យន្តការបង្កើត និងវិធានការទប់ស្កាត់ស្នាមប្រេះរឹងក្នុងការផ្សារឡាស៊ែរ

ការផ្សារដែកធ្នឹមឡាស៊ែរជាមួយនឹងល្បឿនលឿន ភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ និងលក្ខណៈមិនប៉ះរបស់វា វាត្រូវបានអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងវិស័យដូចជារថយន្ត អាកាសចរណ៍ និងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិច ជាពិសេសបង្ហាញពីគុណសម្បត្តិពិសេសក្នុងការភ្ជាប់វត្ថុធាតុផ្សេងៗគ្នា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ស្នាមប្រេះរឹង (Solidification Cracking) ដែលបង្កើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការផ្សារ គឺជាពិការភាពសំខាន់ៗមួយដែលរឹតត្បិតការអនុវត្តឧស្សាហកម្មរបស់វា។ ស្នាមប្រេះទាំងនេះជាធម្មតាកើតឡើងនៅចុងបញ្ចប់នៃការរឹងនៅក្នុងតំបន់លាយ (Fusion Zone) ដែលបង្កឡើងដោយផលប៉ះពាល់រួមបញ្ចូលគ្នានៃភាពតានតឹងកម្ដៅ ការរួញរឹង និងខ្សែភាពយន្តរាវនៅលើព្រំដែនគ្រាប់ ដែលកាត់បន្ថយលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច និងអាយុកាលអស់កម្លាំងនៃសន្លាក់យ៉ាងខ្លាំង។

១. យន្តការបង្កើត

យន្តការស្នូលនៃការប្រេះស្រាំរឹងស្ថិតនៅក្នុងខ្សែភាពយន្តរាវដែលនៅសេសសល់នៅព្រំដែនគ្រាប់នៅចុងបញ្ចប់នៃការរឹង។ ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការរឹង អាងរលាយត្រូវបានបែងចែកជាបីតំបន់៖ តំបន់រាវសេរី តំបន់រាវដែលមានកម្រិត និងតំបន់រឹង ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1។ នៅក្នុងតំបន់រាវដែលមានកម្រិត លំហូររាវត្រូវបានរារាំង ហើយមិនអាចទូទាត់សងសម្រាប់ភាពតានតឹងដែលបង្កើតឡើងដោយការរួញតូចនៃការរឹង ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបំបែកព្រំដែនគ្រាប់។ សមាមាត្រនៃថាមពលព្រំដែនគ្រាប់ (γgb) ទៅនឹងថាមពលចំណុចប្រទាក់រឹង-រាវ (γsl) កំណត់ស្ថេរភាពនៃខ្សែភាពយន្តរាវ៖ ប្រសិនបើ γgb < 2γsl ខ្សែភាពយន្តរាវមិនស្ថិតស្ថេរ ហើយការបញ្ចូលគ្នានៃគ្រាប់កើតឡើង។ ផ្ទុយទៅវិញ ខ្សែភាពយន្តរាវមានស្ថេរភាព ហើយការចាប់ផ្តើមប្រេះងាយនឹងកើតឡើង។

លើសពីនេះ ការបង្កើតស្នាមប្រេះរឹងក៏ទាក់ទងនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិលោហធាតុនៃវត្ថុធាតុផងដែរ។ វត្ថុធាតុផ្សេងៗគ្នាមានលក្ខណៈរឹងខុសៗគ្នា ដូចជាជួរសីតុណ្ហភាពនៃការរឹង អត្រារួញតូចនៃការរឹង និងការចែកចាយនៃធាតុយ៉ាន់ស្ព័រជាដើម។ លក្ខណៈទាំងនេះមានឥទ្ធិពលលើភាពរសើបនៃស្នាមប្រេះ។ ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងវត្ថុធាតុដែលមានដំណាក់កាលយូតេកទិកចំណុចរលាយទាបមួយចំនួនធំ ភាពរសើបនៃស្នាមប្រេះរឹងគឺខ្ពស់ជាង ពីព្រោះដំណាក់កាលយូតេកទិកទាំងនេះងាយនឹងបង្កើតជាខ្សែភាពយន្តរាវជាបន្តបន្ទាប់ក្នុងអំឡុងពេលរឹង ដោយហេតុនេះបង្កើនការបង្កើតស្នាមប្រេះ។

ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការផ្សារឡាស៊ែរប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្សារដូចជាថាមពលឡាស៊ែរ ល្បឿនផ្សារ និងទំហំចំណុចក៏មានឥទ្ធិពលលើការបង្កើតស្នាមប្រេះរឹងផងដែរ។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រទាំងនេះប៉ះពាល់ដល់ការបញ្ចូលកំដៅ និងជម្រាលសីតុណ្ហភាពក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការផ្សារ ដោយហេតុនេះផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធរឹង និងរូបរាងគ្រាប់។ ឧទាហរណ៍ ថាមពលឡាស៊ែរខ្ពស់ និងល្បឿនផ្សារទាបបណ្តាលឱ្យមានការបញ្ចូលកំដៅកាន់តែច្រើន និងអត្រាត្រជាក់យឺត ដែលជំរុញការលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់ជួរឈរ និងបង្កើនភាពរសើបនៃការប្រេះ។ ផ្ទុយទៅវិញ ថាមពលឡាស៊ែរទាប និងល្បឿនផ្សារខ្ពស់នាំឱ្យមានការបញ្ចូលកំដៅតិចជាង និងអត្រាត្រជាក់លឿនជាងមុន ដែលជួយសម្រួលដល់ការបង្កើតគ្រីស្តាល់ស្មើគ្នា និងកាត់បន្ថយភាពរសើបនៃការប្រេះ។

២. វិធានការបង្ក្រាប

ដើម្បីទប់ស្កាត់ការប្រេះស្រាំនៃស្រទាប់រឹងបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពការផ្សារឡាស៊ែរអ្នកស្រាវជ្រាវបានស្នើឡើងនូវយុទ្ធសាស្ត្រផ្សេងៗ ដែលផ្តោតសំខាន់លើការគ្រប់គ្រងរចនាសម្ព័ន្ធគ្រាប់ធញ្ញជាតិ ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្សារ និងការកែលម្អលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសម្ភារៈ។ តាមរយៈការកែលម្អរចនាសម្ព័ន្ធគ្រាប់ធញ្ញជាតិ ចំនួនព្រំដែនគ្រាប់ធញ្ញជាតិអាចត្រូវបានបង្កើន ហើយកំហាប់នៃកំហាប់ស្ត្រេសអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយ ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយការបង្កើតស្នាមប្រេះ។ ការសិក្សាបានបង្ហាញថា ដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យាលំយោលធ្នឹមឡាស៊ែរ គ្រីស្តាល់ជួរឈរអាចត្រូវបានបំលែងទៅជាគ្រីស្តាល់សមមូលល្អិតៗដោយមិនចាំបាច់បន្ថែមសម្ភារៈផ្សេងទៀត។ លំយោលធ្នឹមឡាស៊ែរអាចបំបែកថាមពលឡាស៊ែរ បណ្តាលឱ្យអាងរលាយបង្កើតភាពច្របូកច្របល់ ដោយហេតុនេះបំបែកទិសដៅលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់ជួរឈរ និងជំរុញការបង្កើតគ្រីស្តាល់សមមូល ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3។ លើសពីនេះ លំយោលធ្នឹមឡាស៊ែរក៏អាចបង្កើនទទឹងនៃអាងរលាយ កាត់បន្ថយជម្រាលសីតុណ្ហភាព និងពន្យារពេលវេលារឹងនៃអាងរលាយ ដែលអំណោយផលដល់ការសាយភាយនៃសារធាតុរលាយ និងការបំពេញបន្ថែមនៃខ្សែភាពយន្តរាវ ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយភាពរសើបនៃស្នាមប្រេះរឹងយ៉ាងខ្លាំង។

ការចែកចាយខ្សែភាពយន្តរាវព្រំដែនគ្រាប់ធញ្ញជាតិក្រោមរាងអាងផ្សេងៗគ្នា។

ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃអាងរលាយផ្សារ ក) ដោយគ្មានលំយោល គ) លំយោលចំហៀង ង) លំយោលបណ្តោយ ឆ) លំយោលរង្វង់។

បន្ថែមពីលើធ្នឹមឡាស៊ែរបច្ចេកវិទ្យារំញ័រ ការប្រើប្រាស់ប្រភពឡាស៊ែរពីរក៏ជាវិធីសាស្ត្រមួយដ៏មានប្រសិទ្ធភាពក្នុងការទប់ស្កាត់ស្នាមប្រេះរឹង។ ប្រភពឡាស៊ែរពីរអាចសម្រេចបាននូវការបំលែងពីគ្រីស្តាល់ជួរឈរទៅជាគ្រីស្តាល់សមមូលដោយធ្វើឱ្យវដ្តកម្ដៅប្រសើរឡើង ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយទំហំគ្រាប់ធញ្ញជាតិ និងកំហាប់សំពាធ។ ឧទាហរណ៍ នៅពេលប្រើឡាស៊ែរ CO₂ ជាប្រភពកម្ដៅសំខាន់ និងឡាស៊ែរជីពចរ Nd:YAG ជាប្រភពកម្ដៅជំនួយ វដ្តកម្ដៅដែលបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងអាចត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលផ្សារដែក ដែលជំរុញការបង្កើតគ្រីស្តាល់សមមូល និងកាត់បន្ថយភាពរសើបនៃស្នាមប្រេះរឹង ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4។

ការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្សារក៏ជាមធ្យោបាយសំខាន់មួយដើម្បីទប់ស្កាត់ស្នាមប្រេះរឹងផងដែរ។ តាមរយៈការកែតម្រូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រដូចជាថាមពលឡាស៊ែរ ល្បឿនផ្សារ និងទំហំចំណុច ការបញ្ចូលកំដៅ និងជម្រាលសីតុណ្ហភាពក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការផ្សារអាចត្រូវបានគ្រប់គ្រង ដោយហេតុនេះជះឥទ្ធិពលដល់រចនាសម្ព័ន្ធរឹង និងរូបរាងគ្រាប់។ ការសិក្សាបានបង្ហាញថា ការព្យាបាលដោយកំដៅជាមុនអាចកាត់បន្ថយអត្រាត្រជាក់ ជំរុញការបង្កើតគ្រីស្តាល់ស្មើគ្នា និងដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយភាពរសើបនៃស្នាមប្រេះរឹង ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5។ លើសពីនេះ វិធីសាស្រ្តដូចជាការប្រើប្រាស់ការផ្សារឡាស៊ែរជីពចរ និងការបង្កើនល្បឿនផ្សារក៏អាចសម្រេចបាននូវការបំលែងពីគ្រីស្តាល់ជួរឈរទៅជាគ្រីស្តាល់ស្មើគ្នាដោយការផ្លាស់ប្តូរការបញ្ចូលកំដៅ និងអត្រាត្រជាក់ ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយភាពរសើបនៃស្នាមប្រេះ។

រូបភាពទី 5. ក) មិន​ទាន់​កម្តៅ, ខ) គ្រាប់​ធញ្ញជាតិ​ដែល​បាន​កម្តៅ​ជាមុន​នៅ​សីតុណ្ហភាព 300°C។

នៅពេលផ្សារសម្ភារៈផ្សេងៗគ្នាជាមួយឡាស៊ែរ ដោយសារតែភាពខុសគ្នាគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីរវាងសម្ភារៈទាំងនោះ សមាសធាតុអន្តរលោហៈផុយងាយនឹងបង្កើត ដែលជាមូលហេតុចម្បងមួយនៃស្នាមប្រេះរឹង។ ដូច្នេះ ការកែតម្រូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រ និងការកំណត់ឡាស៊ែរ ដើម្បីកាត់បន្ថយការបង្កើត ឬបរិមាណនៃសមាសធាតុអន្តរលោហៈ ក៏ជាយុទ្ធសាស្ត្រសំខាន់មួយដើម្បីទប់ស្កាត់ស្នាមប្រេះរឹងផងដែរ។ ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងការផ្សារដែកឡាស៊ែរនៃសម្ភារៈផ្សេងៗគ្នានៃទង់ដែង-អាលុយមីញ៉ូម ដោយការគ្រប់គ្រងអុហ្វសិតនៃធ្នឹមឡាស៊ែរ និងល្បឿនផ្សារ សមាមាត្រលាយនៃទង់ដែង និងអាលុយមីញ៉ូមនៅក្នុងអាងរលាយអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយ ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយការបង្កើតសមាសធាតុអន្តរលោហៈផុយ និងកាត់បន្ថយភាពរសើបនៃស្នាមប្រេះ។ លើសពីនេះ ការប្រើប្រាស់សម្ភារៈបំពេញក៏អាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការនៃសន្លាក់ផ្សារ និងកាត់បន្ថយការបង្កើតស្នាមប្រេះផងដែរ។ សម្ភារៈបំពេញអាចកាត់បន្ថយការបង្កើតសមាសធាតុអន្តរលោហៈដោយការផ្លាស់ប្តូរសមាសភាព និងមីក្រូស្ត្រុកទ័រនៃសន្លាក់ផ្សារ និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពរឹងមាំនៃសន្លាក់ផ្សារ។

ស្នាមប្រេះរឹងគឺជាពិការភាពទូទៅមួយនៅក្នុងដំណើរការផ្សារដែកដោយឡាស៊ែរ។ យន្តការបង្កើតរបស់វាមានភាពស្មុគស្មាញ និងពាក់ព័ន្ធនឹងអន្តរកម្មនៃកត្តាច្រើនដូចជាកំដៅ មេកានិច និងលោហធាតុ។ តាមរយៈការសិក្សាស៊ីជម្រៅអំពីយន្តការបង្កើតនៃស្នាមប្រេះរឹង មូលដ្ឋានទ្រឹស្តីអាចត្រូវបានផ្តល់សម្រាប់ការទប់ស្កាត់ស្នាមប្រេះ។ ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ អ្នកស្រាវជ្រាវបានស្នើយុទ្ធសាស្ត្រផ្សេងៗដើម្បីទប់ស្កាត់ស្នាមប្រេះរឹង ដែលផ្តោតជាចម្បងលើការគ្រប់គ្រងរចនាសម្ព័ន្ធគ្រាប់ ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្សារ និងការកែលម្អលក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈ។ ការអនុវត្តបានបង្ហាញថា យុទ្ធសាស្ត្រទាំងនេះអាចកាត់បន្ថយភាពរសើបនៃស្នាមប្រេះរឹងបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពក្នុងកម្រិតជាក់លាក់មួយ និងបង្កើនគុណភាព និងភាពជឿជាក់នៃការផ្សារដែកដោយឡាស៊ែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែភាពស្មុគស្មាញ និងភាពចម្រុះនៃដំណើរការផ្សារដែកដោយឡាស៊ែរ នៅតែមានចំណុចខ្វះខាតមួយចំនួននៅក្នុងការស្រាវជ្រាវបច្ចុប្បន្ន។ ឧទាហរណ៍ សម្រាប់យន្តការរារាំងនៃស្នាមប្រេះរឹងក្រោមសម្ភារៈ និងលក្ខខណ្ឌផ្សារផ្សេងៗគ្នា ការស្រាវជ្រាវស៊ីជម្រៅបន្ថែមទៀតនៅតែត្រូវការ។