I gcomparáid le teicneolaíocht táthú traidisiúnta,táthú léasairTá buntáistí gan sárú aige i gcruinneas táthú, éifeachtúlacht, iontaofacht, uathoibriú agus gnéithe eile. Le blianta beaga anuas, tá forbairt thapa déanta aige i réimsí na ngluaisteán, an fhuinnimh, na leictreonaice agus réimsí eile, agus meastar gurb é ceann de na teicneolaíochtaí déantúsaíochta is geallta sa 21ú haois é.
1. Forbhreathnú ar bhíoma dúbailtetáthú léasair
Dúbailte-bhíomatáthú léasairis é sin modhanna optúla a úsáid chun an léasar céanna a dheighilt ina dhá bhíoma solais ar leithligh le haghaidh táthú, nó dhá chineál éagsúla léasair a úsáid le chéile, amhail léasar CO2, léasar Nd:YAG agus léasar leathsheoltóra ardchumhachta. Is féidir iad uile a chomhcheangal. Moladh go príomha chun inoiriúnaitheacht táthú léasair do chruinneas tionóil a réiteach, cobhsaíocht an phróisis táthúcháin a fheabhsú, agus cáilíocht an táthú a fheabhsú. Léas dúbailtetáthú léasairIs féidir leis an réimse teochta táthúcháin a choigeartú go caoithiúil agus go solúbtha trí chóimheas fuinnimh an bhíoma, spásáil an bhíoma, agus fiú patrún dáilte fuinnimh an dá bhíoma léasair a athrú, rud a athraíonn patrún láithreachta an phoill eochrach agus patrún sreafa an mhiotail leachtaigh sa linn leáite. Soláthraíonn sé rogha níos leithne de phróisis táthúcháin. Ní hamháin go bhfuil buntáistí móra aigetáthú léasairtreá, luas tapa agus cruinneas ard, ach tá sé oiriúnach freisin d'ábhair agus d'ailt atá deacair a tháthú le traidisiúntatáthú léasair.
Le haghaidh bhíoma dúbailtetáthú léasair, pléimid ar dtús na modhanna cur i bhfeidhm maidir le léasar dé-bhíoma. Léiríonn litríocht chuimsitheach go bhfuil dhá phríomhbhealach ann chun táthú dé-bhíoma a bhaint amach: fócas tarchuir agus fócas machnaimh. Go sonrach, baintear ceann amháin amach trí uillinn agus spásáil dhá léasar a choigeartú trí scátháin fhócasaithe agus scátháin choilmithe. Baintear an ceann eile amach trí fhoinse léasair a úsáid agus ansin fócasú trí scátháin fhrithchaiteacha, scátháin tharchuir agus scátháin ding-chruthacha chun dé-bhíomaí a bhaint amach. Maidir leis an gcéad mhodh, tá trí fhoirm den chuid is mó ann. Is é an chéad fhoirm dhá léasar a nascadh trí shnáithíní optúla agus iad a roinnt ina dhá bhíoma éagsúla faoin scáthán coilmithe agus scáthán fócais céanna. Is é an dara ceann go n-aschur dhá léasar bíomaí léasair trína gcinn táthúcháin faoi seach, agus cruthaítear bhíoma dúbailte trí shuíomh spásúil na gcinn táthúcháin a choigeartú. Is é an tríú modh go roinntear an bhíoma léasair ar dtús trí dhá scáthán 1 agus 2, agus ansin dírítear é ag dhá scáthán fócais 3 agus 4 faoi seach. Is féidir suíomh agus achar an dá phointe fócais a choigeartú trí uillinneacha an dá scáthán fócais 3 agus 4 a choigeartú. Is é an dara modh léasar soladstaide a úsáid chun an solas a scoilteadh chun dé-bhíoma a bhaint amach, agus an uillinn agus an spásáil a choigeartú trí scáthán peirspictíochta agus scáthán fócais. Taispeánann an dá phictiúr dheireanacha sa chéad ró thíos córas speictreascópach léasair CO2. Cuirtear scáthán ding-chruthach in ionad an scátháin chomhréidh agus cuirtear os comhair an scátháin fócais é chun an solas a scoilteadh chun solas comhthreomhar dé-bhíoma a bhaint amach.
Tar éis dúinn tuiscint a fháil ar chur i bhfeidhm na mbíomaí dúbailte, déanaimis prionsabail agus modhanna táthúcháin a chur i láthair go hachomair. Sa bhíoma dúbailtetáthú léasairSa phróiseas táthú sraitheach, tá trí shocrú coitianta bhíoma ann, eadhon socrú sraitheach, socrú comhthreomhar agus socrú hibrideach. Éadach, is é sin, tá achar idir an treo táthúcháin agus an treo ingearach táthúcháin. Mar a thaispeántar sa tsraith dheireanach den fhigiúr, de réir na gcruthanna éagsúla de phoill bheaga agus de linnte leáite a thagann chun cinn faoi spásáil spota difriúil le linn an phróisis táthúcháin sraitheach, is féidir iad a roinnt ina leá aonair. Tá trí staid ann: linn, linn leáite coiteann agus linn leáite scartha. Tá tréithe na linne leáite aonair agus na linne leáite scartha cosúil le tréithe na linne leáite aonair.táthú léasair, mar a thaispeántar sa léaráid insamhalta uimhriúil. Tá éifeachtaí próisis éagsúla ann do chineálacha éagsúla.
Cineál 1: Faoi spásáil áirithe idir spotaí, cruthaíonn dhá pholl eochrach bhíoma poll eochrach mór coiteann sa linn leáite chéanna; i gcás cineál 1, tuairiscítear go n-úsáidtear bhíoma solais amháin chun poll beag a chruthú, agus go n-úsáidtear an bhíoma solais eile le haghaidh cóireála teasa táthú, rud a fhéadann feabhas éifeachtach a chur ar airíonna struchtúracha cruach ardcharbóin agus cruach chóimhiotail.
Cineál 2: Méadaigh an spásáil spota sa linn leáite chéanna, scar an dá bhíoma ina dhá pholl eochrach neamhspleácha, agus athraigh patrún sreafa na linne leáite; i gcás cineál 2, is ionann a fheidhm agus táthú dhá bhíoma leictreon, Laghdaíonn sé splancscáileán táthú agus táthú neamhrialta ag an bhfad fócasach cuí.
Cineál 3: Méadaigh an spásáil spota tuilleadh agus athraigh cóimheas fuinnimh an dá bhíoma, ionas go n-úsáidtear ceann amháin den dá bhíoma mar fhoinse teasa chun próiseáil réamh-tháthaithe nó iar-tháthaithe a dhéanamh le linn an phróisis táthúcháin, agus úsáidtear an bhíoma eile chun poill bheaga a ghiniúint. I gcás cineál 3, fuarthas sa staidéar go bhfoirmíonn an dá bhíoma poll eochrach, nach bhfuil sé éasca an poll beag a phléascadh, agus nach bhfuil sé éasca póir a tháirgeadh sa táthú.
2. Tionchar an phróisis táthúcháin ar cháilíocht an táthúcháin
Éifeacht an chóimheasa sraitheach bhíoma-fhuinnimh ar fhoirmiú uaim táthúcháin
Nuair a bhíonn cumhacht an léasair 2kW, is é 45 mm/s luas an táthúcháin, is é 0mm an méid dífhócais, agus is é 3 mm an spásáil bhíoma, agus nuair a athraítear RS (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) tá cruth dhromchla an táthúcháin mar a thaispeántar sa fhigiúr. Nuair a bhíonn RS=0.50 agus 2.00, bíonn an táthú níos lú claonta, agus bíonn níos mó splancscáileáin ar imeall an táthúcháin, gan patrúin scála éisc rialta a fhoirmiú. Tá sé seo amhlaidh toisc go mbíonn fuinneamh an léasair ró-thiubhaithe nuair a bhíonn cóimheas fuinnimh an bhíoma ró-bheag nó ró-mhór, rud a fhágann go mbíonn an biorán léasair ag luainiú níos tromchúisí le linn an phróisis táthúcháin, agus bíonn brú cúlchéime an gaile ina chúis le teilgean agus splancscáileán miotail an linn leáite sa linn leáite; bíonn an iomarca ionchuir teasa ina chúis le doimhneacht treá an linn leáite ar thaobh an chóimhiotail alúmanaim a bheith ró-mhór, rud a fhágann dúlagar faoi ghníomh an domhantarraingthe. Nuair a bhíonn RS=0.67 agus 1.50, bíonn patrún scála éisc ar dhromchla an táthú aonfhoirmeach, bíonn cruth an táthú níos áille, agus níl aon scoilteanna te táthú, póir ná lochtanna táthú eile le feiceáil ar dhromchla an táthú. Tá cruthanna trasghearrtha na dtáthú le cóimheasa fuinnimh bhíoma éagsúla RS mar a thaispeántar sa fhigiúr. Tá trasghearradh na dtáthú i gcruth tipiciúil “gloine fíona”, rud a léiríonn go ndéantar an próiseas táthú i mód táthú treá domhain léasair. Tá tionchar tábhachtach ag RS ar dhoimhneacht treá P2 an táthú ar thaobh an chóimhiotail alúmanaim. Nuair a bhíonn an cóimheas fuinnimh bhíoma RS=0.5, is é P2 1203.2 micrón. Nuair a bhíonn an cóimheas fuinnimh bhíoma RS=0.67 agus 1.5, laghdaítear P2 go suntasach, atá 403.3 micrón agus 93.6 micrón faoi seach. Nuair a bhíonn an cóimheas fuinnimh bhíoma RS=2, is é 1151.6 micrón doimhneacht treá táthú trasghearradh an chomhpháirte.
Éifeacht an chóimheasa bhíoma-fhuinnimh chomhthreomhar ar fhoirmiú uaim táthúcháin
Nuair a bhíonn cumhacht an léasair 2.8kW, luas an táthú 33mm/s, méid an dífhócais 0mm, agus spásáil an bhíoma 1mm, faightear dromchla an táthú trí chóimheas fuinnimh an bhíoma a athrú (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4). Taispeántar an chuma sa fhigiúr. Nuair a bhíonn RS=2, bíonn patrún scála éisc ar dhromchla an táthú sách neamhrialta. Bíonn dromchla an táthú a fhaightear leis na cúig chóimheas fuinnimh bhíoma éagsúla eile dea-fhoirmithe, agus níl aon lochtanna le feiceáil ann amhail póir agus splancscáileáin. Dá bhrí sin, i gcomparáid le dé-bhíoma sraitheachtáthú léasair, bíonn dromchla an táthú ag baint úsáide as dé-bhíomaí comhthreomhara níos aonfhoirmí agus níos áille. Nuair a bhíonn RS=0.25, bíonn dúlagar beag sa táthú; de réir mar a mhéadaíonn cóimheas fuinnimh an bhíoma de réir a chéile (RS=0.5, 0.67 agus 1.5), bíonn dromchla an táthú aonfhoirmeach agus ní chruthaítear aon dúlagar; áfach, nuair a mhéadaíonn cóimheas fuinnimh an bhíoma tuilleadh (RS=1.50, 2.00), ach bíonn dúlagar ar dhromchla an táthú. Nuair a bhíonn cóimheas fuinnimh an bhíoma RS=0.25, 1.5 agus 2, bíonn cruth trasghearrthach an táthú “cruth gloine fíona”; nuair a bhíonn RS=0.50, 0.67 agus 1, bíonn cruth trasghearrthach an táthú “cruth tonnadáin”. Nuair a bhíonn RS=4, ní hamháin go ngintear scoilteanna ag bun an táthú, ach gintear roinnt póireanna i lár agus íochtair an táthú freisin. Nuair a bhíonn RS=2, feictear póireanna móra próisis taobh istigh den táthú, ach ní fheictear aon scoilteanna. Nuair a bhíonn RS=0.5, 0.67 agus 1.5, bíonn doimhneacht treá P2 an táthú ar thaobh an chóimhiotail alúmanaim níos lú, agus bíonn trasghearradh an táthú dea-fhoirmithe agus níl aon lochtanna táthú soiléire ann. Léiríonn siad seo go mbíonn tionchar tábhachtach ag an gcóimheas fuinnimh bhíoma le linn táthú léasair dé-bhíoma comhthreomhar ar threá táthú agus ar lochtanna táthú freisin.
Bhíoma comhthreomhar – éifeacht spásáil bhíoma ar fhoirmiú uaim táthúcháin
Nuair a bhíonn cumhacht an léasair 2.8kW, luas an táthú 33mm/s, méid an dífhócais 0mm, agus cóimheas fuinnimh an bhíoma RS=0.67, athraigh spásáil an bhíoma (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) chun moirfeolaíocht dhromchla an táthú a fháil mar a thaispeántar sa phictiúr. Nuair a bhíonn d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, bíonn dromchla an táthú réidh agus cothrom, agus bíonn an cruth álainn; bíonn patrún scála éisc an táthú rialta agus álainn, agus níl aon phiocháin, scoilteanna ná lochtanna eile le feiceáil. Dá bhrí sin, faoi na coinníollacha ceithre spásála bhíoma, bíonn dromchla an táthú dea-fhoirmithe. Ina theannta sin, nuair a bhíonn d=2 mm, cruthaítear dhá tháthú éagsúla, rud a léiríonn nach ngníomhaíonn an dá bhíoma léasair comhthreomhara ar linn leáite a thuilleadh, agus nach féidir leo táthú hibrideach léasair dé-bhíoma éifeachtach a fhoirmiú. Nuair a bhíonn an spásáil bhíoma 0.5mm, bíonn an táthú “cruthach tonnadáin”, is é 712.9 miocrón doimhneacht treá P2 an táthú ar thaobh an chóimhiotail alúmanaim, agus níl aon scoilteanna, póir ná lochtanna eile taobh istigh den táthú. De réir mar a mhéadaíonn an spásáil bhíoma, laghdaíonn doimhneacht treá P2 an táthú ar thaobh an chóimhiotail alúmanaim go suntasach. Nuair a bhíonn an spásáil bhíoma 1 mm, níl ach 94.2 miocrón doimhneacht treá an táthú ar thaobh an chóimhiotail alúmanaim. De réir mar a mhéadaíonn an spásáil bhíoma tuilleadh, ní chruthaíonn an táthú treá éifeachtach ar thaobh an chóimhiotail alúmanaim. Dá bhrí sin, nuair a bhíonn an spásáil bhíoma 0.5mm, is é an éifeacht athchomhcheangail dé-bhíoma is fearr. De réir mar a mhéadaíonn an spásáil bhíoma, laghdaíonn an t-ionchur teasa táthú go géar, agus éiríonn an éifeacht athchomhcheangail léasair dhá-bhíoma níos measa de réir a chéile.
Is é an sreabhadh agus an soladú fuaraithe difriúil sa linn leáite le linn an phróisis táthúcháin is cúis leis an difríocht i moirfeolaíocht an táthúcháin. Ní hamháin gur féidir leis an modh insamhalta uimhriúil anailís struis an linn leáite a dhéanamh níos iomasach, ach is féidir leis an gcostas turgnamhach a laghdú freisin. Taispeánann an pictiúr thíos na hathruithe sa linn leáite taobh le bhíoma aonair, socruithe éagsúla agus spásáil spota. Áirítear ar na príomhchonclúidí: (1) Le linn an bhíoma aonairtáthú léasairSa phróiseas, is é doimhneacht phoill an linn leáite an ceann is doimhne, bíonn feiniméan ann go dtiteann an poill, bíonn balla an phoill neamhrialta, agus bíonn dáileadh an réimse sreafa in aice le balla an phoill míchothrom; bíonn an t-athshreabhadh láidir in aice le dromchla cúil an linn leáite, agus bíonn athshreabhadh suas ag bun an linn leáite; bíonn dáileadh réimse sreafa dromchla an linn leáite sách aonfhoirmeach agus mall, agus bíonn leithead an linn leáite míchothrom feadh threo na doimhneachta. Bíonn suaitheadh ann de bharr brú aisiompaithe balla an linn leáite idir na poill bheaga sa bhíoma dúbailte.táthú léasair, agus bíonn sé ann i gcónaí feadh threo doimhneachta na bpoll beag. De réir mar a mhéadaíonn an fad idir an dá bhíoma, aistríonn dlús fuinnimh an bhíoma de réir a chéile ó bhuaic aonair go staid dhá bhuaic. Tá luach íosta idir an dá bhuaic, agus laghdaíonn an dlús fuinnimh de réir a chéile. (2) I gcás dé-bhíomatáthú léasair, nuair a bhíonn an spásáil spota 0-0.5mm, laghdaíonn doimhneacht na bpoll beag sa linn leáite beagán, agus tá iompar sreafa foriomlán an linn leáite cosúil le sreabhadh aonbhíomatáthú léasair; nuair a bhíonn an spásáil spota os cionn 1mm, bíonn na poill bheaga scartha go hiomlán, agus le linn an phróisis táthúcháin níl beagnach aon idirghníomhaíocht idir an dá léasar, rud atá coibhéiseach le dhá tháthú léasair aon-bhíoma as a chéile/comhthreomhara le cumhacht 1750W. Níl beagnach aon éifeacht réamhthéimh ann, agus tá iompar sreafa an linn leáite cosúil le táthú léasair aon-bhíoma. (3) Nuair a bhíonn an spásáil spota 0.5-1mm, bíonn dromchla balla na bpoll beag níos cothroime sa dá shocrú, laghdaíonn doimhneacht na bpoll beag de réir a chéile, agus scarann an bun de réir a chéile. Tá an suaitheadh idir na poill bheaga agus sreabhadh an linn leáite ar dhromchla ag 0.8mm. Is é an ceann is láidre. I gcás táthú sraitheach, méadaíonn fad an linn leáite de réir a chéile, is é an leithead is mó nuair a bhíonn an spásáil spota 0.8mm, agus is léir an éifeacht réamhthéimh nuair a bhíonn an spásáil spota 0.8mm. Laghdaíonn éifeacht fhórsa Marangoni de réir a chéile, agus sreabhann níos mó leachta miotail chuig an dá thaobh den linn leáite. Déan dáileadh leithead an leáite níos aonfhoirmí. I gcás táthú comhthreomhar, méadaíonn leithead an linn leáite de réir a chéile, agus is é 0.8mm an fad is mó, ach níl aon éifeacht réamhthéimh ann; bíonn an t-athshreabhadh in aice leis an dromchla de bharr fórsa Marangoni ann i gcónaí, agus imíonn an t-athshreabhadh anuas ag bun an phoill bhig de réir a chéile; níl an réimse sreafa trasghearrthach chomh maith agus atá sé láidir i sraith, is ar éigean a mbíonn tionchar ag an suaitheadh ar an sreabhadh ar an dá thaobh den linn leáite, agus tá an leithead leáite dáilte go míchothrom.
Am an phoist: 12 Deireadh Fómhair 2023
