د کواکسیل پوډر تغذیه کې لیزر پوښ، د پوډر او لیزر تر مینځ تعامل به په مستقیم ډول د دقیقیت او کیفیت اغیزه وکړي د پوښ جوړول. انفراریډ کیمره نشي کولی په مستقیم ډول په لیزر کې د پوډر خټکي چلند ترلاسه کړي. له همدې امله ، د پوډر لخوا د تودوخې جذب تحلیل کولو سره ، د لوړ سرعت کیمرې سیسټم د پوډر خټکي متحرک چلند راټولولو لپاره کارول کیږي ، او د پوډر خټکي پروسې متحرک تحلیلي ماډل رامینځته شوی. د خټکي په مختلفو مرحلو کې د لیزر ځواک نفوذ او د پوډر د تودوخې ځانګړتیاوې چې پړسیدلی حوض ته ننوځي د سمولیشن لخوا تحلیل کیږي. پایلې ښیي چې په لیزر کې د لوړ سرعت کیمرې سیسټم لخوا راټول شوي د پوډر متحرک خټکي چلند کې د "جامع حالت → جامد - مایع دوه مرحله حالت → مایع حالت" درې ځانګړي خټکي ځانګړتیاوې لري. د پاؤر خټکي متحرک چلند د ریاضیاتي تحلیلي ماډل لخوا تحلیل کیدی شي ، او د مختلف مرحلو ترمو فزیک چلند د پوډر او لیزر ترمینځ د تودوخې تعامل متحرک تحلیلي ماډل لري. د لیزر ځواک نفوذ، د ډیفکوس کولو مقدار او د پوډر خټکي چلند باندې د پوډر لیږدونکي ګاز جریان کچه تحلیل کیږي. په ورته وخت کې، د هرې ځانګړتیا مرحلې په موده کې د مختلف لیزر ځواک نفوذ سمول شوی او تحلیل شوی ترڅو د پوډر ذرو د تودوخې توزیع وړاندوینه وکړي چې سبسټریټ ته رسیږي. دا معلومه شوه چې کله د لیزر ځواک له 100 W څخه 1500 W ته لوړیږي، د پوډر د تودوخې درجه چې پړسیدلي حوض ته ننوځي په غیر خطي ډول بدلیږي، او د تودوخې درجه له 750 ℃ ​​څخه 3250 ℃ ته لوړیږي.

د لیزر کلاډینګ پروسه د قوي انرژي تمرکز ، د تودوخې کوچنۍ پوښاک زون ، ښه جوړښت او داسې نور ګټې لري. د کلاډینګ پروسه کنټرول کول اسانه دي ، د تولید لګښت ټیټ دی ، او دا د فلزي ترمیم او سطحې پیاوړتیا باندې ښه اغیزه لري. برخې ځکه چې د کواکسیل پاؤډر تغذیه کولو لیزر کلاډینګ حالت ښه ر lightا پاؤډر جوړه کول ، د لوړ جوړونې دقت ، لوړ ځایي آزادي ، او قوي اسوټروپی لري ، دا د لیزر اضافه کولو تولید ټیکنالوژۍ لپاره مهم انتخاب ګرځیدلی. دقت جوړول او د کیفیت کنټرول د لیزر اضافه کولو تولید کلیدي دي. اوس مهال، د تولید په تمرین کې، ډیری یې د تنظیم کولو لپاره د پروسې ازموینې او لارښود تجربې باندې تکیه کوي. تیوریکي ماډلونه د میکانیزم جوړولو او تنظیمي تکامل له لید څخه رامینځته شوي ترڅو د دقت او کیفیت وړاندوینې ترلاسه کړي. د دوی په مینځ کې ، د لیزر او موادو ترمینځ تودوخې تعامل ، د تودوخې توزیع میکانیزم او نور د لیزر کلاډینګ دقیق جوړښت او لوړ فعالیت رامینځته کولو باندې مهم اغیزه لري. له همدې امله ، د لیزر او پوډر ترمینځ د تودوخې تعامل پیچلي حالت په اړه څیړنې ترسره کولو لپاره ، دا اړینه ده چې تجربې د ماډلینګ سره یوځای کړئ ، د کواکسیل پوډر تغذیه کولو پاؤډر او لیزر ترمینځ حرارتي تعامل تحلیل کړئ ، یو متحرک تحلیلي ماډل رامینځته کړئ ، او میکانیزم روښانه کړئ. د لیزر د تودوخې سرچینې ځانګړتیاو اغیزه د پاؤډر په تودوخې فزیکي حالت باندې چې پړسیدلي حوض ته ننوځي.

په اوس وخت کې، د کواکسیل پوډر تغذیه کولو لیزر کلاډینګ د حرارتي فزیکي چلند په اړه څیړنه په عمده ډول په لیزر کې د پوډر جذب او توزیع کولو حالت باندې تمرکز کوي، د رڼا او پوډر ترمنځ د حرارتي تعامل بڼه، او د تودوخې حوض حرارتي فزیکي حالت. د دوی په منځ کې، د رڼا او پوډر تر مینځ حرارتي تعامل په نورو فزیکي پروسو باندې مهم اغیزه لري. په کور دننه او بهر ډېرو پوهانو په دې اړه ډېرې څېړنې کړې دي، لکه شري او نور. د مخکې ټاکل شوي لیزر کلاډینګ پروسې لپاره ، د انرژی لیږد او ضایع کیدو میکانیزم په پام کې نیولو سره د پیرامیټر مدغم تحلیل ماډل وړاندیز شوی ترڅو د پوډر شوي حوض تودوخې وړاندوینه وکړي ، د کلاډینګ جیومیټري او سبسټریټ کموالی. Yang Yicheng et al. د لیزر شعاع لاندې د پوډر بیم او ذراتو بدلیدونکي ځانګړتیاو مطالعې لپاره د "شا عکس لوړولو" انتقالي عکس اخیستلو میتود او د عکس معلوماتو پروسس کولو ټیکنالوژي کارولې ، په روښانه حالت کې د ذراتو شمیر استخراج ، د روښانه ساحې ټوله ساحه او د ځانګړتیاو پیرامیټونو په توګه د یوې ذرې د روښانه ساحې اوسط ساحه، د لیزر کواکسیل پاؤډ تغذیه کولو اضافه تولید پروسې باندې د پروسې پیرامیټرو اغیزې ځانګړتیا سره یوځای، او وړاندیز یې وکړ چې د رڼا-پاؤډ تعامل پروسه کیدی شي د اصلي پروسې پیرامیټونو سره په معقول ډول سره تنظیم شوي؛ Zhu Ming et al. د مخکینۍ ټاکل شوي پوډر او لیزر تر مینځ د تعامل چلند ماډل شوی او انډول شوی. په لنډیز کې، اړونده څیړنه په عمده توګه د رڼا-پاؤډر عمل پروسې په جریان کې د انرژي لیږد او د رڼا پاؤډ عمل پروسې د فضا د تودوخې ساحې ویش باندې تمرکز کوي، پداسې حال کې چې د رڼا پاؤډ عمل متحرک پروسې په اړه لږ تحقیق شتون لري. د روښنايي پوډر عمل په جریان کې د پوډر د تودوخې فزیکي حالت ارتقاء، او د پوډر ذراتو حالت چې پړسیدلی حوض ته ننوځي.

د کواکسیل پاؤډ تغذیه کولو لیزر کلاډینګ پروسې په جریان کې ، د خټکي حوض په سطحه د فلزي بخار او پلازما شتون له امله ، د دودیزو تودوخې عکس العمل میتودونو لپاره دا ستونزمنه ده چې د تودوخې درجه او حالت په دقت سره منعکس کړي چې پړسیدل حوض ته ننوځي. . دا هم ډیره ستونزمنه ده چې د لیزر د تودوخې سرچینې میکانیزم په کمیتي ډول د پوډر خټکي په وروستي مرحله کې تحلیل کړي. د دې لپاره چې په وروستي مرحله کې د پوډر د تودوخې او حالت په اړه د پروسې پیرامیټرو اغیزې په سمه توګه مطالعه کړي، د کواکسیل پوډر تغذیه کولو ډیزاین لیزر پوښ د ازموینې پلیټ فارم، د انفراریډ حرارتي امیجنگ استملاک سیسټم او د لوړ سرعت کیمرې استملاک سیسټم رامینځته شوی. د پاؤر د خټکي مختلف مرحلو سره سم، یو متحرک ترموفزیک تحلیلي ماډل چې د پوډر د خټکي چلند تشریح کولی شي تاسیس شوی. د مختلف لیزر ځواک لاندې د پوډر خټکي ځانګړتیا مرحله موده سمول شوې او محاسبه شوې. ماډل د لوړ سرعت کیمرې سره سم سم شوی او غوره شوی. په نهایت کې ، د پاؤډ تودوخې او حالت کله چې دا د مختلف لیزر ځواک لاندې د تودوخې حوض ته ورسیدو په کمیتي ډول ترلاسه شو ، کوم چې د تودوخې پول ته د پاؤډر د تودوخې لیږد چلند نور مطالعې لپاره نظریاتي اساس چمتو کړ ، د تودوخې حوض ترموډینامیک حالت. ، او داسې نور ، او د پوډر خټکي چلند کنټرول احساس کولو لپاره نظري اساس چمتو کړی.

1 د ازموینې طریقه

د ازموینې انتخاب نمبر 45 کاربن ساختماني فولاد د سبسټریټ په توګه د 120 ملی میٹر × 80 ملی میٹر × 6 ملی میتر په اندازه کارول شوی. د لوړ سختۍ Ni60A الیاژ پوډر د پوډر موادو په توګه د 80 ~ 160μm د پوډر ذرې اندازې سره غوره شوی. کیمیاوي جوړښت په جدول 1 کې ښودل شوی. د ازموینې دمخه، پوډر د 120 ℃ د مقاومت په فرنس کې د 1 ساعت لپاره وچولو لپاره کیښودل شو ترڅو په پوډر کې رطوبت لرې کړي. په ورته وخت کې، 45 نمبر فولاد د سطحې زنګ او اکسایډ فلم لرې کولو لپاره د شګو کاغذ سره پالش شوی و او بیا د سطحې تیلو لرې کولو لپاره د اکټون الکول سره مسح شوی و.

په دې کاغذ کې کارول شوي FL-Dlight-1500 لیزر تودوخې سرچینه په عمده ډول د مستقیم محصول مستطیل ځای سیمیکمډکټر لیزر څخه جوړه شوې ده. د لږ تر لږه ځای اندازه 1 mm × 3 mm ده، د طول موج 976 nm ± 10nm دی، او د تولید اعظمي ځواک 1 500 W دی. د پوډر تغذیه کولو تجهیزات د ECPF 2-2 LC پلازما پوډر فیډر دی، او د لوړ کیفیت سره سمبال شوی. - دقیق کواکسیل اینولر پوډر تغذیه کولو نوزل ​​، د DIAS په کارولو سره چې د ایډیس لخوا تولید شوی. د لنډې څپې د لوړې تودوخې انفراریډ تودوخې عکس العمل د ر lightا پاؤډر حرارتي تعامل حرارتي پروسې مشاهده کولو لپاره کارول شوی و. اندازه شوې تودوخه 900 ~ 2 500 ℃ وه، تېروتنه 1٪ وه، او د اندازه کولو فریکونسۍ 60 Hz وه. د لیزر اضافه کولو او بیا تولید پروسې استملاک سیسټم د VEO 410L لوړ سرعت کیمره کارولې ، د شوټینګ فریم نرخ 10 000 fps و ، د افشا کولو وخت 1 μs و ، لینز د نیکون AF60 mm f/2.8D فکسډ فوکس میکرو لینز و ، او د معاون ر lightا سرچینې د استملاک پروسې برعکس ښه کولو لپاره د HSX-F300 xenon څراغ کارولی. د ازموینې او استملاک سیسټم په 1 شکل کې ښودل شوی.

2 د پوډر خټکي چلند کشف، ماډلینګ او سمول

2.1 د انفراډ حرارتي امیجنگ استملاک او د پوډر خټکي پروسې تحلیل

د رڼا-پاؤډ حرارتي تعامل ځای کې د پوډر د تودوخې توزیع سپړلو لپاره او د پاؤډر حرارتي فزیکي حالت چې پړسیدلی حوض ته ننوځي، د پوډر تغذیه کچه 0.25r/min وه، د کیریر ګاز جریان کچه 7 L/min وه. د پوډر تغذیه کولو لوړوالی 20 mm و، د لیزر ډیفوکس 0 mm و، او د سکین کولو سرعت د 4 mm/s تجربوي حالت لاندې و، د مختلف لیزر ځواک لاندې د لیزر او پوډر تر مینځ حرارتي تعامل د انفراریډ حرارتي امیجر په کارولو سره راټول شوی و، لکه څنګه چې په 2 شکل کې ښودل شوي، او د نوزل ​​او سبسټریټ موقعیتونه په 3 شکل کې ښودل شوي.

لکه څنګه چې په 2 شکل کې ښودل شوي، لکه څنګه چې د لیزر ځواک په تدریجي ډول لوړیږي، د رڼا-پاؤډر حرارتي تعامل ساحه کې د تودوخې درجه په تدریجي ډول لوړیږي، د پوډر د تودوخې لوړه ساحه په تدریجي توګه وده کوي او په تدریجي توګه د پوډر تغذیه کولو نوزل ​​ته نږدې کیږي. د تودوخې درجه په تدریجي ډول د اوږدوالي محور سره په مساوي ډول ویشل کیږي. د تحلیل له لارې، دا لیدل کیدی شي لکه څنګه چې د لیزر ځواک په تدریجي توګه زیاتیږي، د رڼا-پاؤډ حرارتي تعامل ساحه کې د لیزر انرژي کثافت هم په تدریجي توګه وده کوي. د لیزر ځواک زیاتوالی یا کمول د پوډر حرکت حرکت اغیزه نه کوي. په هرصورت، که چیرې د لیزر ځواک لوړ شي، د ورته وخت لپاره د رڼا پوډر عمل وروسته، پوډر لوړه لیزر انرژي جذبوي، او د پوډر تودوخه سمدلاسه لوړیږي. له همدې امله ، د پوډر لوړ تودوخې ساحه په اوږدوالي سره غزیږي او په تدریجي ډول د پوډر تغذیه کولو نوزل ​​ته نږدې کیږي. د پوډرو تناسب مخکی له دی چی پړسیدلی حوض ته ورسیږی زیاتیږی. کله چې د لیزر ځواک 700 W یا پورته وي، د پوډر تودوخه په چټکۍ سره لوړیږي، او فلزي بخارونه د ګنډل شوي حوض ته نږدې ښکاري او د لیزر ځواک سره په تدریجي ډول وده کوي. فلزي بخار د پوډر د تودوخې د انفراریډ حرارتي امیج کولو اندازه کولو باندې لوی تاثیر لري. د انفراریډ حرارتي عکس العمل اعظمي حد 2 500 ℃ دی ، پداسې حال کې چې د فلزي بخار پواسطه پوښل شوې ساحې تودوخې له دې حد څخه ډیریږي ، او دا ساحه د لیزر بریښنا په زیاتوالي سره وده کوي. له همدې امله، یوازې کله چې د ټیټ لیزر ځواک لاندې پوډر پړسیدلی حوض ته ننوځي، د تودوخې درجه د انفراریډ امیجنگ لخوا اندازه کیدی شي.

2.2 د کواکسیل پوډر تغذیه او لیزر ترمینځ د تودوخې تعامل چلند راټولول او تحلیل

د سیمیکمډکټر لیزر کواکسیل پاؤډ تغذیه کولو تولید پروسې په جریان کې ، پوډر به د لیزر ساحې ته له ننوتلو وروسته د "جامد حالت → جامد - مایع دوه مرحله حالت → مایع حالت → حجم توسیع → ګازیکیشن → پلازما" څخه د لیږد څخه تیریږي. ادبيات ښیې چې د ر lightا پاؤډر حرارتي تعامل لاندې ترلاسه شوي د پوډر فزیکي حالت د مختلف لیزر شعاع کچو سره توپیر لري ، او د پوډر ترمینځ د روښانتیا توپیر کولی شي مستقیم د ر lightا پاؤډر حرارتي تعامل درجې کې توپیر منعکس کړي. د "شاته عکس لوړولو" له لارې، جامد پوډر په ګډه د لیزر په ساحه کې تغذیه کیږي، او پوډر د لیزر انرژی په واسطه خپریږي او تودوخه کیږي. کله چې دا د خټکي نقطې ته ورسیږي، دا به د تودوخې جذبولو ته دوام ورکړي. د خټکي پټه تودوخه بهر ته خوشې کیږي، او د جامد مایع بدلون واقع کیږي. په دې وخت کې، د پوډر رنګ لیدل کیدی شي چې په تدریجي ډول له تور څخه روښانه سپین ته د تیز رفتار عکس اخیستلو له لارې بدل شي. کله چې ټول پوډر له تور څخه روښانه سپین ته بدل شي، دا په ګوته کوي چې د پړاو بدلون بشپړ شوی. که چیرې خټکی پوډر د تودوخې جذبولو ته دوام ورکړي، حجم به پراخ شي. کله چې د تودوخې تودوخې د بخار کولو تودوخې ته ورسیږي، فلزي بخار به د خټکي پوډر شاوخوا تولید شي، او حتی پلازما به ښکاره شي. د یو واحد پوډر خټکي چلند د ټول پوډر بیم د خټکي چلند سره ورته دی. که څه هم د کواکسیل پاؤډ تغذیه کولو لیزر کلاډینګ په جریان کې ډیر پوډر شتون لري ، د یو واحد پوډر د خټکي معمول چلند مطالعه کیدی شي.

د شکل 1 کارول د کواکسیل پاؤډ تغذیه کولو سیمیکمډکټر لیزر کلاډینګ ټیسټ سیسټم رامینځته شوی ، او د پوډر کلیډینګ ځانګړي پروسه د یو واحد پوډر د خټکي چلند تحلیل او راټولولو لپاره غوره شوې. کله چې د لیزر ځواک په معقول ډول تنظیم شي ، لیزر ته ننوځي پاؤډر به د لیزر عمل له امله په بشپړ ډول فلزي بخار یا پلازما ته نه بدلیږي ، او دا د سپک - پوډر عمل حرارتي پروسه هم منظمه ده. له همدې امله ، د لیزر عمل ساحې ته د ننوتلو پوډر خټکي پروسه ساده کیدی شي.

څرنګه چې د ټولو پوډرو احتمال چې په ګاز یا پلازما کې بدل شي لږ دی او په ټول حرارتي پروسې لږ اغیزه لري، د پوډر خټکي پروسه د دریو ځانګړتیاو مرحلو ترلاسه کولو لپاره ساده ده، لکه څنګه چې په 4 شکل کې ښودل شوي. r/min، د پوډر کیریر ګاز جریان کچه 0.25 L/min، د پوډر تغذیه لوړوالی 7 mm، د لیزر ډیفوکس اندازه 20 mm، او د 0 mm/s سکین کولو سرعت، مختلف لیزر ځواک کارول کیږي. د جامد پوډر خټکي پروسه د تیز رفتار ویډیو لخوا راټولیږي او د Matlab سافټویر په کارولو سره پروسس کیږي. په عکس کې د پوډر خټکي روښانه او پکسل ساحه د ځانګړتیاو نښو په توګه کارول کیږي. تحلیل ښیي چې پوډر د لیزر عمل ساحې ته د ننوتلو له شیبې څخه تر هغه وخته پورې چې پړسیدلي حوض کې راښکته کیږي درې ځانګړي مرحلې شتون لري ، د بیلګې په توګه 4 ځانګړتیا مرحله 3: د خټکي مرحلې پیل ، پوډر د نوزل ​​څخه ایستل کیږي ، د حرکت وخت 1 ~ 0 ms دی، او د لیزر شعاع ساحې ته د ننوتلو وروسته، دا تودوخه جذبوي او د تور جامد څخه په سپینه مایع بدلیږي. پدې مرحله کې د پوډر ځانګړتیاوې د خړ سکیل ارزښتونه 9.8 ~ 0 او د پکسل ارزښتونه 160 ~ 0 پکسلز دي؛ ځانګړتیا مرحله 2: د بشپړ روښانه کولو مرحله ، د پوډر حرکت وخت 2 ~ 9.9 ms دی ، پوډر د لیزر حرارتي تعامل لاندې تودوخې جذبولو ته دوام ورکوي ، له پورتنۍ څخه ښکته خوا ته غوړیږي ، او په پای کې په بشپړ ډول روښانه مایع ذره کیږي. په دې مرحله کې د پوډر ځانګړتیاوې د خړ سکیل ارزښتونه 12 ~ 160 او د پکسل ارزښت 255 ~ 2 پکسلز؛ ځانګړنه دریمه مرحله: پړسیدلي څاڅکي د خټکي حوض مرحلې ته ننوځي ، د پوډر حرکت وخت 5 ~ 3 ms دی ، د مایع پوډر د لیزر حرارتي تعامل له لارې تودوخې جذبولو ته دوام ورکوي او حجم لوړیدو ته دوام ورکوي. دا هم ممکنه ده چې پښې په دې وخت کې واقع شي. په نهایت کې ، پوډر د تودوخې لوړ مایع په توګه پړسیدلی حوض ته ننوځي. پدې مرحله کې د پوډر ځانګړتیاوې د خړ پیمانه ارزښتونه دي. 12.1، د پکسل ارزښت له 18 پکسلز څخه ډیر دی. په لنډیز کې، پوډر په لیزر کې د "جامع حالت → جامد - مایع دوه پړاو حالت → مایع حالت" څخه د بدلون څخه تیریږي.

2.3 د پوډر د خټکي چلند د حرارتي فزیکي پروسې تحلیل کله چې لیزر ته تغذیه کیږي

لکه څنګه چې په 4 شکل کې ښودل شوي، په لیزر کې د پوډر د خټکي بڼه متحرک ده، او د انرژي جذبولو پروسه هم متحرک ده. له همدې امله، لیزر ته د ننوتلو وروسته د پوډر د خټکي چلند تشریح هم باید متحرک وي. په هرصورت، ډیری شتون لري
حرارتي فزیکي ماډلونه د جامد او واحد تودوخې جذب معادلې کاروي. له همدې امله، دا اړینه ده چې په لیزر کې د جامد پوډر د خټکي چلند تشریح کولو لپاره د مختلف ځانګړتیاو مرحلو سره سم یو متحرک حرارتي فزیکي ماډل رامینځته کړئ، او د پوډر د تودوخې حالت او تودوخې محاسبه او تحلیل کړئ.

2.3.1 د لیزر تودوخې سرچینې ماډل

د پوډر د خټکي چلند په اړه د تودوخې سرچینې ځانګړتیاو اغیزې تحلیل کولو لپاره، د لیزر تودوخې سرچینې ماډل لومړی تاسیس شوی. څرنګه چې د رڼا-پاؤډر حرارتي تعامل کې د انرژي لیږد فورمه او کیریر نسبتا پیچلي دي، د رڼا-پاؤډر حرارتي تعامل پروسې لپاره لاندې انګیرنې ته اړتیا ده: ① د لیزر انرژی کمول د پوډر جذب او توزیع کولو له لارې دي، د نفوذ څخه سترګې پټول. د پلازما ② د لیزر انرژي کثافت تحلیل چې په پوډر باندې عمل کوي د trapezoidal ویش سره سم دی؛ ③ مطالعه شوي پوډر په پای کې د رڼا او پوډر تر مینځ د تعامل وروسته پړسیدلی حوض ته ننوځي. ④ فلزي بخار په پوډر باندې د تودوخې د لیږد په بڼه عمل کوي، مګر اغیز یې نسبتا کوچنی دی، نو په څیړنه کې د پاؤډ په تودوخې باندې د فلزي بخار نفوذ له پامه غورځول شوی. د مستطیل سیمیکمډکټر لیزر تودوخې سرچینه Gaussian ده چې په x سمت کې ویشل شوي او trapezoidal په y لوري ویشل شوي، لکه څنګه چې په 5 شکل کې ښودل شوي.

د سیمی کنډکټر لیزر تودوخې سرچینه د ټراپیزایډل توزیع ده چې د اوږدوالي په لور کې د انرژي توزیع یوشانوالی غوره منعکس کوي. په ورته وخت کې، د لیزر پوښښ لوري د لیزر ځای د اوږدوالي لوري ته عمودی دی. نو له همدې امله، د لیزر د تودوخې سرچینې ماډل ساده کولو لپاره، دا اړینه ده چې دا فرض کړئ چې پوډر د الوتکې په اوږدو کې د تودوخې حوض ته حرکت کوي د اعظمي انرژي سره د لیزر د عرض لوري ته عمودي. د لیزر تودوخې لخوا اغیزمن کیدو وروسته، حرارتي فزیکي چلند د لیزر انرژي کثافت د trapezoidal ویش سره سم تحلیل کیږي. د لیزر انرژی د توزیع ساده فورمول په شکل (1) کې په شکل کې ښودل شوی، چیرته چې: qlaser د لیزر انرژی کثافت دی چې د رڼا-پاؤډر عمل ځای کې په هر ځای کې دی؛ P د لیزر ځواک دی؛ W د لیزر ځای پلنوالی دی؛ L د ځای اوږدوالی دی؛ y د لیزر بیم اوږدوالی سره واټن دی.

کله چې د لیزر کلاډینګ د کواکسیل پوډر تغذیه کولو په بڼه ترسره کیږي، پوډر د پوډر لیږدونکي هوا لخوا اغیزمن کیږي، او د حرکت بڼه نسبتا پیچلې ده. د annular پوډر تغذیه کولو لپاره، د رڼا-پاؤډر حرارتي تعامل ځای کې پاؤډ د هوا جریان مقاومت او د هغې خپل ثقل لخوا اغیزمن کیږي، نو د ځواک بڼه خورا پیچلې ده، او د دوی د ځواک او حرکت شکلونو تحلیل خورا ستونزمن دی. په هرصورت ، د annular پوډر تغذیه کولو کلډینګ سر او د پوډر بیم د لوړې همغږي له امله ، کله چې د پوډر تغذیه پیرامیټرونه ثابت وي ، د ورته کراس برخې سره پوډر ورته ځواک او حرکت شکل لري. له همدې امله ، دا مقاله د لیزر ځای پلنوالي په مرکز کې په دوه اړخیزه کراس برخه کې د پوډر حرکت ماډل تحلیل کوي ، او ځواک
حالت په 6 شکل کې ښودل شوی.

د پوډر تغذیه کولو نوزل ​​څخه د یو واحد پاؤډ حرکت کول په افقی او عمودی لارښوونو کې تخریب کیدی شي. د حرکت وخت T1 او t2 په دوو لارښوونو کې د کینیماتیک لخوا محاسبه کیدی شي. د لیزر د عمل په ساحه کې د حرکت اعظمي وخت د t = min [t1, t2] په توګه محاسبه کیدی شي، دا په شکل کې فورمول (2) وګورئ، چیرته چې: v0 د پوډر تغذیه کولو نوزل ​​کې د پوډر سرعت دی؛ az په عمودي لوري کې د پوډر سرعت دی؛ ay په افقي لوري کې د پوډر سرعت دی؛ θ د پاؤډ پیښې زاویه ده.
د لیزر انرژی ویش (1) د پوډر حرکت ماډل (2) سره یوځای شوی، او د لیزر بیم په هر وخت کې د انرژی کثافت qlaser د (3) په توګه ترلاسه کیږي، کوم چې په انځور کې ښودل شوي. چیرته: t هغه وخت دی چې پاؤډ په لیزر کې کوم موقعیت ته د حرکت لپاره اړین دی.

2.3.2 د تودوخې فزیکي پروسو ماډلینګ په لومړۍ مرحله کې

د لیزر ساحې ته د ننوتلو په لومړیو مرحلو کې، پوډر د لیزر تعامل په واسطه نه منحل کیږي، مګر د ټیټ تودوخې جامد حالت څخه د لوړې تودوخې جامد حالت ته بدلون ورکوي. پدې وخت کې د انرژي لیږد توازن معادل په شکل کې ښودل شوی. فورمول (4) (5). په فورمول کې: پوډر جامد دی؛ Qp-solid هغه تودوخه ده چې د پوډر لخوا جذب کیږي. Qp-solidabs د لیزر تودوخه ده چې د پوډر لخوا جذب کیږي په مرحله T1 کې؛ Qp-solidcon هغه تودوخه ده چې د پاؤډر لخوا د تودوخې کنفیکشن لخوا ضایع کیږي. Qp-solidrad هغه تودوخه ده چې د تودوخې وړانګو پواسطه د پوډر لخوا ضایع کیږي. αsolid د هغه پوډر تناسب دی چې لیزر جذبوي؛ hp-solid د پاؤډر حرارتي حرکت تودوخې لیږد کوفینټ دی؛ Tp-solid(t) په لومړي ځانګړتیا مرحله کې د پاؤډ وروستی ریښتیني وخت تودوخه ده؛ ρp-solid د پوډر کثافت دی؛ Cp-solid د پوډر د تودوخې ځانګړی ظرفیت دی؛ د یو واحد پوډر ذرې شعاع ده؛ T0 د محیطي حرارت درجه ده؛ لیزر ته د پوډر جذب کول دي؛ د بولټزمان ثابت دی.

د فارمول (5) څخه، دا لیدل کیدی شي چې د ځانګړتیا پړاو 1 موده د qlaser (t) سره زیاتیږي، دا دی، کله چې د لیزر ځواک P او د پوډر پیښې زاویه θ کمیږي، د لیزر ډیفوکس D او د پوډر پیښې ابتدايي د سرعت v1 زیاتوالی، د ځانګړتیا مرحله 0 موده T1 وده کوي، او د پوډر د ودې کچه د ریښتیني وخت تودوخې Tp-solid (t) ورو کیږي.

2.3.3 د ځانګړتیاو مرحلې 2 د ترمو فزیک پروسې ماډلینګ

پوډر د جامد - مایع پړاو لیږد پیل کوي. پداسې حال کې چې پوډر تودوخه جذبوي، دا د مرحلې لیږد له امله د خټکي پټه تودوخه خپروي. پدې مرحله کې، د لیزر انرژی کیریر حرارتي فزیکي حالت بدلیږي، او د انرژی لیږد بیلانس معادل په شکل (6) (7) کې ښودل شوي. چیرته: Qp-latent هغه انرژي ده چې خوشې کیږي کله چې پوډر د مرحلې لیږد څخه تیریږي.

چیرته: ∆Hf د خټکي تودوخې پټه ده، او Tm د پوډر د خټکي نقطه ده. څرنګه چې د جامد مایع لیږد په جریان کې د پوډر د تودوخې توپیر لږ دی، دا ارزښت تقریبا د Tm سره مساوي دی، نو فورمول (7) په شکل کې (8) فورمول ته ساده کیږي.

د معادلې (8) څخه دې پایلې ته رسیږو چې د ځانګړتیا مرحله 2 (t2−t1) موده د لیزر ځواک P او د پوډر د پیښې زاویه θ کمیدو سره ډیریږي ، او همدارنګه د پوډر د اوسط ذرې اندازې rp په څیر کمیږي ، د پوډر لومړني سرعت v0، او د لیزر د ډیفکوس کولو مقدار D کمیږي.

2.3.4 د ځانګړتیاو مرحلې 3 د ترمو فزیک پروسې ماډلینګ

پوډر د جامد - مایع لیږد بشپړ کړی او لاهم د لیزر تودوخې سره مخ کیږي مخکې لدې چې ګنډل شوي حوض ته راښکته شي. د پوډر د جامد او مایع مرحلو د ترمو فزیک پیرامیټونو کې د لوی توپیر له امله، د دې مرحلې ترمو فزیک پروسې باید د مایع حالت لیږد د ترمو فزیک پیرامیټونو سره سم تنظیم شي. د تودوخې لیږد بیلانس مساوات په (9) شکل کې په مساوي کې ښودل شوی. په فورمول کې: پوډر ټول مایع دي؛ کیو پی مایع هغه تودوخه ده چې د پوډر لخوا جذب کیږي؛ Qp-liquidabs د لیزر تودوخه ده چې په پوډر باندې عمل کوي. Qp-liquidcon هغه تودوخه ده چې د پاؤډر لخوا د تودوخې کنفیکشن له امله له لاسه ورکول کیږي. Qp-liquidrad هغه تودوخه ده چې د تودوخې وړانګو له امله د پوډر لخوا له لاسه ورکوي.

په فورمول کې: پوډر ټول مایع دي؛ مایع د لیزر د جذب کچه ده؛ hp-مايع د تودوخې د انتقال کوفېنټ دی؛ Tp-مایع (t) د ریښتیني وخت تودوخې ده؛ ρp-مایع کثافت دی؛ Cp-مایع د تودوخې ځانګړی ظرفیت دی.

د فورمول (10) څخه، دا لیدل کیدی شي چې د ځانګړتیا مرحلې 2 (t3−t2) موده د مایع پوډر Tp-liquid (t) د ریښتینې وخت تودوخې پورې اړه لري، د پوډر حرکت لومړني سرعت v0، لیزر پاور P، د لیزر مثبت ډیفوکس مقدار D، د پوډر پیښې زاویه θ او نور پیرامیټونه. که چیرې د پوډر تودوخه په ورته وخت کې لوړه شي ، د لیزر مثبت ډیفوکس مقدار D ، د پوډر حرکت v0 لومړني سرعت کم کیدی شي. د لیزر ځواک P کم کړئ، د پاؤډ پیښې زاویه θ زیاته کړئ، او پدې وخت کې، پاؤډ به د ځانګړتیا مرحله 3 کې اوږد پاتې شي.

2.4 د پوډر خټکي چلند سمولو تحلیل

2.4.1 د پوډر خټکي چلند باندې د لیزر بریښنا اغیزه

که څه هم د سیمیک کنډکټر لیزر کواکسیل پاؤډر تغذیه کولو پروسې په جریان کې د فلز شوي حوض سطحه د فلزي بخار پواسطه پوښل کیږي ، د پاؤډر د تودوخې اندازه کول ستونزمن کوي ​​کله چې دا پړسیدلی حوض ته ننوځي ، پورتني ماډل د تودوخې محاسبه کولو لپاره کارول کیدی شي. پوډر کله چې دا پړسیدلی حوض ته ننوځي، او د پوډر فزیکي حالت وړاندوینه کوي کله چې دا ګنډل شوي حوض ته ننوځي. ماډل د مختلف لیزر ځواک لاندې په دریو ځانګړتیاو مرحلو کې د پوډر موده محاسبه کولو لپاره کارول کیږي. د ورته لیزر بریښنا او نورو پیرامیټونو لاندې، د هرې ځانګړتیا مرحلې اصلي موده د تیز رفتار کیمرې لخوا ثبت کیږي. د موډل دقت د مخکې او وروسته د مودې پرتله کولو سره تایید شوی. د ترلاسه شوي ماډل پراساس ، د پاؤډ تودوخې او حالت کله چې دا پړسیدلی حوض ته ننوځي تحلیل او قضاوت کیږي.

د لاندې سمولو شرایطو لاندې: د پوډر تغذیه کچه 0.25 r/min، د پوډر کیریر ګاز جریان کچه 7 L/min، لیزر ډیفوکس 0 mm، د پوډر تغذیه لوړوالی 20 mm، د پوډر پیښې زاویه 45 °، فورمول (3)، فورمول (5) ، فورمول د ریښتیني وخت پوډر تودوخې T(t) د وخت t1 ، t2 او t3 سره په (8) او (10) کې د متلاب لخوا سمول شوی ترڅو د هر ځانګړتیا مرحلې t1 دورې کې د مختلف لیزر ځواک qlaser نفوذ ترلاسه کړي. , (t2−t1) او (t3−t2). د سمولو پارامترونه په جدول 2 کې ښودل شوي.

د سمولو ارزښت د تجربوي ارزښت څخه یو ځانګړی انحراف لري. د ځانګړتیاو مرحلې 1 د سمولو ارزښت تل د تجربوي ارزښت څخه ډیر وي، او د ځانګړتیا مرحلې 3 سمول ارزښت تل د تجربوي ارزښت څخه کم وي. د ځانګړتیاو مرحلې 1 د ټیټ ځواک سره د دورې سمول پایلې او د لوړ ځواک سره د ځانګړتیا مرحله 3 موده د تجربې پایلو څخه خورا توپیر لري ، ځکه چې د ځانګړتیاو مرحلې 1 موده د ټیټ ځواک سره او د لوړ ځواک سره د 3 مرحلې ځانګړتیا نسبتا ده. اوږد دواړه پروسې د فکتورونو لخوا مداخله کیږي لکه د تودوخې حوض د تودوخې انعکاس او د فلزي بخار لوړ تودوخه، کوم چې د سمولیشن ماډلینګ کې له پامه غورځول شوي، لکه څنګه چې په 7 شکل کې ښودل شوي.

2.4.2 د پوډر خټکي چلند باندې د ډیفوکس اغیز

د پوډر تغذیه کولو نرخ 0.25 r/min پیرامیټرونو لاندې ، د پوډر کیریر ګاز جریان نرخ 7 L/min، د سکین کولو سرعت 4 mm/s، د پوډر تغذیه لوړوالی 20 mm، او لیزر ځواک 1 100 W ، ډیفوکس د کواکسیل لیزر کلاډینګ په جریان کې د ر lightا پاؤډر تعامل ځای کې د تودوخې توزیع باندې د ډیفوکس اغیزې مطالعې لپاره تنظیم شوی و ، لکه څنګه چې په 8 شکل کې ښودل شوي.

لکه څنګه چې په 8 شکل کې لیدل کیدی شي، د ډیفوکس زیاتوالی به د لیزر ځای په اړخ لوري کې د پوډر خټکي اندازه زیاته کړي، او د پوډر ذراتو د تودوخې ویش یووالی به هم د لیزر ځای په اړخ لوري کې لوړ شي. . د پوډر د تودوخې د لوړې تودوخې ساحه لومړی لوړیږي او بیا کمیږي، او د لوړ تودوخې حالت کې د پوډر ذرات لومړی نږدې او بیا د نوزل ​​څخه لرې وي. دلیل یې دا دی چې ډیفوکس له 0 ملي میتر څخه لوړیږي ، پدې معنی چې د لیزر اړخ سمت د انرژي اعظمي توزیع کراس برخه په تدریجي ډول له سبسټریټ څخه نوزل ​​ته حرکت کوي. کله چې ډیفوکس + 10 ملي میتر وي، د منځنۍ انرژي کثافت چې د پوډر ذرات کولی شي د رڼا-پاؤډر تعامل کې جذب کړي، ترټولو لوی دی؛ کله چې ډیفوکس له + 10 ملي میتر څخه ډیر شي له هغې وروسته ، د لیزر فوکس او سبسټریټ ترمینځ فاصله خورا لوی وي ، او د لایزر وړانگه په متفاوت حالت کې دی، نو د منځنۍ انرژي کثافت چې د پوډر ذرات کولی شي د رڼا-پاؤډر تعامل کې جذب کړي د فوکل اوږدوالی په زیاتوالي سره کمیږي. له همدې امله ، دا لیدل کیږي چې د پوډر ذرات د لیزر ځای په شاور لوري کې ډیر منحل کیږي ، او د پوډر خټکي inhomogeneity پدې لوري کې کمیږي ، او د پوډر د تودوخې د لوړې تودوخې ساحې ساحه وده کوي او بیا کمیږي

د پوډر تغذیه کولو مقدار 0.25 r/min پیرامیټرونو لاندې ، د سکین کولو سرعت 4 mm/s ، د پوډر تغذیه لوړوالی 20 mm ، د لیزر ځواک 1 100 W ، او د ډیفوکس مقدار 0 mm ، د پوډر کیریر ګاز جریان نرخ تنظیم کولو سره ، د پوډر کیریر ګاز جریان تنظیم کولو سره د کواکسیل لیزر کلاډینګ په جریان کې د ر lightا - پوډر تعامل ځای کې د تودوخې توزیع کې د پوډر کیریر ګاز جریان کچه مطالعه کیږي. کله چې د پوډر کیریر ګاز جریان کچه 5، 7، 9، او 11 L/min وي، لکه څنګه چې په 9 شکل کې ښودل شوي.

د 9 شکل څخه دا لیدل کیدی شي لکه څنګه چې د کیریر ګاز جریان کچه په تدریجي ډول لوړیږي، د پوډر د ذرو شمیر یو څه کمیږي، د پوډر ذراتو د لوړې تودوخې ساحه نسبتا کمیږي، او د تودوخې یوشانوالی. د پوډر ذراتو ویش کمزوری کوي. دلیل یې دا دی چې د کیریر ګاز جریان نرخ د رڼا - پوډر عمل ځای کې د پاؤډر ذرات حرکت سرعت او ځایي توزیع اغیزه کوي. لکه څنګه چې د کیریر ګاز جریان سرعت ډیریږي ، د ر lightا پاؤډر عمل ځای کې د پوډر ذرات حرکت سرعت ډیریږي ، او د ر lightا پاؤډر عمل ځای کې د عمل وخت کمیږي ، نو پدې توګه د پوډر ذرات په تدریج سره په ورته موقعیت کې تودوخه کیږي. کمیږي، او د تودوخې درجه به هم د هغې مطابق راټیټه شي کله چې په ګنډل شوي حوض کې راښکته کیږي. د ټول کلاډینګ پروسې په جریان کې رامینځته شوي فلزي بخارات به هم په همدې اساس کم شي ، او د ر lightا پوډر عمل ځای کې د پوډر ذرات غلظت هم کمیږي. د لیزر ځواک د نفوذ سره پرتله کول او د ر lightا پاؤډر عمل ځای د تودوخې توزیع باندې ډیفوکس ، د کیریر ګاز جریان نرخ بدلون د ر lightا پاؤډر عمل ځای د تودوخې توزیع باندې لږ تاثیر لري.

2.4.3 د مختلف لیزر قوتونو کې د پوډر خټکي مرحلې د تودوخې سمول

کله چې د پوډر ذرې اندازه 120 μm وي، د کیریر ګاز جریان کچه 7 L/min ده، د پوډر پیښې زاویه 45 ° ده، د پوډر ابتدايي سرعت 0.8 mm/ms دی، او لیزر ډیفوکس 0 mm دی، او د پوډر تغذیه لوړوالی 20 ملي متره دی. د تودوخې فزیک ماډل د تعدیل پراساس ، د Matlab وسیله د مختلف لیزر ځواک سره مطابقت لرونکي پاؤډ تودوخې سمولو لپاره کارول کیږي ، او د مختلف لیزر ځواک لاندې د وخت په تیریدو سره د پوډر تودوخې تغیر رجحان ترلاسه کیږي ، لکه څنګه چې په 10 شکل کې ښودل شوي.

لکه څنګه چې په 10 شکل کې ښودل شوي، د لیزر عمل په لومړیو مرحلو کې د پوډر د تودوخې زیاتوالی د خټکي منځنۍ او وروستیو مرحلو په پرتله د پام وړ لوی دی، کوم چې دا پدیده تشریح کوي چې جامد پوډر ډیر لیزر انرژي جذبوي او له لاسه ورکوي. د مایع پوډر په پرتله لږ انرژي. دوهم، پرته له دې چې د لیزر ځواک 100 W وي، د تودوخې منحنی دوه انفلاسیون ټکي لري، یعنې 1 060 ℃ او 1 260 ℃. دا لیدل کیدی شي چې د ودې ترټولو ګړندۍ کچه د 1 060 ℃ لاندې د تودوخې وکر دی، او د ودې ترټولو ورو ورو د 1 260 ℃ څخه پورته د تودوخې وکر دی. د تودوخې د ودې کچه د 1 060 ~ 1 260 ℃ د تودوخې رینج کې د پورته دواړو ترمنځ ده. دلیل یې دا دی چې پوډر په 1 060 ℃ کې منحل کیږي او په 1 260 ℃ کې خړوبیږي. ℃، او ځکه چې په جامد او مایع حالتونو کې لیزر ته د پوډر د جذب کچه او د ضایع کچه توپیر لري، د تودوخې منحنی سلپ توپیر لري، دا د تودوخې د ودې کچه توپیر لري. برسېره پردې، دا د تودوخې منحني څخه لیدل کیدی شي چې د تودوخې د ودې کچه په تدریجي ډول لوړیږي کله چې پوډر په پیل کې د پوډر سره د تعامل لپاره لیزر ته ننوځي؛ د خټکي په پای کې، د تودوخې د ودې کچه په تدریجي ډول کمیږي. دلیل یې دا دی چې دوی د trapezoidal لیزر د تودوخې سرچینې په څنډه کې حرکت کوي او د انرژي کثافت بدلیږي.

3 پایله

(1) په لیزر کې د پاؤر متحرک خټکي چلند د لوړ سرعت ویډیو لخوا راټول شوی. دا وموندل شوه چې د پوډر د خړوبولو درې ځانګړي ځانګړتیاوې مرحلې شتون لري: "جامع → جامد - مایع دوه مرحله حالت → مایع حالت". د مختلفو ځانګړتیاوو پړاوونو موده او د خټکی ځانګړتیاوی مساوات توپیر لري. د دې پر بنسټ، د ریاضیاتو تحلیلي ماډل چې کولی شي د پوډر خټکي متحرک چلند تشریح کړي.

(2) د لیزر بریښنا اغیزې، د ډیفکوس کولو اندازه، او د پوډر لیږدونکي ګاز جریان کچه د رڼا - پاؤډر عمل ځای کې د پوډر د تودوخې ویش باندې تحلیل شوي. په ورته وخت کې، ماډل د هرې ځانګړتیا مرحلې په موده کې د مختلف لیزر ځواک اغیزې تحلیل کولو لپاره کارول کیږي. د پوډر ذراتو د تودوخې توزیع چې سبسټریټ ته رسیدلي سمول شوي او وړاندوینه کیږي. دا معلومه شوه چې لکه څنګه چې د لیزر ځواک له 100 W څخه 200 W ته لوړیږي، د پوډر خټکي تودوخه لوړیږي. کله چې د لیزر ځواک 1500 W ته لوړ شي، د پوډر د تودوخې درجه چې پړسیدلي حوض ته ننوځي په غیر خطي ډول بدلیږي. د سمولو پایلو څخه ، دا وموندل شي چې کله د لیزر ځواک له 100 W څخه 1500 W ته لوړ شي ، د پړسوب حوض ته د ننوتلو تودوخې درجه له 750 ℃ ​​څخه 3250 ℃ ته لوړیږي.