Comment prévenir la déformation induite par la chaleur lors de l'usinage laser

Le traitement au laser de matériaux hautement réfléchissants, tels que le cuivre, l’or et l’aluminium, présente des défis uniques en raison de leur conductivité thermique élevée. La chaleur se disperse rapidement dans tout le matériau, élargissant la zone affectée thermiquement (ZAT), modifiant les propriétés mécaniques et entraînant souvent des bavures sur les bords et une déformation thermique. Ces problèmes peuvent compromettre la précision et la qualité globale du produit. Cependant, plusieurs stratégies peuvent atténuer efficacement ces défis thermiques.

1. Optimiser les paramètres laser

L’adoption de lasers à impulsions courtes, tels que les lasers picosecondes ou femtosecondes, peut réduire considérablement l’impact thermique. Ces impulsions ultra-courtes agissent comme des scalpels de précision, délivrant de l’énergie en rafales concentrées qui limitent la diffusion de la chaleur. Cependant, déterminer la combinaison idéale entre la puissance laser et la vitesse de balayage nécessite une expérimentation approfondie. Une puissance excessive ou une numérisation lente peuvent néanmoins provoquer une accumulation de chaleur. Un étalonnage minutieux des paramètres assure un meilleur contrôle du processus, réduisant ainsi les effets thermiques indésirables.

2. Appliquer des techniques de soutien

Refroidissement local: En utilisant refroidisseurs laser industriels  pour un refroidissement localisé, il peut dissiper rapidement la chaleur de surface et limiter la propagation de la chaleur. Alternativement, le refroidissement par air offre une solution plus douce et sans contamination, en particulier pour les matériaux délicats.

Traitement en chambre scellée: La réalisation d'un usinage laser de haute précision dans des environnements sous vide ou sous gaz inerte dans une chambre étanche réduit la conduction thermique et empêche l'oxydation, stabilisant ainsi davantage le processus.

Traitement de pré-refroidissement: L’abaissement de la température initiale du matériau avant le traitement permet d’absorber une partie de l’apport de chaleur sans dépasser les seuils de déformation thermique. Cette technique minimise la diffusion de chaleur et améliore la précision de l’usinage.

En combinant l’optimisation des paramètres laser avec des stratégies avancées de refroidissement et de traitement, les fabricants peuvent réduire efficacement la déformation thermique dans les matériaux hautement réfléchissants. Ces mesures améliorent non seulement la qualité du traitement laser, mais prolongent également la longévité des équipements et améliorent la fiabilité de la production.