لیزر تک حالته در مقابل لیزر چند حالته

حالت تک چیست؟ چند حالته چیست؟

تفاوت اساسی بین الفلیزر تک حالته و لیزر چند حالتهاین است که لیزر تک حالته فقط یک حالت در الگوی پرتو خروجی دارد، در حالی که لیزر چند حالته دارای چندین حالت در الگوی پرتو خروجی است.

یعنی تک حالت به یک حالت توزیع انرژی لیزر در صفحه دو بعدی اشاره دارد و حالت چندگانه به تعدادی از حالت های توزیع اشاره دارد که بر روی یکدیگر قرار گرفته و توسط حالت توزیع انرژی فضایی تشکیل شده اند. برای مثال، لیزر شما 1064 نانومتر است، فرض کنید تمام 1064 را زده اید، اما به یک هدف، اگر در همان زمان، بیش از یک نقطه وجود داشته باشد، مانند 10 حلقه، 9 حلقه، 7 حلقه، 2 حلقه، همه چیز، حتی یک سوراخ بزرگ. ، که یک حالت چند عرضی است. اما اگر تمام 10 حلقه را در یک نقطه شلیک کنید، این حالت تک افقی است [1].

شما می توانید حالت تک را به عنوان وسط که تیر و کمان است و چند حالت را به عنوان پایین که تیر و کمان است تصور کنید.

از نظر توزیع انرژی:

صنعت اغلب می گوید حالت تک، به حالت عرضی لیزر اشاره دارد، یعنی تنها یک حالت در سطح مقطع وجود دارد که توزیع گاوسی است، تمرکز مرکز به لبه بیرونی است، و چگالی انرژی لیزر است. به ترتیب کاهشی از طرف دیگر، حالت چندگانه، نقاط انرژی زیادی را در سطح مقطع ارائه می دهد و هرچه حالت های بیشتری وجود داشته باشد، انرژی به صورت تخت در مقایسه با منگوله قرمز و چوب دندان گرگ، بیشتر توزیع می شود. .

تفاوت بین حالت تک و چند حالته درکاربردهای جوشکاریاین است که: اگر می خواهید به جوشکاری فیوژن عمیق بروید، برای حالت تک حالت یا کمتر مناسب است، حالت تک دارای مزایایی در جوشکاری فیوژن عمیق، جوشکاری چوبی، جوشکاری فیله و غیره است. چگالی انرژی بالا برای ضربه زدن به عمق همجوشی آسان تر است. .

حالت چندگانه برای جوشکاری کم عمق، صافی خوب و انرژی جوش یکنواخت مناسب است، اما همچنین برای جلوگیری از تلفات کیفیت مانند فرسایش و سوراخ شدن در مرکز جوش ناشی از نقطه ذوب پایین مواد پایه است. [1]

همانطور که در بالا نشان داده شده است: شکل سمت چپ توزیع انرژی یک حالت اساسی است، توزیع انرژی در هر جهتی که از مرکز دایره گذشته باشد به شکل منحنی گاوسی (توزیع نرمال) است. شکل صحیح یک توزیع انرژی چند حالته است که ماهیت آن توزیع انرژی فضایی است که از برهم نهی چندین حالت تک لیزری تشکیل شده است، نتیجه برهم نهی چند حالته یک منحنی انرژی است که به یک توزیع بالای تخت نزدیک می شود.

همانطور که در شکل نشان داده شده است: با فرض اینکه مختصات عمودی منحنی نشان دهنده چگالی انرژی، توزیع انرژی گاوسی کلاس سبز، توزیع انرژی چند حالته کلاس آبی و پرتو با سقف تخت کلاس قرمز باشد، می توان مشاهده کرد که تک حالته در چگالی انرژی متمرکزتر است و در هر واحد چگالی انرژی بالاتری دارد.

به طور کلی، چند حالته تک حالته را می توان از کیفیت پرتو لیزر M² متمایز کرد:

ضریب M² با تقسیم حاصلضرب عرض تیر واقعی و زاویه واگرایی بر حاصلضرب عرض تیر ایده‌آل و زاویه واگرایی محاسبه می‌شود، جایی که تیر ایده‌آل با تیر گاوسی حالت اساسی و عرض تیر با تعریف می‌شود. لحظه مرتبه دوم هنگامی که پرتو لیزر از سیستم نوری بدون انحراف عبور می کند، ضریب M2 آن ثابت انتقال و M2 بزرگتر یا مساوی 1 است. هر چه M² از 1 دورتر باشد، کیفیت پرتو لیزر بدتر است.

بسته به M2، لیزرها را می توان به سه نوع طبقه بندی کرد. M2 < 1.3 یک لیزر تک حالته خالص است، M2 بین 1.3 و 2.{9}} یک لیزر شبه تک حالته است و M2 > 2.{14}} یک لیزر چند حالته است.

قطر هسته فیبر لیزری تک حالته کوچک است (14 میلی متر)، انرژی توزیع گاوسی است، نقطه کانونی کوچک، چگالی انرژی بالا است (همان قدرت، چگالی انرژی 4-10 برابر بیشتر از چند حالته است) و منطقه متاثر از حرارت کوچک است، به ویژه برای ضد آلیاژ بالا (آلومینیوم، مس) می تواند فوراً یک سوراخ کلید استخر مذاب را تشکیل دهد (چگالی انرژی بسیار بیشتر از آستانه ذوب ضد آلیاژ بالا است)، بدون برگشت بالا، آسیب رساندن به آن آسان نیست. فیبر، و می تواند بالا ضد آلیاژ پردازش با سرعت بالا دست یابد، بلکه در میکرو اتصالات دارای مزایای.

ورودی گرما: انرژی تک حالته متمرکزتر است، منطقه متاثر از حرارت کوچک، حوضچه ذوب کوچک، تغییر شکل حرارتی کوچک، عمق ذوب بزرگ، پرتو تک حالته مانند یک چاقوی تیز، چند حالته مانند نوک گلوله.

فرآیند جوشکاری: دهانه سوراخ کلید تک حالته کوچک است، دهانه سوراخ کلید چند حالته بزرگ است، در پایداری جوش منعکس می شود، جوشکاری با سرعت پایین تک حالته پایدار نیست، به راحتی پاشش و تخلخل دارد، نیاز به مطابقت با سر نوسان دارد. آینه ارتعاشی، یا جوشکاری با سرعت بالا، پاشش جوش با سرعت پایین بزرگتر است، انباشته شدن صفحه نازک، جوشکاری با پاشش. منعکس شده در متالوگرافی، حالت تک دارای نسبت عمق به عرض بیشتری است (نسبت عمق متالوگرافی به عرض). چند حالته می تواند در جوشکاری هدایت حرارتی و سوئیچینگ جوشکاری فیوژن عمیق آزاد باشد، مناسب برای اتصال، و بسیار سازگار با نوسانات شکاف باشد.

تفاوت های کاربرد: حالت تک به دلیل نقطه کوچک، تمرکز انرژی، نفوذ خوب، کنترل دقیق تر حرارت ورودی، مناسب تر برای پردازش اتصال میکرو (3C، پزشکی و غیره) اما قدرت بالا نیست (حداکثر فعلی 3{{{ 4}}تجاری بالغ؛ حالت چندگانه می تواند قدرت بالاتر (10000 وات) را ارائه دهد، مناسب برای جوشکاری با منطقه بزرگ، سازگاری بالاتر با پردازش ضخامت مواد مختلف، برای ضخامت های مختلف، شکاف های مختلف، مواد مختلف را می توان اعمال کرد. هزینه چند حالته نیز مزایایی دارد.