি করা। লেজারের শক্তি শোষণ করে এবং উচ্চ শোষণের হারের উপকরণগুলির মাধ্যমে এটিকে গলিয়ে এবং উদ্বায়ী করে, লেজারের তাপ উপাদান শোষণের হার উন্নত করতে এবং উচ্চ প্রতিফলন ঘটনা দ্বারা সৃষ্ট ভার্চুয়াল ঢালাই কমাতে বেস উপাদানে প্রেরণ করা হয়।