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 پراکنده می‌شود، منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) را بزرگ می‌کند، خواص مکانیکی را تغییر می‌دهد و اغلب منجر به ایجاد لبه‌های ناهموار 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.

۱. 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 فوق کوتاه مانند چاقوهای جراحی دقیق عمل می‌کنند و انرژی را در انفجارهای متمرکزی که انتشار گرما را محدود می‌کنند، ارائه می‌دهند. با این حال، تعیین ترکیب ایده‌آل قدرت لیزر و سرعت اسکن نیاز به آزمایش کامل دارد. قدرت بیش از حد یا اسکن آهسته هنوز هم ممکن است باعث تجمع گرما شود. کالیبراسیون دقیق پارامترها، کنترل بهتر بر فرآیند را تضمین می‌کند و اثرات حرارتی ناخواسته را کاهش می‌دهد.

۲. از تکنیک‌های پشتیبانی استفاده کنید

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

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

عملیات پیش خنک‌سازی: 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 با بازتابندگی بالا 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.