Cách ngăn ngừa biến dạng do nhiệt trong gia công bằng laser

Việc xử lý laser các vật liệu có độ phản xạ cao—chẳng hạn như đồng, vàng và nhôm—đặt ra những thách thức đặc thù do độ dẫn nhiệt cao của chúng. Nhiệt phân tán nhanh chóng khắp vật liệu, làm mở rộng vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ), làm thay đổi các đặc tính cơ học và thường dẫn đến các gờ cạnh và biến dạng nhiệt. Những vấn đề này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác và chất lượng tổng thể của sản phẩm. Tuy nhiên, một số chiến lược có thể giảm thiểu hiệu quả những thách thức về nhiệt này.

1. Tối ưu hóa các thông số Laser

Việc sử dụng laser xung ngắn, chẳng hạn như laser pico giây hoặc femto giây, có thể giảm đáng kể tác động nhiệt. Các xung cực ngắn này hoạt động như dao mổ chính xác, truyền năng lượng theo từng đợt tập trung, hạn chế sự khuếch tán nhiệt. Tuy nhiên, việc xác định sự kết hợp lý tưởng giữa công suất laser và tốc độ quét đòi hỏi phải thử nghiệm kỹ lưỡng. Công suất quá cao hoặc quét chậm vẫn có thể gây tích tụ nhiệt. Việc hiệu chuẩn các thông số cẩn thận sẽ giúp kiểm soát quy trình tốt hơn, giảm thiểu các hiệu ứng nhiệt không mong muốn.

2. Áp dụng các kỹ thuật hỗ trợ

Làm mát cục bộ: Sử dụng máy làm lạnh laser công nghiệp để làm mát cục bộ có thể nhanh chóng tản nhiệt bề mặt và hạn chế sự lan truyền nhiệt. Mặt khác, làm mát bằng không khí mang lại giải pháp nhẹ nhàng hơn và không gây ô nhiễm, đặc biệt là đối với các vật liệu mỏng manh.

Xử lý buồng kín: Thực hiện gia công bằng laser có độ chính xác cao trong môi trường chân không hoặc khí trơ bên trong buồng kín giúp giảm dẫn nhiệt và ngăn ngừa quá trình oxy hóa, từ đó ổn định quy trình hơn nữa.

Xử lý làm mát trước: Việc hạ thấp nhiệt độ ban đầu của vật liệu trước khi gia công giúp hấp thụ một phần nhiệt lượng đầu vào mà không vượt quá ngưỡng biến dạng nhiệt. Kỹ thuật này giảm thiểu sự khuếch tán nhiệt và cải thiện độ chính xác gia công.

Bằng cách kết hợp tối ưu hóa thông số laser với các chiến lược làm mát và xử lý tiên tiến, các nhà sản xuất có thể giảm thiểu hiệu quả biến dạng nhiệt trong các vật liệu có độ phản xạ cao. Những biện pháp này không chỉ nâng cao chất lượng xử lý laser mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị và cải thiện độ tin cậy sản xuất.