Come prevenire la deformazione indotta dal calore nella lavorazione laser

La lavorazione laser di materiali altamente riflettenti, come rame, oro e alluminio, presenta sfide particolari a causa della loro elevata conduttività termica. Il calore si disperde rapidamente nel materiale, ampliando la zona termicamente alterata (ZTA), alterando le proprietà meccaniche e spesso causando sbavature sui bordi e deformazioni termiche. Questi problemi possono compromettere la precisione e la qualità complessiva del prodotto. Tuttavia, diverse strategie possono mitigare efficacemente queste sfide termiche.

1. Ottimizzare i parametri laser

L'adozione di laser a impulsi brevi, come i laser a picosecondi o a femtosecondi, può ridurre significativamente l'impatto termico. Questi impulsi ultrabrevi agiscono come bisturi di precisione, erogando energia in impulsi concentrati che limitano la diffusione del calore. Tuttavia, determinare la combinazione ideale tra potenza laser e velocità di scansione richiede una sperimentazione approfondita. Una potenza eccessiva o una scansione lenta possono comunque causare accumulo di calore. Un'attenta calibrazione dei parametri garantisce un migliore controllo del processo, riducendo gli effetti termici indesiderati.

2. Applicare tecniche di supporto

Raffreddamento localizzato: l'utilizzo di refrigeratori laser industriali per il raffreddamento localizzato può dissipare rapidamente il calore superficiale e limitarne la diffusione. In alternativa, il raffreddamento ad aria offre una soluzione più delicata e priva di contaminazioni, soprattutto per materiali delicati.

Lavorazione in camera sigillata: l'esecuzione di lavorazioni laser ad alta precisione in ambienti sotto vuoto o con gas inerte all'interno di una camera sigillata riduce la conduzione termica e previene l'ossidazione, stabilizzando ulteriormente il processo.

Trattamento di pre-raffreddamento: abbassare la temperatura iniziale del materiale prima della lavorazione aiuta ad assorbire parte del calore in ingresso senza superare le soglie di deformazione termica. Questa tecnica riduce al minimo la diffusione del calore e migliora la precisione di lavorazione.

Combinando l'ottimizzazione dei parametri laser con strategie avanzate di raffreddamento e lavorazione, i produttori possono ridurre efficacemente la deformazione termica nei materiali altamente riflettenti. Queste misure non solo migliorano la qualità della lavorazione laser, ma prolungano anche la longevità delle apparecchiature e migliorano l'affidabilità della produzione.