Как предотвратить тепловую деформацию при лазерной обработке

Лазерная обработка материалов с высокой отражающей способностью, таких как медь, золото и алюминий, представляет собой особую сложность из-за их высокой теплопроводности. Тепло быстро распространяется по материалу, увеличивая зону термического влияния (ЗТВ), изменяя механические свойства и часто приводя к образованию заусенцев на кромках и термической деформации. Эти проблемы могут снизить точность и общее качество продукции. Однако существует ряд стратегий, позволяющих эффективно снизить эти тепловые проблемы.

1. Оптимизация параметров лазера

Использование лазеров с короткими импульсами, таких как пикосекундные или фемтосекундные лазеры, может значительно снизить тепловое воздействие. Эти сверхкороткие импульсы действуют подобно прецизионным скальпелям, доставляя энергию концентрированными импульсами, ограничивающими рассеивание тепла. Однако определение идеального сочетания мощности лазера и скорости сканирования требует тщательного экспериментального исследования. Избыточная мощность или медленное сканирование могут привести к накоплению тепла. Тщательная калибровка параметров обеспечивает лучший контроль над процессом, снижая нежелательные тепловые эффекты.

2. Применяйте вспомогательные методы

Локальное охлаждение: использование промышленных лазерных охладителей для локального охлаждения позволяет быстро рассеивать тепло на поверхности и ограничивать его распространение. В качестве альтернативы, воздушное охлаждение обеспечивает более щадящее и безопасное решение, особенно для деликатных материалов.

Обработка в герметичной камере: проведение высокоточной лазерной обработки в вакууме или среде инертного газа в герметичной камере снижает теплопроводность и предотвращает окисление, что дополнительно стабилизирует процесс.

Предварительное охлаждение: снижение начальной температуры материала перед обработкой позволяет поглотить часть тепла, не превышая пороговые значения тепловой деформации. Этот метод минимизирует рассеивание тепла и повышает точность обработки.

Сочетая оптимизацию параметров лазера с передовыми стратегиями охлаждения и обработки, производители могут эффективно снижать термическую деформацию материалов с высокой отражающей способностью. Эти меры не только повышают качество лазерной обработки, но и продлевают срок службы оборудования и повышают надежность производства.