كيفية منع التشوه الناتج عن الحرارة في عمليات التصنيع بالليزر

تُشكّل معالجة المواد شديدة الانعكاس، مثل النحاس والذهب والألمنيوم، بالليزر تحديات فريدة نظرًا لموصليتها الحرارية العالية. تنتشر الحرارة بسرعة في جميع أنحاء المادة، مما يُوسّع المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ)، ويُغيّر خصائصها الميكانيكية، وغالبًا ما يُؤدي إلى نتوءات في الحواف وتشوّه حراري. قد تُؤثّر هذه المشاكل على دقة وجودة المنتج بشكل عام. ومع ذلك، يُمكن لعدة استراتيجيات أن تُخفّف من هذه التحديات الحرارية بفعالية.

1. تحسين معلمات الليزر

يُمكن أن يُقلل استخدام ليزرات النبضات القصيرة، مثل ليزرات البيكو ثانية والفيمتو ثانية، من التأثير الحراري بشكل كبير. تعمل هذه النبضات فائقة القصر كمشارط دقيقة، حيث تُطلق الطاقة في دفعات مُركزة تُحد من انتشار الحرارة. ومع ذلك، يتطلب تحديد المزيج الأمثل بين قوة الليزر وسرعة المسح تجارب مُعمّقة. قد تُسبب القوة الزائدة أو بطء المسح تراكمًا للحرارة. تضمن المعايرة الدقيقة للمعايير تحكمًا أفضل في العملية، مما يُقلل من التأثيرات الحرارية غير المرغوب فيها.

2. تطبيق التقنيات الداعمة

التبريد الموضعي: يُمكن استخدام مُبرِّدات الليزر الصناعية للتبريد الموضعي لتبديد حرارة السطح بسرعة والحد من انتشار الحرارة. كبديل، يُوفر التبريد الهوائي حلاً ألطف وأقل تلوثًا، خاصةً للمواد الحساسة.

معالجة الغرفة المغلقة: إن إجراء عمليات التصنيع بالليزر عالية الدقة في بيئات الفراغ أو الغاز الخامل داخل غرفة مغلقة يقلل من التوصيل الحراري ويمنع الأكسدة، مما يؤدي إلى استقرار العملية بشكل أكبر.

المعالجة بالتبريد المسبق: يساعد خفض درجة الحرارة الأولية للمادة قبل المعالجة على امتصاص جزء من الحرارة الداخلة دون تجاوز حدود التشوه الحراري. تقلل هذه التقنية من انتشار الحرارة وتُحسّن دقة التصنيع.

من خلال الجمع بين تحسين معاملات الليزر واستراتيجيات التبريد والمعالجة المتقدمة، يمكن للمصنعين تقليل التشوه الحراري بفعالية في المواد شديدة الانعكاس. لا تُحسّن هذه الإجراءات جودة معالجة الليزر فحسب، بل تُطيل أيضًا عمر المعدات وتُحسّن موثوقية الإنتاج.