Steigerung der Absorption von Laserenergie in Metallen: 4 wirksame Methoden

Die größte Herausforderung bei der Laserbearbeitung von Metallwerkstoffen ist die Absorptionsrate der Laserenergie. Um die Kopplungseffizienz der Laserstrahlung bei der Bearbeitung verschiedener metallischer Werkstoffe zu verbessern, werden in der Regel die folgenden Techniken eingesetzt.

Laser-Energie-Absorption

Die Wellenlänge des Lasers, der zur Bestrahlung von Metallwerkstoffen verwendet wird, wird als kritische Wellenlänge gewählt. So haben beispielsweise Al, Au und Ti kritische Wellenlängen von etwa 1064 nm, 630 nm bzw. 10000 nm.

Wenn die Wellenlänge des Laserstrahls größer ist als die kritische Wellenlänge, wird die MetalloberflächeDas Reflexionsvermögen des Materials für den Laserstrahl steigt drastisch an und sein Absorptionsvermögen nimmt stark ab, so dass mehr als 92% des einfallenden Laserstrahls reflektiert werden.

Die YAG Festkörperlaserder in der Lasermikrobearbeitung häufig verwendet wird, hat eine Laserwellenlänge von 1064 nm. Bei dieser Wellenlänge liegt das Reflexionsvermögen der meisten Metalle wie Al, Cu, Ni, Ag, Pt, Zn und Pb über 80%.

Die CO2 Gaslaserder häufig in der Hochleistungslaserbearbeitung eingesetzt wird, hat eine Laserwellenlänge von 10600 nm. Daher ist das Reflexionsvermögen der meisten Metalle mit diesem Laser höher als 90%.

TDie Metalloberfläche ist mit einer geeigneten Beschichtung versehen, um die Absorption des einfallenden Lasers zu verbessern.

In der Regel wird Graphit oder Manganphosphat als Beschichtung auf die Oberfläche aufgebracht. Diese Beschichtung führt zu einer schwarzen Absorptionsschicht, die die Absorptionsrate um 60% bis 80% erhöhen kann.

Entscheidend ist jedoch die richtige Schichtdicke. Wenn die Beschichtung zu dick ist, kann sie durch zu große Hitze verdampfen. Ist sie zu dünn, verdampft sie möglicherweise vollständig vor dem Ende der Laserbearbeitungwas zu Metallreflexionen bei der Laserstrahlung führt.

Die Schichtdicke beeinflusst die Absorption und die Übertragung der Lichtenergie auf das Metall durch Wärmeleitung. Wenn die Schicht am Ende der Laserbearbeitung verdampft ist, gilt dies als optimale Schichtdicke. Dieser Wert kann durch Tests ermittelt werden.

Optische Vorbehandlung

Die optische Vorbehandlung ist eine neue, umweltfreundliche Technologie, die die Absorption auf Materialoberflächen verbessert. Sie nutzt in erster Linie die Kombination von Excimer-Laser mit UV-Spektrum und CO2 für die gleichzeitige Nachbehandlung, was zu einem deutlichen Anstieg der CO2 Laserabsorption auf der Materialoberfläche.

Die Wirksamkeit der optischen Vorbehandlung wird im Wesentlichen von drei Faktoren beeinflusst: der Laserenergie, der Anzahl der Laserpulse und den physikalischen Eigenschaften des Materials.

Die optische Verarbeitung ist eine komplexe Technologie, die sich derzeit hauptsächlich auf praktische Erfahrungen stützt und weitere theoretische Forschung erfordert.

MMechanische und chemische Oberflächenvorbehandlungsverfahren

Mechanische und chemische Oberflächenvorbehandlungen werden eingesetzt, um die Laserabsorptionsrate von Materialoberflächen zu verbessern.

Das Schleifen einer glatten Metalloberfläche mit einer Schleifscheibe und das Ätzen einer dünnen Schicht der Metalloberfläche mit säurehaltigen Substanzen sind zum Beispiel die einfachsten Oberflächenbehandlung Methoden. Diese Methoden bergen jedoch auch das größte Potenzial für Schäden und Verschmutzungen an Skulpturen.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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