לייזר נפוץ לקיצוץ לייזר ואסטרטגיות המניעה שלהם

חיתוך לייזר, למרות שהוא מדויק ביותר, יכול להיתקל במספר פגמים בגלל דינמיקה תרמית, תכונות חומר או אי התאמות של פרמטרים. להלן פגמים ואסטרטגיות נפוצות להפחתתם, המסונתזים ממחקר ותרגילי תעשייה אחרונים:

1. אזור הנגוע בחום (HAZ) ועיוות תרמי
- תיאור פגמים: קורות לייזר בעלות אנרגיה גבוהה גורמות לחימום מקומי, הגורמות לשינויים מיקרו-מבניים (למשל, טרנספורמציות פאזה) ולחץ תרמי, מה שמוביל לעיוות או לחוזק חומר מופחת. לדוגמה, CO₂ חיתוך לייזר של פלדת ARMOX 500T הביא לעומק HAZ של 120 מיקרומטר, מה שעלול לפגוע ביושר מבני.
- אסטרטגיות מניעה:
- בחירת תהליכים היברידית: השתמש בחיתוך שוחק מים (AWJ) לרכיבים קריטיים הדורשים השפעה תרמית מינימלית, שכן AWJ נמנע מה- HAZ לחלוטין באמצעות חיתוך קר.
- אופטימיזציה של פרמטרים: הפחיתו את כוח הלייזר או הגברו את מהירות החיתוך כדי להגביל את הצטברות החום. לדוגמה, שמירה על כוח לייזר CO₂ מתחת ל -3.8 קילוואט ממזערת סיגים חמצון ועומק HAZ.
- סיוע בהתאמת גז: אופטימיזציה של לחץ חמצן או לחץ חנקן לניתוק חום. מחקר הראה כי התאמת לחץ הגז מסייע ל 0. 055 MPa הפחית את חספוס פני השטח ב- 23%.

---

2. חספוס פני השטח וחמצון
- תיאור פגמים: התכה או חמצון לא אחידים במהלך חיתוך יוצר משטחים מחוספסים או שכבות תחמוצת, המשפיעים על אסתטיקה ופונקציונליות. ARMOX חתוך בלייזר 500T הציג תנודות חספוס, תלוי בכוח ובמהירות.
- אסטרטגיות מניעה:
- בקרת פרמטרים דינאמית: השתמש במתודולוגיית משטח התגובה (RSM) כדי למודל אינטראקציות בין פרמטרים. לדוגמה, הגדלת מהירות החיתוך ל -1,400 מ"מ/דקה עם אורך מוקד אופטימיזציה הפחיתה את החספוס ל 1.12 מיקרומטר (גימור דמוי מראה).
- לאחר עיבוד: חישול או ליטוש מכני יכול להחליק משטחים. חישול בטמפרטורה גבוהה של ציפויי HFO₂-SiO₂ שיפר את הסטואיציומטריה והפחתת הקליטה, אסטרטגיה החלה על משטחים מתכתיים.

---

3. מיקרו -סרקים ונקבוביות
- תיאור פגמים: קירור מהיר בחומרים כמו סגסוגות -על (למשל, GH4099) או פלדות מוקשות יכולות לגרום למיקרו -סרקים, במיוחד בייצור תוספים (למשל, התכה של לייזר סלקטיבי). פגמים אלה מחלישים את התכונות המכניות.
- אסטרטגיות מניעה:
- טיפולי חום לאחר עיבוד **: הזדקנות ישירה (DA) של GH4099 סגסוגות סופר-סגסוגות שיפרה את צפיפות הניתוק והפסיקה שלבי ', שיפור חוזק התשואה והפחתת השברים הבין-גזעיים.
- עידון פרמטר לייזר: התאמת צפיפות האנרגיה (יחס כוח/מהירות) כדי להבטיח התכה אחידה. עבור תהליכי LPBF, ניטור פליטה אקוסטי בזמן אמת מגלה חריגות בריכות להמיס, ומאפשר התאמות פרמטרים.

---

4. אי דיוקים ממדיים
- תיאור פגמים: התפשטות תרמית או התאמה שגויה של קרן יכולים להוביל לסטיות ממפרט תכנון, כגון חוסר עקביות ברוחב KERF.
- אסטרטגיות מניעה:
-ניטור בזמן אמת: פרוס מערכות מבוססות תמונה (למשל, אורתורקטציה של ספוט לייזר) כדי לאתר ולתקן סטיות. מצלמות המותקנות על ידי מל"ט עם ניתוח MATLAB השיגו גודל סדק מדויק בבדיקות מבניות.
- בקרת איכות קרן: השתמש במראות מעוותות או בטכניקות פיצוי שלב כדי לשמור על קוהרנטיות קרן. מערכת מראה המופעלת על ידי פיאזואלקטרית הפחיתה ניגוד של כתם רנטגן ל- 0. 04, שיפור הדיוק.

---

5. הידבקות סיגים ויצירת דרוז
-תיאור פגמים: חומר מותך שיורי מתבגר מחדש בקצוות חתוכים, יוצר סיגים או דרוס, במיוחד בחיתוך עוצמה גבוהה.
- אסטרטגיות מניעה:
- ** סיוע לאופטימיזציה של גז **: חנקן בלחץ גבוה יותר מפלט ביעילות חומר מותך. עבור AWJ, צמצום מרחק ההתנגדות ל -4 מ"מ דוקרני חספוס שנגרמו על ידי לחץ מים של 300 מגה.
-גישות ספציפיות לחומר: לחומרים רפלקטיביים (למשל, אלומיניום), השתמשו בלייזרים פועמים כדי לשלוט על פליטת ההמסה ולהימנע מהשפעה מחודשת.

---

מַסְקָנָה
ניתן להקל על ליקויי חיתוך לייזר באמצעות שילוב של אופטימיזציה של תהליכים (למשל, דוגמנות RSM), טכניקות היברידיות (למשל, AWJ לרכיבים רגישים ל- HAZ), ומעקב מתקדם (למשל, מערכות אקוסטיות או מבוססות תמונה). טיפולים לאחר עיבוד כמו חישול או הזדקנות ישירה משפרים עוד יותר את תכונות החומר.