De absorptie van laserenergie in metalen verhogen: 4 effectieve methoden

De belangrijkste uitdaging bij het bewerken van metalen met een laser is de absorptiesnelheid van laserenergie. Om de efficiëntie van de laserkoppeling te verbeteren bij het verwerken van verschillende metalen, worden de volgende technieken vaak gebruikt.

De golflengte van de laser die gebruikt wordt bij het bestralen van metalen materialen wordt gekozen als de kritische golflengte. Al, Au en Ti hebben bijvoorbeeld een kritische golflengte van respectievelijk ongeveer 1064 nm, 630 nm en 10000 nm.

Wanneer de golflengte van de laserstraal groter is dan de kritische golflengte, neemt het reflectievermogen van het metaaloppervlak voor de laserstraal sterk toe en het absorptievermogen sterk af, waardoor meer dan 92% van de invallende laserstraal gereflecteerd wordt.

De YAG vastestoflaserdie vaak gebruikt wordt bij lasermicromachining, heeft een lasergolflengte van 1064 nm. Bij deze golflengte is de reflectiviteit van de meeste metalen zoals Al, Cu, Ni, Ag, Pt, Zn en Pb meer dan 80%.

De CO₂ gaslaserdie vaak gebruikt wordt bij hoogvermogen laserbewerking, heeft een lasergolflengte van 10600 nm. Hierdoor is de reflectiviteit van de meeste metalen met deze laser meer dan 90%.

Tet metaaloppervlak wordt bedekt met een geschikte coating om de absorptie van de invallende laser te verbeteren.

Meestal wordt grafiet of mangaanfosfaat als coating op het oppervlak aangebracht. Deze coating resulteert in een zwarte absorptielaag die de absorptiesnelheid met 60% tot 80% kan verhogen.

De juiste dikte van de coating is echter cruciaal. Als de coating te dik is, kan deze verdampen door overmatige hitte. Als de coating te dun is, kan deze volledig verdampen voor het einde van de levensduur. laserbewerkingwat leidt tot metaalreflectie tijdens laserstraling.

De laagdikte beïnvloedt de absorptie en overdracht van lichtenergie naar het metaal door warmtegeleiding. Als de coating aan het einde van de laserbewerking is verdampt, wordt dit beschouwd als de optimale dikte van de coating. Deze waarde kan worden bepaald door te testen.

Optische voorbehandeling

Optische voorbehandeling is een recente, niet-vervuilende technologie die de absorptie op materiaaloppervlakken verbetert. Het maakt voornamelijk gebruik van de combinatie van excimerlaser met UV-spectrum en CO₂ voor gelijktijdige nabehandeling, wat resulteerde in een aanzienlijke toename van de CO₂ laserabsorptie op het materiaaloppervlak.

De effectiviteit van optische voorbehandeling wordt grotendeels beïnvloed door drie factoren: laserenergie, het aantal laserpulsen en de fysische eigenschappen van het materiaal.

Optische verwerking is een complexe technologie en berust momenteel vooral op praktische ervaring, met behoefte aan verder theoretisch onderzoek.

Mechanische en chemische oppervlaktevoorbehandelingstechnologie

Mechanische en chemische oppervlaktebehandelingstechnologieën worden gebruikt om de laserabsorptiesnelheid van materiaaloppervlakken te verhogen.

Zo zijn het slijpen van een glad metalen oppervlak met een slijpschijf en het corroderen van een dunne laag van het metalen oppervlak met zure stoffen de meest voor de hand liggende methoden. oppervlaktebehandeling methoden. Dit zijn echter ook de methodes met het grootste risico op beschadiging en vervuiling van de sculpturen.