01 Texnik tamoyillar va xususiyatlar
Suv bilan boshqariladigan lazerning asosiy printsipi- lazer nurini yuqori bosimli mikrosuv oqimiga ulash va lazerni suv oqimi orqali material yuzasiga yo'naltirishdir. Ushbu tizimda lazer manbai tomonidan yaratilgan lazer birinchi navbatda kolimatsiya va fokuslash uchun bir qator optik qismlardan (masalan, linzalar va oynalar) o'tadi va keyin maxsus nozul orqali yuqori-bosimli suv oqimi bilan birlashtiriladi. Suv oqimi nozulda mayda kanal hosil qiladi va lazer nuri 1-rasmda ko'rsatilganidek, bu kanal orqali ishlov beriladigan qismning yuzasiga yo'naltiriladi. Suvning sindirish ko'rsatkichi havonikidan farqli bo'lgani uchun lazerning suvdagi tarqalish yo'li o'zgaradi, shuning uchun lazerning barqarorligi va energiya markazida bo'lishini ta'minlash uchun aniq optik dizayn talab qilinadi.
1-rasm. Suv bilan boshqariladigan lazerlarning texnik printsipi-.
Yuqori aniqlik: Suv{0}}boshqariladigan lazer texnologiyasi submillimetr va hatto mikrometr{1}}darajadagi ishlov berish aniqligiga erisha oladi. Suv oqimining diametri juda kichik bo'lgani uchun, odatda, faqat o'nlab, yuzlab mikrometrlar, lazer nurlari nozik kesish, burg'ulash yoki o'yma operatsiyalari uchun ishlov beriladigan qismdagi aniq pozitsiyalarga aniq yo'naltirilishi mumkin. Yuqori samaradorlik: -suv bilan boshqariladigan lazer bilan ishlov berish jarayonida lazer nurlari suv oqimi orqali to'g'ridan-to'g'ri ishlov beriladigan qism yuzasiga uzatiladi, bu energiya yo'qotilishi va havoda tarqalishini kamaytiradi. Bundan tashqari, suv oqimi sovutish va yuvish effektlarini ham ta'minlaydi, ishlov beriladigan qismning sirt haroratini samarali pasaytiradi va issiqlik ta'sir qiladigan hududni- kamaytiradi, shu bilan ishlov berish samaradorligi va sifatini yaxshilaydi. Issiqlik shikastlanishining kamayishi: Suv oqimining sovutish ta'siri tufayli,{8}}suvga boshqariladigan lazer bilan ishlov berishda issiqlik ta'sir qiladigan hudud (HAZ)- juda kichik. Issiqlikdan ta'sirlangan zona{11}}zararli ishlov berish jarayonida issiqlik o'tkazuvchanligi va radiatsiya tufayli issiqlik deformatsiyasi, shikastlanishi yoki faza o'zgarishi yuz beradigan va ishlov beriladigan qismning yuzasi va ichidagi maydonni anglatadi. Suv oqimining suvda tez sovishi-boshqariladigan lazer bilan ishlov berish ishlov beriladigan qism yuzasidan issiqlikni tezda olib tashlaydi va shu bilan issiqlik ta'sir qiladigan hududning-o'lchami va chuqurligini kamaytiradi va materialning termal deformatsiyasi va shikastlanishining oldini oladi.
2-rasm. (a) "an'anaviy quruq lazer" bilan kesish va suv{1}}boshqaruv lazer bilan kesish yo'li bilan titanium qotishma kesmalarining SEM tasvirlari, (b) suv-boshqaruv lazer va "an'anaviy quruq lazer" yordamida olingan CFRPning kesilgan yuzalarini taqqoslash.
02 Ilova maydonlari
Aerokosmik soha: Aerokosmik sohada materiallarni qayta ishlashning aniqligi va sifati uchun juda yuqori talablar mavjud va bu sohada{0}}suv boshqariladigan lazer texnologiyasidan keng foydalaniladi. U aerokosmik dvigatellarning pichoqlar, turbina disklari va yonish kameralari kabi asosiy komponentlarini qayta ishlash uchun ishlatilishi mumkin, ular odatda super qotishmalar va titanium qotishmalari kabi ishlov berish qiyin{2}}materiallardan- yasaladi. Suv bilan boshqariladigan lazerlar{5}}bu materiallarni samarali kesish va o‘yib chiqarish, ishlov berishning aniqligi va sirt sifatini ta’minlab, komponentlarning ishlashi va ishonchliligini oshirishi mumkin. Bundan tashqari, suv{7}}boshqariladigan lazerlar aerokosmik transport vositalarining qanotlari va fyuzelyajlari kabi konstruktiv qismlarini qayta ishlash uchun ham ishlatilishi mumkin, bu esa murakkab shakllar va engil dizaynlarni qayta ishlash imkonini beradi.
Yarimoʻtkazgich maydoni: Yarimoʻtkazgichlar ishlab chiqarishda suv{0}}boshqariladigan lazerlar kremniy gofretlari kabi yarimoʻtkazgichli materiallarni kesish, shuningdek, chiplarni qadoqlash va sinovdan oʻtkazish uchun ishlatilishi mumkin. Yarimo'tkazgichli materiallar juda yuqori ishlov berish aniqligi va sirt sifatini talab qilganligi sababli, suv bilan boshqariladigan lazerlarning yuqori aniqligi va past termal shikastlanish xususiyatlari- ularni ideal ishlov berish vositasiga aylantiradi. Ular kremniy gofretlarni nozik kesishga erishishlari mumkin, yoriqlar va shikastlanishlarning oldini oladi, shu bilan chiplarning hosildorligi va ishlashini yaxshilaydi. Bundan tashqari, suv{5}}yo‘naltiruvchi lazerlar yarimo‘tkazgichli qurilmalarni qayta ishlashda, masalan, mikroelektronik komponentlarni ishlab chiqarish va mikrosxemalar bilan ishlov berishda, mikrometr yoki hatto nanometr darajasida ishlov berishning aniqligini ta’minlash uchun ishlatilishi mumkin.
Yangi energiya maydoni: Yangi energiya sektorida quyosh panellari va yonilg'i xujayralari kabi yangi energiya qurilmalarining asosiy komponentlarini qayta ishlash uchun{0}}suv boshqariladigan lazerlardan foydalanish mumkin. Masalan, quyosh panellarini ishlab chiqarishda suv{2}}boshqariladigan lazerlar quyosh batareyalari yuzasida silikon plastinalarni kesish va elektrod naqshlarini kesish uchun ishlatilishi mumkin, bu esa fotovoltaik konversiya samaradorligini va panellarning ishlashini oshiradi. Yoqilg'i xujayralarini ishlab chiqarishda suv{4}}yo'naltiruvchi lazerlar membrana elektrodlari va bipolyar plitalar kabi komponentlarni qayta ishlay oladi, bu esa yuqori-aniqlikdagi kesish va o'ymakorlikni ta'minlaydi, shu bilan yonilg'i xujayralarining ishlashi va ishlash muddatini oshiradi.
3-rasm. Suv bilan boshqariladigan lazerlarning-qo‘llanilishi.
03 Suvda duch keladigan qiyinchiliklar va muammolar-Boshqaruv lazerlari
Suv oqimining barqarorligi: Suv{0}}boshqariladigan lazer bilan ishlov berish jarayonida yuqori tezlikdagi oqim-suv oqimi beqaror bo‘lib qolishi va bu ishlov sifatiga ta’sir qilishi mumkin. Masalan, kesish paytida suv oqimidagi tebranishlar kesish chizig'ida og'ishlarga olib kelishi yoki sirt pürüzlülüğünü oshirishi mumkin, bu ham ishlov berishning aniqligiga, ham sirt sifatiga ta'sir qiladi. Suv oqimining barqarorligini ta'minlash uchun suv oqimini boshqarish tizimini optimallashtirish kerak, shunda u butun ishlov berish davomida barqaror holatni saqlab qolishi mumkin.
Lazer-Suvni ulash samaradorligi: lazer nurlari va suv oqimi oʻrtasidagi ulanish samaradorligi bevosita ishlov berish natijalariga taʼsir qiladi. Agar ulanish samaradorligi past bo'lsa, suv oqimidagi lazer energiyasini yo'qotish kuchayadi, bu ham ishlov berish samaradorligini, ham sifatini pasaytiradi.
Ko‘krak teshiklariga qo‘yiladigan texnik talablar: Yuqori sifatli suv-suvni ta’minlash uchun nozul teshigining dizayni va ishlab chiqarish aniqligi muhim ahamiyatga ega. Ko'krak teshigi juda nozik devorlarga ega bo'lishi kerak, shu bilan birga suv oqimining ta'siriga bardosh berish uchun yumaloqlik va nol konusning yuqori aniqligini saqlab qoladi. Bundan tashqari, suv oqimining barqarorligi va mustahkamligini ta'minlash uchun teshikning ichki yuzasining pürüzlülüğü juda past bo'lishi kerak.
Atrof-muhitga moslashish: Suv{0}}boshqariladigan lazerli ishlov berish uskunasi yuqori ekologik talablarga ega. Masalan, uskunaning ishlashi barqaror elektr ta'minoti, toza suv va doimiy harorat va namlik muhitini talab qiladi. Katta harorat o'zgarishi, yuqori namlik yoki beqaror elektr ta'minoti kabi yomon sharoitlarga ega bo'lgan muhitda uskunaning ishlashi yomonlashishi yoki hatto ishlamay qolishi mumkin. Bundan tashqari, atrof-muhitdagi chang va tebranish kabi omillar ishlov berishga xalaqit berishi, ishlov berishning aniqligi va sifatiga ta'sir qilishi mumkin. Shuning uchun amaliy dasturlarda uskunaning ish muhitini qattiq nazorat qilish va boshqarish zarur.
04 Ichki va xorijda sanoatning hozirgi rivojlanish holati
Lazerni aniq qayta ishlash texnologiyasining uzluksiz rivojlanishi va bozor talabining ortib borishi bilan{0}}suv bilan boshqariladigan lazerni qayta ishlash texnologiyasi ham doimiy ravishda rivojlanib va takomillashtirilmoqda. Suv bilan boshqariladigan lazer uskunalari-ning xalqaro miqyosda tan olingan yetakchi ishlab chiqaruvchilari orasida asosan ikkita kompaniya bor: Shveytsariyaning Synova va Avonisys. Hozirgi vaqtda mahalliy suv{4}}dasturlari boʻyicha lazerni qayta ishlash uskunalari bilan shugʻullanuvchi kompaniyalar orasida nisbatan tez rivojlanayotgan kompaniyalarga Wot Intelligent Manufacturing, Cosset va Shanghai Lengchen Technology va boshqalar kiradi. Ba'zi boshqa kompaniyalar tegishli xorijiy texnologiyalarni to'g'ridan-to'g'ri joriy etish, keyin esa o'z mahsulotlarini optimallashtirish bilan birga ularni yig'ish va mamlakatimizda ishlab chiqarish yondashuvini qo'llaydi. Garchi bu texnologik bo'shliqlarni tezda to'ldirishi va qisqa muddatda ilmiy-tadqiqot xarajatlari va vaqtini qisqartirishi mumkin bo'lsa-da, uzoq muddatda xorijiy asosiy texnologiyalarga bog'liqlik, nomutanosib ilmiy-tadqiqot investitsiyalari va sanoat zanjirida tarqalish xavfi kabi muayyan muammolar mavjud. Muallifning fikricha, "kirish{8}}yutilish-o'tish" ning ijobiy siklini o'rnatish kerak. Yaxshi xabar shundaki, hozirda 100% mahalliy ishlab chiqarilgan butlovchi qismlar bilan tijorat uskunalarini ta'minlashga qodir mahalliy kompaniyalar mavjud. Xitoyning ishlab chiqarish sanoatining o‘zgarishi va yangilanishi bilan{13}}suvga asoslangan lazerni qayta ishlash texnologiyasi yuqori darajadagi ishlab chiqarishda, ayniqsa, yangi energiya-avtomobillar, aerokosmik va yuqori{15}}qurilmalar ishlab chiqarishda muhim rol o‘ynaydi. Suv bilan boshqariladigan lazer texnologiyasini qoʻllash{17}}bu sohalarda texnologik innovatsiyalar va mahsulotlarni yangilashga yordam beradi.
