Những thách thức của quá trình xử lý bằng laser và làm mát bằng laser đối với vật liệu có độ phản xạ cao

Ngành công nghiệp laser đang phát triển nhanh chóng, đặc biệt là trong các lĩnh vực sản xuất quy mô lớn như ô tô, điện tử, máy móc, hàng không và thép. Các ngành công nghiệp này đã áp dụng công nghệ gia công laser như một giải pháp thay thế nâng cấp cho các phương pháp gia công truyền thống, bước vào kỷ nguyên "sản xuất laser".

Tuy nhiên, việc xử lý laser các vật liệu có độ phản xạ cao, bao gồm cắt và hàn, vẫn là một thách thức đáng kể. Mối quan tâm này cũng được hầu hết người dùng thiết bị laser chia sẻ, những người thắc mắc: Liệu thiết bị laser đã mua có thể xử lý được các vật liệu có độ phản xạ cao không? Việc xử lý laser các vật liệu có độ phản xạ cao có cần máy làm lạnh laser không?

Khi gia công vật liệu có độ phản xạ cao, có nguy cơ làm hỏng đầu cắt hoặc đầu hàn và bản thân laser nếu có tia laser phản xạ quá mức vào bên trong laser. Nguy cơ này rõ rệt hơn đối với các sản phẩm laser sợi quang công suất cao, vì công suất của tia laser phản xạ cao hơn đáng kể so với các sản phẩm laser công suất thấp. Việc cắt vật liệu có độ phản xạ cao cũng gây nguy hiểm cho laser, vì nếu vật liệu không được xuyên qua, ánh sáng phản xạ công suất cao sẽ đi vào bên trong laser, gây hư hỏng.

Vật liệu phản xạ cao là gì?

Vật liệu có độ phản xạ cao là vật liệu có tỷ lệ hấp thụ thấp gần tia laser do điện trở suất nhỏ và bề mặt tương đối nhẵn. Vật liệu có độ phản xạ cao có thể được đánh giá dựa trên 4 điều kiện sau:

1. Đánh giá theo bước sóng đầu ra của laser

Các vật liệu khác nhau có tỷ lệ hấp thụ khác nhau đối với tia laser có bước sóng đầu ra khác nhau. Một số có thể có độ phản xạ cao trong khi một số khác thì không.

2. Đánh giá theo cấu trúc bề mặt

Bề mặt vật liệu càng mịn thì tỷ lệ hấp thụ tia laser càng thấp. Ngay cả thép không gỉ cũng có thể có độ phản xạ cao nếu đủ mịn.

3. Đánh giá bằng điện trở suất

Vật liệu có điện trở suất thấp hơn thường có tỷ lệ hấp thụ tia laser thấp hơn, dẫn đến phản xạ cao. Ngược lại, vật liệu có điện trở suất cao hơn có tỷ lệ hấp thụ cao hơn.

4. Đánh giá theo trạng thái bề mặt

Sự chênh lệch nhiệt độ bề mặt của vật liệu, dù ở trạng thái rắn hay lỏng, đều ảnh hưởng đến tốc độ hấp thụ laser. Nhìn chung, nhiệt độ cao hơn hoặc trạng thái lỏng dẫn đến tốc độ hấp thụ laser cao hơn, trong khi nhiệt độ thấp hơn hoặc trạng thái rắn có tốc độ hấp thụ laser thấp hơn.

Làm thế nào để giải quyết vấn đề xử lý laser của vật liệu có độ phản xạ cao?

Về vấn đề này, mỗi nhà sản xuất thiết bị laser đều có biện pháp ứng phó tương ứng. Ví dụ, Raycus Laser đã thiết kế hệ thống bảo vệ bốn cấp độ chống phản xạ ánh sáng cao để giải quyết vấn đề xử lý laser trên vật liệu có độ phản xạ cao. Đồng thời, nhiều chức năng giám sát phản xạ ánh sáng khác nhau đã được bổ sung để đảm bảo bảo vệ laser theo thời gian thực khi xảy ra hiện tượng xử lý bất thường.

Cần có máy làm lạnh laser để đảm bảo độ ổn định của đầu ra laser.

Đầu ra ổn định của laser là một yếu tố quan trọng đảm bảo hiệu suất xử lý laser cao và năng suất sản phẩm. Laser rất nhạy cảm với nhiệt độ, vì vậy việc kiểm soát nhiệt độ chính xác cũng rất quan trọng. Máy làm lạnh laser TEYU có độ chính xác nhiệt độ lên đến ±0,1℃, kiểm soát nhiệt độ ổn định, chế độ kiểm soát nhiệt độ kép, mạch nhiệt độ cao để làm mát quang học và mạch nhiệt độ thấp để làm mát laser, cùng nhiều chức năng cảnh báo khác nhau để bảo vệ toàn diện thiết bị xử lý laser cho vật liệu có độ phản xạ cao!