Kuwotcherera kwa Laser Beam, yokhala ndi liwiro lake lapamwamba, kulondola kwake kwakukulu komanso mawonekedwe ake osakhudzana, imagwiritsidwa ntchito kwambiri m'magawo monga magalimoto, ndege, ndi zida zamagetsi, makamaka kuwonetsa zabwino zapadera pakulumikizana kwa zinthu zosiyana. Komabe, ming'alu yolimba (Solidification Cracking) yomwe imachitika panthawi yolumikiza ndi imodzi mwa zolakwika zazikulu zomwe zimalepheretsa kugwiritsidwa ntchito kwake m'mafakitale. Ming'alu iyi nthawi zambiri imachitika kumapeto kwa kulimba mu fusion zone (Fusion Zone), yomwe imayambitsidwa ndi zotsatira zophatikizana za kutentha, kuchepa kwa kulimba ndi filimu yamadzimadzi pamalire a tirigu, zomwe zimachepetsa kwambiri mphamvu zamakanika ndi moyo wotopa wa cholumikiziracho.
1. Njira yopangira
Njira yaikulu yopangira ming'alu yolimba ili mu filimu yotsalira yamadzimadzi pamalire a tirigu kumapeto kwa kulimba. Panthawi yolimbitsa, dziwe losungunuka limagawidwa m'magawo atatu: malo amadzimadzi omasuka, malo amadzimadzi oletsedwa, ndi malo olimba, monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 1. Mu malo amadzimadzi oletsedwa, kuyenda kwamadzimadzi kumatsekedwa ndipo sikungathe kulipira kupsinjika komwe kumachitika chifukwa cha kulimba, zomwe zimapangitsa kuti malire a tirigu asiyane. Chiŵerengero cha mphamvu ya malire a tirigu (γgb) ku mphamvu yolumikizirana yamadzimadzi yolimba (γsl) chimatsimikizira kukhazikika kwa filimu yamadzimadzi: ngati γgb < 2γsl, filimu yamadzimadzi ndi yosakhazikika ndipo kuphatikizana kwa tirigu kumachitika; Mosiyana ndi zimenezi, filimu yamadzimadzi ndi yokhazikika ndipo kuyambitsa ming'alu kumachitika nthawi zambiri.
Kuphatikiza apo, kupangika kwa ming'alu yolimba kumakhudzananso ndi mphamvu za zitsulo za zinthuzo. Zipangizo zosiyanasiyana zimakhala ndi makhalidwe osiyana a kulimba, monga kutentha kwa kulimba, kuchuluka kwa kulimba kwa kulimba, ndi kufalikira kwa zinthu za alloy, ndi zina zotero. Makhalidwe amenewa amakhudza kukhudzidwa kwa ming'alu. Mwachitsanzo, mu zipangizo zomwe zili ndi magawo ambiri a eutectic otsika-kusungunuka, kukhudzidwa kwa ming'alu yolimba kumakhala kwakukulu chifukwa magawo awa a eutectic amatha kupanga mafilimu amadzimadzi osalekeza panthawi yolimba, motero kukulitsa kupangika kwa ming'alu.
Panthawi yanjira yowotcherera ya laser, magawo olumikizirana monga mphamvu ya laser, liwiro la welding, ndi kukula kwa malo zimakhudzanso kupangika kwa ming'alu yolimba. Magawo awa amakhudza momwe kutentha kumalowera komanso kuchuluka kwa kutentha panthawi yolumikizirana, motero amasintha kapangidwe ka kulimba ndi mawonekedwe a tirigu. Mwachitsanzo, mphamvu yayikulu ya laser komanso liwiro lotsika la welding zimapangitsa kuti kutentha kulowe kwambiri komanso kuzizira pang'onopang'ono, zomwe zimalimbikitsa kukula kwa makristalo a columnar ndikuwonjezera kukhudzidwa kwa ming'alu. Mosiyana ndi zimenezi, mphamvu yochepa ya laser komanso liwiro lalikulu la welding zimapangitsa kuti kutentha kulowe pang'ono komanso kuzizira kukhale kofulumira, zomwe zimathandiza kupanga makristalo ofanana ndikuchepetsa kukhudzidwa kwa ming'alu.
2. Njira zochepetsera
Kuti muchepetse bwino ming'alu yolimba mukuwotcherera ndi laser, ofufuza apereka njira zosiyanasiyana, zomwe zimayang'ana kwambiri pakuwongolera kapangidwe ka tirigu, kukonza magawo olumikizirana, ndikukweza mawonekedwe azinthu. Mwa kukonza kapangidwe ka tirigu, kuchuluka kwa malire a tirigu kumatha kuwonjezeka, ndipo kuchuluka kwa kupsinjika kumatha kuchepa, motero kuchepetsa mapangidwe a ming'alu. Kafukufuku wasonyeza kuti pogwiritsa ntchito ukadaulo wa laser beam oscillation, makristalo a columnar amatha kusinthidwa kukhala makristalo abwino ofanana popanda kuwonjezera zinthu zina. Kugwedezeka kwa laser beam kumatha kufalitsa mphamvu ya laser, zomwe zimapangitsa dziwe losungunuka kupanga chisokonezo, motero kuswa njira yokulira ya makristalo a columnar ndikulimbikitsa mapangidwe a makristalo ofanana, monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 3. Kuphatikiza apo, kugwedezeka kwa laser beam kumathanso kuwonjezera m'lifupi mwa dziwe losungunuka, kuchepetsa kutentha, ndikuwonjezera nthawi yolimba ya dziwe losungunuka, zomwe zimathandiza kufalikira kwa zosungunulira ndi kubwezeretsanso mafilimu amadzimadzi, motero kuchepetsa kwambiri kukhudzidwa kwa ming'alu yolimba.
Kufalitsa mafilimu amadzimadzi a m'malire a tirigu pansi pa mawonekedwe osiyanasiyana a dziwe.
Chithunzi chojambula cha dziwe losungunuka losungunula, a, b) popanda kugwedezeka, c, d) kugwedezeka kwa mbali, e, f) kugwedezeka kwa nthawi yayitali, g, h) kugwedezeka kozungulira.
Kuwonjezera pakuwala kwa laserUkadaulo wozungulira, pogwiritsa ntchito magwero awiri a laser ndi njira imodzi yothandiza yochepetsera ming'alu yolimba. Magwero awiri a laser amatha kusintha kuchoka pa makristalo a columnar kupita ku makristalo ofanana mwa kukonza kayendedwe ka kutentha, potero kuchepetsa kukula kwa tirigu ndi kuchuluka kwa kupsinjika. Mwachitsanzo, pogwiritsa ntchito CO₂ laser ngati gwero lalikulu la kutentha ndi Nd:YAG pulsed laser ngati gwero lothandizira kutentha, kayendedwe ka kutentha koyenera kangapangidwe panthawi yowotcherera, zomwe zimapangitsa kuti makristalo ofanana apangidwe komanso kuchepetsa kukhudzidwa kwa ming'alu yolimba, monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 4.
Kukonza magawo olumikizirana ndi njira yofunika kwambiri yochepetsera ming'alu yolimba. Mwa kusintha magawo monga mphamvu ya laser, liwiro la kuwotcherera, ndi kukula kwa malo, kutentha komwe kumalowa ndi kutentha komwe kumalowa panthawi yowotcherera kumatha kulamulidwa, motero kukhudza kapangidwe ka kulimba ndi mawonekedwe a tirigu. Kafukufuku wasonyeza kuti kutentha koyambirira kumatha kuchepetsa liwiro lozizira, kulimbikitsa mapangidwe a makristalo ofanana, ndikuchepetsa kukhudzidwa kwa ming'alu yolimba, monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 5. Kuphatikiza apo, njira monga kugwiritsa ntchito kuwotcherera kwa laser yoyendetsedwa ndi pulsed ndikuwonjezera liwiro la kuwotcherera zimathanso kusintha kuchoka pa makristalo a columnar kupita ku makristalo ofanana mwa kusintha kutentha komwe kumalowa ndi kuzizira, potero kuchepetsa kukhudzidwa kwa ming'alu.
Chithunzi 5. a) Yosatenthedwa, b) 300°C tirigu wofanana wotenthedwa bwino.
Polumikiza zinthu zosiyana ndi lasers, chifukwa cha kusiyana kwakukulu kwa zinthu zakuthupi ndi zamankhwala pakati pa zinthuzo, mankhwala ophwanyika pakati pa zitsulo amatha kupangika, zomwe ndi chimodzi mwa zifukwa zazikulu zomwe zimayambitsa ming'alu yolimba. Chifukwa chake, kusintha magawo ndi makonda a laser kuti achepetse mapangidwe kapena kuchuluka kwa mankhwala ophwanyika pakati pa zitsulo ndi njira yofunika kwambiri yochepetsera ming'alu yolimba. Mwachitsanzo, pakulumikiza zinthu zosiyanasiyana za mkuwa ndi aluminiyamu pogwiritsa ntchito laser, powongolera kufalikira kwa kuwala kwa laser ndi liwiro la kuwotcherera, chiŵerengero chosakanikirana cha mkuwa ndi aluminiyamu mu dziwe losungunuka chingachepe, motero kuchepetsa mapangidwe a mankhwala ophwanyika pakati pa zitsulo ndikuchepetsa kukhudzidwa kwa ming'alu. Kuphatikiza apo, kugwiritsa ntchito zinthu zodzaza kungathandizenso kukonza magwiridwe antchito a cholumikizira cholumikizidwa ndikuchepetsa mapangidwe a ming'alu. Zipangizo zodzaza zimatha kuchepetsa mapangidwe a mankhwala ophwanyika pakati pa zitsulo posintha kapangidwe ndi kapangidwe ka microstructure ka cholumikizira cholumikizidwa ndikuwonjezera kulimba kwa cholumikizira cholumikizidwa.
Ming'alu yolimba ndi imodzi mwa zolakwika zomwe zimachitika pa njira zowotcherera ndi laser. Njira yawo yopangira ndi yovuta ndipo imaphatikizapo kuyanjana kwa zinthu zingapo monga kutentha, makina, ndi zitsulo. Pophunzira mozama njira yopangira ming'alu yolimba, maziko a chiphunzitso angaperekedwe kuti achepetse ming'alu. M'zaka zaposachedwa, ofufuza apereka njira zosiyanasiyana zochepetsera ming'alu yolimba, yomwe imayang'ana kwambiri pakuwongolera kapangidwe ka tirigu, kukonza magawo a kuwotcherera, komanso kukonza zinthu. Machitidwe awonetsa kuti njira izi zitha kuchepetsa bwino kukhudzidwa kwa ming'alu yolimba mpaka pamlingo winawake ndikukweza mtundu ndi kudalirika kwa kuwotcherera ndi laser. Komabe, chifukwa cha zovuta komanso kusiyanasiyana kwa njira yowotcherera ndi laser, palinso zofooka zina mu kafukufuku wamakono. Mwachitsanzo, pa njira zoletsa ming'alu yolimba pansi pa zipangizo zosiyanasiyana ndi mikhalidwe yowotcherera, kafukufuku wozama akadali wofunikira.
Nthawi yotumizira: Marichi-20-2025
