چگونه از تغییر شکل ناشی از گرما در ماشینکاری لیزری جلوگیری کنیم

پردازش لیزری مواد با بازتابندگی بالا - مانند مس، طلا و آلومینیوم - به دلیل رسانایی حرارتی بالای آنها، چالش‌های منحصر به فردی را به همراه دارد. گرما به سرعت در سراسر ماده پخش می‌شود، منطقه متاثر از حرارت (HAZ) را بزرگ می‌کند، خواص مکانیکی را تغییر می‌دهد و اغلب منجر به ایجاد پلیسه‌های لبه‌ای و تغییر شکل حرارتی می‌شود. این مشکلات می‌توانند دقت و کیفیت کلی محصول را به خطر بیندازند. با این حال، چندین استراتژی می‌تواند به طور مؤثر این چالش‌های حرارتی را کاهش دهد.

1. بهینه‌سازی پارامترهای لیزر

استفاده از لیزرهای پالس کوتاه، مانند لیزرهای پیکوثانیه یا فمتوثانیه، می‌تواند تأثیر حرارتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این پالس‌های فوق‌العاده کوتاه مانند چاقوهای جراحی دقیق عمل می‌کنند و انرژی را در انفجارهای متمرکزی که انتشار گرما را محدود می‌کنند، منتقل می‌کنند. با این حال، تعیین ترکیب ایده‌آل قدرت لیزر و سرعت اسکن نیاز به آزمایش‌های کامل دارد. قدرت بیش از حد یا اسکن آهسته همچنان ممکن است باعث تجمع گرما شود. کالیبراسیون دقیق پارامترها، کنترل بهتر بر فرآیند را تضمین می‌کند و اثرات حرارتی ناخواسته را کاهش می‌دهد.

2. تکنیک‌های پشتیبانی را به کار ببرید

خنک‌کننده موضعی: با استفاده از چیلرهای لیزری صنعتی  برای خنک‌سازی موضعی می‌تواند به سرعت گرمای سطحی را از بین ببرد و گسترش گرما را محدود کند. از طرف دیگر، خنک‌کننده هوا، به‌ویژه برای مواد ظریف، راه‌حلی ملایم‌تر و بدون آلودگی ارائه می‌دهد.

پردازش محفظه مهر و موم شده: انجام ماشینکاری لیزری با دقت بالا در محیط‌های خلاء یا گاز بی‌اثر در یک محفظه بسته، رسانایی حرارتی را کاهش داده و از اکسیداسیون جلوگیری می‌کند و فرآیند را بیشتر تثبیت می‌کند.

عملیات پیش خنک سازی: کاهش دمای اولیه ماده قبل از پردازش، به جذب مقداری از گرمای ورودی بدون تجاوز از آستانه‌های تغییر شکل حرارتی کمک می‌کند. این تکنیک، انتشار گرما را به حداقل می‌رساند و دقت ماشینکاری را بهبود می‌بخشد.

با ترکیب بهینه‌سازی پارامترهای لیزر با استراتژی‌های پیشرفته خنک‌سازی و پردازش، تولیدکنندگان می‌توانند به طور مؤثر تغییر شکل حرارتی را در مواد بسیار بازتابنده کاهش دهند. این اقدامات نه تنها کیفیت پردازش لیزری را افزایش می‌دهد، بلکه طول عمر تجهیزات را نیز افزایش داده و قابلیت اطمینان تولید را بهبود می‌بخشد.