Herausforderungen bei der Laserbearbeitung und Laserkühlung hochreflektierender Materialien

Die Laserindustrie verzeichnet rasante Fortschritte, insbesondere in der Großserienfertigung, beispielsweise in der Automobil-, Elektronik-, Maschinenbau-, Luftfahrt- und Stahlindustrie. Diese Branchen haben die Laserbearbeitungstechnologie als verbesserte Alternative zu herkömmlichen Bearbeitungsmethoden übernommen und sind damit in das Zeitalter der „Laserfertigung“ eingetreten.

Allerdings bleibt die Laserbearbeitung hochreflektierender Materialien, einschließlich Schneiden und Schweißen, eine große Herausforderung. Diese Sorge wird von den meisten Anwendern von Lasergeräten geteilt, die sich fragen: Kann die gekaufte Laserausrüstung hochreflektierende Materialien verarbeiten? Benötigt die Laserverarbeitung hochreflektierender Materialien einen Laserkühler?

Bei der Bearbeitung von Materialien mit hoher Reflektivität besteht die Gefahr einer Beschädigung des Schneid- bzw. Schweißkopfes sowie des Lasers selbst, wenn zu viel Laserlicht in das Laserinnere zurückgestrahlt wird. Dieses Risiko ist bei Hochleistungs-Faserlaserprodukten noch ausgeprägter, da die Leistung des Rückstrahllasers wesentlich höher ist als die von Laserprodukten mit geringerer Leistung. Auch das Schneiden von Materialien mit hoher Reflektivität stellt ein Risiko für den Laser dar, da, wenn das Material nicht durchdrungen wird, hochenergetische Rückstrahlstrahlung in das Innere des Lasers eindringt und Schäden verursacht.

Was ist hochreflektierendes Material?

Hochreflektierende Materialien sind solche, die aufgrund ihres geringen spezifischen Widerstands und ihrer relativ glatten Oberfläche eine niedrige Absorptionsrate in der Nähe des Lasers aufweisen. Materialien mit hoher Reflektivität können anhand der folgenden 4 Bedingungen beurteilt werden:

1. Gemessen an der Laserausgangswellenlänge

Verschiedene Materialien weisen für Laser mit unterschiedlichen Ausgangswellenlängen unterschiedliche Absorptionsraten auf. Einige weisen möglicherweise eine hohe Reflexion auf, andere nicht.

2. Gemessen an der Oberflächenstruktur

Je glatter die Materialoberfläche ist, desto geringer ist die Laserabsorptionsrate. Sogar Edelstahl kann stark reflektierend sein, wenn er glatt genug ist.

3. Beurteilung nach spezifischem Widerstand

Materialien mit geringerem Widerstand weisen typischerweise eine geringere Absorptionsrate für Laser auf, was zu einer starken Reflexion führt. Umgekehrt weisen Materialien mit höherem spezifischen Widerstand höhere Absorptionsraten auf.

4. Beurteilung nach Oberflächenzustand

Der Unterschied in der Oberflächentemperatur eines Materials (unabhängig davon, ob es sich im festen oder flüssigen Zustand befindet) beeinflusst die Laserabsorptionsrate. Im Allgemeinen führen höhere Temperaturen oder flüssige Zustände zu höheren Laserabsorptionsraten, während niedrige Temperaturen oder feste Zustände geringere Laserabsorptionsraten aufweisen.

Wie lässt sich das Problem der Laserbearbeitung hochreflektierender Materialien lösen?

Jeder Hersteller von Lasergeräten verfügt diesbezüglich über entsprechende Gegenmaßnahmen. Raycus Laser hat beispielsweise ein vierstufiges Schutzsystem gegen hochreflektiertes Licht entwickelt, um das Problem der Laserbearbeitung hochreflektierender Materialien zu lösen. Gleichzeitig wurden verschiedene Rücklichtüberwachungsfunktionen hinzugefügt, um einen Echtzeitschutz des Lasers bei abnormaler Verarbeitung zu gewährleisten.

Laserkühler ist erforderlich, um die Stabilität der Laserleistung sicherzustellen.

Die stabile Leistung des Lasers ist ein wichtiges Bindeglied zur Gewährleistung einer hohen Laserverarbeitungseffizienz und Produktausbeute. Der Laser ist temperaturempfindlich, daher ist auch eine präzise Temperaturkontrolle unabdingbar. TEYU-Laserkühler zeichnen sich durch eine Temperaturpräzision von bis zu ±0,1 °C, eine stabile Temperaturregelung, einen dualen Temperaturregelungsmodus mit einem Hochtemperaturkreislauf zur Kühlung der Optik und einem Niedertemperaturkreislauf zur Kühlung des Lasers sowie verschiedene Alarmwarnfunktionen aus, um die Laserverarbeitungsanlage für hochreflektierende Materialien umfassend zu schützen!