كيفية منع التشوه الناتج عن الحرارة في عمليات التصنيع بالليزر

تشكل معالجة الليزر للمواد ذات الانعكاس العالي - مثل النحاس والذهب والألمنيوم - تحديات فريدة بسبب الموصلية الحرارية العالية لهذه المواد. يتم توزيع الحرارة بسرعة في جميع أنحاء المادة، مما يؤدي إلى توسيع المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ)، وتغيير الخصائص الميكانيكية، وغالبًا ما يؤدي إلى نتوءات الحافة والتشوه الحراري. يمكن أن تؤثر هذه المشكلات على الدقة والجودة العامة للمنتج. ومع ذلك، هناك العديد من الاستراتيجيات التي يمكنها التخفيف من هذه التحديات الحرارية بشكل فعال.

1. تحسين معلمات الليزر

إن استخدام الليزر ذو النبضات القصيرة، مثل ليزر البيكو ثانية أو ليزر الفيمتوثانية، يمكن أن يقلل بشكل كبير من التأثير الحراري. تعمل هذه النبضات القصيرة للغاية مثل المشارط الدقيقة، حيث تقوم بتوصيل الطاقة في دفعات مركزة تحد من انتشار الحرارة. ومع ذلك، فإن تحديد المزيج المثالي بين قوة الليزر وسرعة المسح يتطلب تجربة شاملة. قد تتسبب الطاقة الزائدة أو المسح البطيء في تراكم الحرارة. يضمن المعايرة الدقيقة للمعلمات التحكم بشكل أفضل في العملية، مما يقلل من التأثيرات الحرارية غير المرغوب فيها.

2. تطبيق التقنيات الداعمة

التبريد المحلي: استخدام مبردات الليزر الصناعية  للتبريد الموضعي القدرة على تبديد الحرارة السطحية بسرعة والحد من انتشار الحرارة. وبدلاً من ذلك، يوفر تبريد الهواء حلاً أكثر لطفًا وخاليًا من التلوث، وخاصة للمواد الحساسة.

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

معالجة التبريد المسبق: يساعد خفض درجة الحرارة الأولية للمادة قبل المعالجة على امتصاص جزء من الحرارة المدخلة دون تجاوز حدود التشوه الحراري. تعمل هذه التقنية على تقليل انتشار الحرارة وتحسين دقة التصنيع.

من خلال الجمع بين تحسين معلمات الليزر واستراتيجيات التبريد والمعالجة المتقدمة، يمكن للمصنعين تقليل التشوه الحراري في المواد العاكسة للغاية بشكل فعال. ولا تعمل هذه التدابير على تعزيز جودة معالجة الليزر فحسب، بل تعمل أيضًا على إطالة عمر المعدات وتحسين موثوقية الإنتاج.