Améliorer l'absorption de l'énergie laser dans les métaux : 4 méthodes efficaces

Le principal défi du traitement laser des matériaux métalliques est le taux d'absorption de l'énergie laser. Pour améliorer l'efficacité du couplage du rayonnement laser dans le traitement de différents matériaux métalliques, les techniques suivantes sont couramment employées.

La longueur d'onde du laser utilisé pour irradier les matériaux métalliques est choisie pour être la longueur d'onde critique. Par exemple, Al, Au et Ti ont des longueurs d'onde critiques d'environ 1064 nm, 630 nm et 10000 nm, respectivement.

Lorsque la longueur d'onde du faisceau laser est supérieure à la longueur d'onde critique, la réflectivité de la surface métallique vis-à-vis du faisceau laser augmente considérablement et son absorptivité diminue fortement, de sorte que plus de 92% du faisceau laser incident sont réfléchis.

Le YAG laser à semi-conducteurscouramment utilisé pour le micro-usinage laser, a une longueur d'onde laser de 1064 nm. À cette longueur d'onde, la réflectivité de la plupart des métaux tels que Al, Cu, Ni, Ag, Pt, Zn et Pb est supérieure à 80%.

Les émissions de CO₂ laser à gazqui est fréquemment utilisé dans le traitement par laser à haute puissance, a une longueur d'onde de 10600 nm. Par conséquent, la réflectivité de la plupart des métaux avec ce laser est supérieure à 90%.

TLa surface métallique est recouverte d'un revêtement approprié afin d'améliorer l'absorption du laser incident.

Généralement, du graphite ou du phosphate de manganèse est appliqué comme revêtement sur la surface. Ce revêtement produit une couche d'absorption noire, qui peut augmenter le taux d'absorption de 60% à 80%.

Cependant, l'épaisseur appropriée du revêtement est cruciale. Si le revêtement est trop épais, il risque de s'évaporer sous l'effet d'une chaleur excessive. S'il est trop fin, il risque de s'évaporer complètement avant la fin de l'opération. traitement au laserce qui entraîne une réflexion du métal lors de l'émission du laser.

L'épaisseur du revêtement influe sur l'absorption et le transfert de l'énergie lumineuse au métal par conduction thermique. Si le revêtement s'est évaporé à la fin du traitement au laser, on considère qu'il s'agit de l'épaisseur optimale du revêtement. Cette valeur peut être déterminée par des essais.

Oprétraitement vertical

Le prétraitement optique est une technologie récente et non polluante qui améliore l'absorption sur les surfaces des matériaux. Elle utilise principalement la combinaison d'un laser excimer à spectre UV et d'une lampe à CO₂ pour le post-traitement simultané, ce qui a entraîné une augmentation significative des émissions de CO₂ l'absorption du laser sur la surface du matériau.

L'efficacité du prétraitement optique est largement influencée par trois facteurs : l'énergie du laser, le nombre d'impulsions laser et les propriétés physiques du matériau.

Le traitement optique est une technologie complexe qui repose actuellement essentiellement sur l'expérience pratique et nécessite des recherches théoriques supplémentaires.

MTechnologie de prétraitement mécanique et chimique des surfaces

Les technologies de prétraitement mécanique et chimique des surfaces sont utilisées pour améliorer le taux d'absorption du laser par les surfaces des matériaux.

Par exemple, la rectification d'une surface métallique lisse à l'aide d'une meule et la corrosion d'une fine couche de la surface métallique à l'aide de substances acides sont les méthodes les plus simples. traitement de surface méthodes. Cependant, ces méthodes sont aussi celles qui présentent le plus grand potentiel de dommages et de pollution pour les sculptures.