Jak zabránit tepelně indukované deformaci při laserovém obrábění

Laserové zpracování vysoce reflexních materiálů – jako je měď, zlato a hliník – představuje kvůli jejich vysoké tepelné vodivosti specifické výzvy. Teplo se rychle rozptyluje v celém materiálu, čímž se zvětšuje tepelně ovlivněná zóna (HAZ), mění se mechanické vlastnosti a často se objevují otřepy na hranách a tepelná deformace. Tyto problémy mohou ohrozit přesnost a celkovou kvalitu výrobku. Existuje však několik strategií, které mohou tyto tepelné problémy účinně zmírnit.

1. Optimalizace parametrů laseru

Použití laserů s krátkými pulzy, jako jsou pikosekundové nebo femtosekundové lasery, může výrazně snížit tepelný dopad. Tyto ultrakrátké pulzy fungují jako přesné skalpely a dodávají energii v koncentrovaných dávkách, které omezují difuzi tepla. Stanovení ideální kombinace výkonu laseru a rychlosti skenování však vyžaduje důkladné experimentování. Nadměrný výkon nebo pomalé skenování může stále způsobovat akumulaci tepla. Pečlivá kalibrace parametrů zajišťuje lepší kontrolu nad procesem a snižuje nežádoucí tepelné účinky.

2. Používejte podpůrné techniky

Lokální chlazení: Použití průmyslových laserových chladičů pro lokální chlazení může rychle rozptýlit povrchové teplo a omezit šíření tepla. Alternativně nabízí vzduchové chlazení šetrnější a bezkontaminační řešení, zejména pro choulostivé materiály.

Zpracování v uzavřené komoře: Provádění vysoce přesného laserového obrábění ve vakuu nebo prostředí inertního plynu v uzavřené komoře snižuje tepelnou vodivost a zabraňuje oxidaci, čímž dále stabilizuje proces.

Předchlazovací úprava: Snížení počáteční teploty materiálu před zpracováním pomáhá absorbovat část vstupního tepla, aniž by došlo k překročení prahových hodnot tepelné deformace. Tato technika minimalizuje difuzi tepla a zlepšuje přesnost obrábění.

Kombinací optimalizace parametrů laseru s pokročilými strategiemi chlazení a zpracování mohou výrobci efektivně snížit tepelnou deformaci vysoce reflexních materiálů. Tato opatření nejen zvyšují kvalitu laserového zpracování, ale také prodlužují životnost zařízení a zlepšují spolehlivost výroby.