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 produktu. Nicméně, několik strategií může tyto tepelné problémy účinně zmírnit.

1. Optimalizace parametrů laseru

Použití krátkopulzních laserů, 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 šíření 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 efekty.

2. Používejte podpůrné techniky

Lokální chlazení: Používání průmyslové laserové chladiče  pro lokální chlazení může rychle rozptýlit povrchové teplo a omezit šíření tepla. Alternativně nabízí chlazení vzduchem 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 tepelného vstupu, aniž by došlo k překročení prahových hodnot tepelné deformace. Tato technika minimalizuje rozptyl 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 zlepšují kvalitu laserového obrábění, ale také prodlužují životnost zařízení a zlepšují spolehlivost výroby.