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

Quá trình xử lý bằng tia laser các vật liệu có độ phản chiếu cao như đồng, vàng và nhôm đặt ra những thách thức đặc biệt do tính dẫn nhiệt cao của chúng. Nhiệt nhanh chóng phân tán 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 làm giảm độ chính xác và chất lượng tổng thể của sản phẩm. Tuy nhiên, có 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 tia laser xung ngắn, chẳng hạn như tia laser pico giây hoặc femto giây, có thể làm giảm đáng kể tác động nhiệt. Những xung cực ngắn này hoạt động giống như dao mổ chính xác, truyền năng lượng theo từng đợt tập trung nhằm 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 cẩn thận các thông số đảm bảo kiểm soát quá trình tốt hơn, giảm thiểu các tác động 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. Ngoài ra, làm mát bằng không khí cung cấp giải pháp nhẹ nhàng hơn và không gây ô nhiễm, đặc biệt là đối với các vật liệu mỏng manh.

Xử lý buồng kín: 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 quá trình hơn nữa.

Xử lý làm mát trước: Việc hạ thấp nhiệt độ ban đầu của vật liệu trước khi xử lý 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 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 của sản xuất.