أسباب ومنع الشقوق في الكسوة الليزرية وتأثير فشل المبردات

يُعدّ تكوّن الشقوق تحديًا شائعًا في عمليات التكسية بالليزر، وغالبًا ما يؤثر على جودة ومتانة طبقة التكسية. يُعدّ فهم الأسباب الجذرية وتطبيق تدابير وقائية فعّالة أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق أفضل النتائج. بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ الحفاظ على الأداء السليم لمبرد الماء أمرًا بالغ الأهمية، إذ يُمكن أن تزيد أعطال التبريد بشكل كبير من خطر التشقق.

الأسباب الشائعة للشقوق في الكسوة الليزرية

١. الإجهاد الحراري: يُعد الإجهاد الحراري الناتج عن عدم تطابق معامل التمدد الحراري (CTE) بين المادة الأساسية وطبقة الكسوة أحد الأسباب الرئيسية للتشقق. أثناء التبريد، تتراكم تركيزات الإجهاد عند السطح الفاصل، مما يزيد من احتمالية ظهور التشققات.

2. التبريد السريع: إذا كان معدل التبريد سريعًا جدًا، فلن تتمكن من إطلاق الضغوط المتبقية داخل المادة بشكل فعال، مما يؤدي إلى تكوين الشقوق، خاصة في المواد ذات الصلابة العالية أو الهشة.

٣. خصائص المواد: يزداد خطر التشقق عند استخدام ركائز ذات صلابة عالية (مثل المواد المُخمَّدة أو المُكربنة/المُنتَرة) أو مساحيق ذات صلابة عالية جدًا أو ذات توافق ضعيف. كما أن الركائز ذات طبقات التعب أو جودة السطح غير المتناسقة قد تُسهم في التشقق.

التدابير الوقائية

1. تحسين معلمات العملية: يساعد الضبط الدقيق لقوة الليزر وسرعة المسح ومعدل تغذية المسحوق في تنظيم درجة حرارة حوض الذوبان ومعدل التبريد، مما يقلل من التدرجات الحرارية وخطر التشقق.

2. التسخين المسبق والتبريد المتحكم فيه: إن التسخين المسبق للمادة الأساسية وتطبيق التبريد البطيء المتحكم فيه بعد الكسوة يمكن أن يساعد في تخفيف الإجهاد المتبقي، مما يقلل من احتمالية تطور الشقوق.

٣. اختيار مادة المسحوق المناسبة: يُعد اختيار مساحيق تتطابق مع المادة الأساسية من حيث خصائص التمدد الحراري والصلابة أمرًا بالغ الأهمية. فتجنب الصلابة الشديدة أو عدم التوافق الحراري يقلل من الإجهاد الداخلي وتكوين الشقوق.

تأثير فشل المبردات على تكوين الشقوق

يلعب مبرد الماء دورًا حاسمًا في الإدارة الحرارية لمعدات التكسية بالليزر. في حال تعطله ، قد يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة مصدر الليزر أو مكوناته الرئيسية، مما يؤثر سلبًا على استقرار العملية. قد يؤثر ارتفاع درجة الحرارة على ديناميكيات تجمع الذوبان ويزيد بشكل كبير من الإجهاد المتبقي في المادة، مما يساهم بشكل مباشر في تكوّن الشقوق. لذلك، يُعد ضمان أداء موثوق للمبرد أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على جودة التكسية ومنع العيوب الهيكلية.

خاتمة

يمكن الحد من تشققات الكسوة الليزرية بفعالية من خلال إدارة الإجهاد الحراري، واختيار المواد المناسبة، والحفاظ على ظروف تبريد مستقرة. يُعدّ مبرد الماء الموثوق به جزءًا لا غنى عنه من النظام، إذ يُساعد على ضمان التحكم المستمر في درجة الحرارة وموثوقية المعدات على المدى الطويل.