אתגרי עיבוד לייזר וקירור לייזר של חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה

תעשיית הלייזר מתקדמת במהירות, במיוחד בתחומי ייצור בקנה מידה גדול כמו 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 שתהו: 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 מדי בתוך הלייזר. סיכון זה בולט יותר עבור מוצרי לייזר סיב בעלי עוצמה גבוהה, מכיוון שעוצמת לייזר ההחזרה גבוהה משמעותית מזו של מוצרי לייזר בעלי עוצמה נמוכה. חיתוך חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה מהווה גם סיכון ללייזר, שכן אם החומר לא חודר, אור חוזר בעוצמה גבוהה חודר לתוך הלייזר וגורם נזק.

מהו חומר בעל רפלקטיביות גבוהה?

חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה הם כאלה עם קצב ספיגה נמוך ליד הלייזר עקב התנגדות קטנה ומשטח חלק יחסית. ניתן לשפוט חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה לפי 4 התנאים הבאים:

1. אם לשפוט לפי אורך גל פלט הלייזר

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

2. אם לשפוט לפי מבנה פני השטח

ככל שפני החומר חלקים יותר, כך קצב ספיגת הלייזר שלו נמוך יותר. אפילו נירוסטה יכולה להיות מחזירת אור מאוד אם היא חלקה מספיק.

3. אם לשפוט לפי התנגדות

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

4. אם לשפוט 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 גורמים לשיעורי ספיגה גבוהים יותר של לייזר, בעוד שבטמפרטורה נמוכה או מצבים מוצקים יש שיעורי ספיגה נמוכים יותר של לייזר.

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 על אור בעל ארבע רמות אנטי-השתקפות גבוהה כדי לטפל בבעיית עיבוד לייזר של חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה. במקביל, נוספו פונקציות שונות של ניטור אור חוזר כדי להבטיח הגנה בזמן אמת של הלייזר כאשר מתרחש עיבוד חריג.

צ'ילר לייזר נדרש 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 הלייזר 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 לחומר בעל רפלקטיביות גבוהה!