Aumento da absorção de energia do laser em metais: 4 métodos eficazes

O principal desafio no processamento a laser de materiais metálicos é a taxa de absorção de energia do laser. Para aumentar a eficiência do acoplamento da radiação do laser no processamento de diferentes materiais metálicos, as seguintes técnicas são comumente empregadas.

O comprimento de onda do laser usado na irradiação de materiais metálicos é selecionado para ser 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, respectivamente.

Quando o comprimento de onda do feixe de laser é maior do que o comprimento de onda crítico, a refletividade da superfície metálica para o feixe de laser aumenta drasticamente e sua absortividade diminui drasticamente, fazendo com que mais de 92% do feixe de laser incidente seja refletido.

O YAG laser de estado sólidoO laser de alta precisão, comumente usado em microusinagem a laser, tem um comprimento de onda de 1064 nm. Nesse comprimento de onda, a refletividade da maioria dos metais, como Al, Cu, Ni, Ag, Pt, Zn e Pb, é superior a 80%.

O CO₂ laser de gásque é frequentemente usado no processamento a laser de alta potência, tem um comprimento de onda de 10600 nm. Como resultado, a refletividade da maioria dos metais com esse laser é maior que a do 90%.

TA superfície do metal é coberta com um revestimento adequado para melhorar a absorção do laser incidente.

Normalmente, o grafite ou o fosfato de manganês é aplicado como um revestimento na superfície. Esse revestimento resulta em uma camada de absorção preta, que pode aumentar a taxa de absorção de 60% a 80%.

Entretanto, a espessura adequada do revestimento é fundamental. Se o revestimento for muito espesso, ele poderá evaporar devido ao calor excessivo. Se for muito fino, poderá evaporar completamente antes do final da processamento a laserlevando à reflexão do metal durante a radiação do laser.

A espessura do revestimento afeta a absorção e a transferência de energia luminosa para o metal por meio da condução de calor. Se o revestimento tiver evaporado no final do processamento a laser, essa é considerada a espessura ideal do revestimento. Esse valor pode ser determinado por meio de testes.

Opré-tratamento óptico

O pré-tratamento óptico é uma tecnologia recente e não poluente que aumenta a absorção nas superfícies dos materiais. Ela emprega principalmente a combinação de laser de excímero com espectro de UV e CO₂ para o pós-tratamento simultâneo, resultando em um aumento significativo no CO₂ absorção do laser na superfície do material.

A eficácia do pré-tratamento óptico é amplamente influenciada por três fatores: a energia do laser, o número de pulsos do laser e as propriedades físicas do material.

O processamento óptico é uma tecnologia complexa e atualmente se baseia principalmente na experiência prática, com a necessidade de mais pesquisas teóricas.

Mtecnologia de pré-tratamento mecânico e químico de superfícies

As tecnologias de pré-tratamento mecânico e químico da superfície são utilizadas para aumentar a taxa de absorção do laser das superfícies dos materiais.

Por exemplo, esmerilhar uma superfície metálica lisa usando um rebolo e corroer uma fina camada da superfície metálica com substâncias ácidas são os métodos mais simples tratamento de superfície métodos. No entanto, esses métodos também são os que têm o maior potencial de causar danos e poluição às esculturas.