Como é que podemos aumentar significativamente a absorção de energia laser no processamento de metais? Este artigo explora quatro técnicas principais: aplicação de revestimentos, utilização de pré-tratamento ótico e utilização de tratamentos de superfície mecânicos e químicos. Ao aumentar a eficiência da absorção de energia laser, estes métodos optimizam o processamento de metais, tornando-o mais eficaz e económico. Aprofunde-se nos pormenores para saber como estas técnicas podem transformar a sua abordagem ao trabalho com metais.
O principal desafio no processamento a laser de materiais metálicos é a taxa de absorção da energia laser. Para aumentar a eficiência do acoplamento da radiação laser no processamento de diferentes materiais metálicos, são normalmente utilizadas as seguintes técnicas.
O comprimento de onda do laser utilizado na irradiação de materiais metálicos é selecionado como sendo o comprimento de onda crítico. Por exemplo, Al, Au e Ti têm comprimentos de onda críticos de aproximadamente 1064 nm, 630 nm e 10000 nm, respetivamente.
Quando o comprimento de onda do feixe de laser é superior ao comprimento de onda crítico, a refletividade da superfície metálica para o feixe de laser aumenta drasticamente e a sua absorvência diminui acentuadamente, resultando na reflexão de mais de 92% do feixe de laser incidente.
O YAG laser de estado sólidoO laser de alta precisão, normalmente utilizado na microusinagem a laser, tem um comprimento de onda de 1064 nm. Neste comprimento de onda, a refletividade da maioria dos metais, tais como Al, Cu, Ni, Ag, Pt, Zn e Pb é superior a 80%.
As emissões de CO2 laser de gás, que é frequentemente utilizado no processamento laser de alta potência, tem um comprimento de onda laser de 10600 nm. Como resultado, a refletividade da maioria dos metais com este laser é superior a 90%.
Normalmente, a grafite ou o fosfato de manganês são aplicados como revestimento na superfície. Este revestimento resulta numa camada de absorção negra, que pode aumentar a taxa de absorção de 60% para 80%.
No entanto, a espessura adequada do revestimento é crucial. Se o revestimento for demasiado espesso, pode evaporar-se devido ao calor excessivo. Se for demasiado fino, pode evaporar-se completamente antes do final do processamento a laserque conduz à reflexão do metal durante a radiação laser.
A espessura do revestimento afecta a absorção e a transferência de energia luminosa para o metal através da condução de calor. Se o revestimento tiver evaporado no final do processamento a laser, esta é considerada a espessura de revestimento ideal. Este valor pode ser determinado através de testes.
Opré-tratamento ptical
O pré-tratamento ótico é uma tecnologia recente e não poluente que melhora a absorção nas superfícies dos materiais. Utiliza principalmente a combinação de laser de excímero com espetro UV e CO2 para o pós-tratamento simultâneo, resultando num aumento significativo das emissões de CO2 absorção do laser na superfície do material.
A eficácia do pré-tratamento ótico é largamente influenciada por três factores: a energia do laser, o número de impulsos do laser e as propriedades físicas do material.
O processamento ótico é uma tecnologia complexa e atualmente baseia-se sobretudo na experiência prática, sendo necessária mais investigação teórica.
São utilizadas tecnologias de pré-tratamento mecânico e químico da superfície para melhorar a taxa de absorção do laser das superfícies dos materiais.
Por exemplo, a trituração de uma superfície metálica lisa com uma mó e a corrosão de uma fina camada da superfície metálica com substâncias ácidas são os métodos mais simples tratamento de superfície métodos. No entanto, estes métodos são também os que apresentam um maior potencial de danos e poluição para as esculturas.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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