אתגרי עיבוד לייזר וקירור לייזר של חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה

תעשיית הלייזר מתקדמת במהירות, במיוחד בתחומי ייצור בקנה מידה גדול כגון רכב, אלקטרוניקה, מכונות, תעופה ופלדה. תעשיות אלו אימצו טכנולוגיית עיבוד לייזר כחלופה משודרגת לשיטות עיבוד מסורתיות, ונכנסו לעידן "ייצור לייזר".

עם זאת, עיבוד לייזר של חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה, כולל חיתוך וריתוך, נותר אתגר משמעותי. דאגה זו משותפת לרוב משתמשי ציוד הלייזר שתוהה: האם ציוד הלייזר שנרכש יכול לעבד חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה? האם עיבוד לייזר של חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה דורש צ'ילר לייזר?

בעת עיבוד חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה, קיים סיכון לנזק לראש החיתוך או הריתוך וללייזר עצמו אם יש לייזר בעל רפלקטיביות גבוהה במיוחד בתוך הלייזר. סיכון זה בולט יותר עבור מוצרי לייזר סיבים בעלי עוצמה גבוהה, מכיוון שעוצמת הלייזר החוזר גבוהה משמעותית מזו של מוצרי לייזר בעלי עוצמה נמוכה. חיתוך חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה מהווה גם הוא סיכון ללייזר, שכן אם החומר לא נחדר, אור חוזר בעל עוצמה גבוהה חודר לתוך הלייזר וגורם נזק.

מהו חומר בעל רפלקטיביות גבוהה?

חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה הם כאלה בעלי קצב ספיגה נמוך ליד הלייזר עקב התנגדותם הקטנה ומשטחם החלק יחסית. ניתן לשפוט חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה לפי 4 התנאים הבאים:

1. לשפוט לפי אורך גל פלט הלייזר

חומרים שונים מציגים שיעורי ספיגה משתנים עבור לייזרים עם אורכי גל שונים. לחלקם עשויה להיות החזרה גבוהה בעוד שאחרים לא.

2. אם לשפוט לפי מבנה פני השטח

ככל שפני החומר חלקים יותר, כך קצב ספיגת הלייזר שלו נמוך יותר. אפילו פלדת אל-חלד יכולה להיות בעלת רפלקטיביות גבוהה אם היא חלקה מספיק.

3. שיפוט לפי התנגדות

חומרים בעלי התנגדות נמוכה יותר בדרך כלל בעלי שיעורי ספיגה נמוכים יותר עבור לייזרים, מה שמביא להחזרה גבוהה. לעומת זאת, חומרים בעלי התנגדות גבוהה יותר בעלי שיעורי ספיגה גבוהים יותר.

4. שיפוט לפי מצב פני השטח

ההבדל בטמפרטורת פני השטח של חומר, בין אם הוא במצב מוצק או נוזלי, משפיע על קצב ספיגת הלייזר שלו. באופן כללי, טמפרטורות גבוהות יותר או מצבי נוזל גבוהים יותר מביאות לקצבי ספיגת לייזר גבוהים יותר, בעוד שבטמפרטורה נמוכה או מצבים מוצקים יש קצבי ספיגת לייזר נמוכים יותר.

כיצד לפתור את בעיית עיבוד הלייזר של חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה?

בנוגע לבעיה זו, לכל יצרן ציוד לייזר יש אמצעי נגד מתאימים. לדוגמה, Raycus Laser תכננה מערכת הגנה בעלת ארבע רמות נגד אור בעל השתקפות גבוהה כדי לטפל בבעיית עיבוד הלייזר בחומרים בעלי השתקפות גבוהה. במקביל, נוספו פונקציות שונות של ניטור אור חוזר כדי להבטיח הגנה בזמן אמת של הלייזר כאשר מתרחש עיבוד חריג.

יש צורך במצנן לייזר כדי להבטיח את יציבות פלט הלייזר.

הפלט היציב של הלייזר הוא חוליה חשובה להבטחת יעילות עיבוד לייזר גבוהה ותפוקת מוצר. הלייזר רגיש לטמפרטורה, ולכן בקרת טמפרטורה מדויקת היא גם חיונית. צ'ילרי לייזר של TEYU כוללים דיוק טמפרטורה של עד ±0.1℃, בקרת טמפרטורה יציבה, מצב בקרת טמפרטורה כפול כאשר מעגל טמפרטורה גבוהה לקירור האופטיקה ומעגל טמפרטורה נמוכה לקירור הלייזר, ופונקציות התרעה שונות להגנה מלאה על ציוד עיבוד הלייזר עבור חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה!