Powszechne wady cięcia lasera i ich strategie zapobiegania

Krojenie laserowe, choć bardzo precyzyjne, może napotkać kilka wad z powodu dynamiki termicznej, właściwości materialnych lub niedopasowania parametrów . poniżej są powszechnymi wadami i strategiami ich łagodzącymi, zsyntetyzowane z najnowszych badań i praktyk przemysłowych:

1. strefa dotknięta ciepłem (HAZ) i zniekształcenie termiczne
- Opis defektu: Wysokiej energii wiązki laserowe indukują zlokalizowane ogrzewanie, powodując zmiany mikrostrukturalne (E . g ., transformacje fazowe) i naprężenie termiczne, co prowadzi do wypaczenia lub zmniejszonej wytrzymałości materiału . na przykład, CO₂ cięcie laserowe Armox 500T wynikało z głębokości hazu 120 μm, potencjalnie COMPROMISS konstrukcji. integralność .
- Strategie zapobiegania:
- Wybór procesu hybrydowego: Użyj cięcia ściernego WaterJet (AWJ) dla krytycznych komponentów wymagających minimalnego wpływu termicznego, ponieważ AWJ unika całkowicie przez cięcie na zimno .
- Optymalizacja parametrów: Zmniejsz moc laserową lub zwiększ prędkość cięcia, aby ograniczyć akumulację ciepła . na przykład, utrzymując moc laserową poniżej 3 . 8 kW minimalizuje żużla utleniania i głębokość HAZ.
- Pomoc w regulacji gazu: optymalizuj ciśnienie tlenu lub azotu, aby rozproszyć ciepło . Badanie wykazało, że dostosowanie ciśnienia gazu do 0 . 055 MPa zmniejszone chropowatość powierzchni o 23%.

---

2. Szorstkość i utlenianie powierzchni
- W defekcie Opis: Nierówne topnienie lub utlenianie podczas cięcia tworzy szorstkie powierzchnie lub warstwy tlenku, wpływające na estetykę i funkcjonalność . armox 500t Wykazuje fluktuacje chropowatości w zależności od mocy i prędkości .
- Strategie zapobiegania:
- Dynamiczna kontrola parametrów: Użyj metodologii powierzchni odpowiedzi (RSM) do modelowania interakcji między parametrami ., zwiększając prędkość cięcia do 1400 mm/min z zoptymalizowaną chropowatością ogniskową do 1 . 12 μm (wykończenie lustrzane).
-Procesing: wyżarzanie lub mechaniczne polerowanie może wygładzić powierzchnie . wyżarzanie w wysokiej temperaturze powłok HFO₂-SIO₂ Poprawiona stechiometria i zmniejszona wchłanianie, strategia mającą zastosowanie do powierzchni metalowych .}

---

3. Mikrocracki i porowatość
- W defekcie Opis: Szybkie chłodzenie w materiałach takich jak superalloys (e . g ., gh4099) lub stali zahartowane mogą indukować mikrokredyty, szczególnie w producentach addytywnych (e . g ., selektywne leczenie laserowe) .
- Strategie zapobiegania:
- Po przetwarzaniu obróbki cieplnej **: Bezpośrednie starzenie się (DA) GH4099 Superalloyss Zwiększona gęstość zwichnięcia i wytrącone fazy, poprawiając granicę plastyczności i zmniejszając pęknięcia między granatem .
- Udoskonalenie parametrów laserowych: dostosuj gęstość energii (stosunek mocy/prędkości), aby zapewnić jednolite topienie . dla procesów LPBF, monitorowanie emisji akustycznej w czasie rzeczywistym wykrywa anomalie topni puli, umożliwiając regulacje parametrów .

---

4. INDACJALNE INCUACTACJE
- Opis defektu: Rozszerzenie termiczne lub niewspółosiowość wiązki może prowadzić do odchyleń od specyfikacji projektowych, takich jak niespójności szerokości KERF .
- Strategie zapobiegania:
-Monitorowanie w czasie rzeczywistym: wdrażaj systemy oparte na obrazach (e . g ., ortoryfikacja punktowa laserowa) w celu wykrycia i poprawienia odchyleń . kamery montowane na UAV z analizą Matlab osiągniętą precyzyjne rozmiary pęknięcia w inspekcjach strukturalnych .}}}}}}}
-Kontrola jakości wiązki: Użyj odkształcalnych luster lub technik kompensacji fazowej, aby utrzymać koherencję wiązki . system lustrzany aktywowany piezoelektrykiem zmniejszony kontrast plamki rentgenowskiej do 0 . 04, ulepszanie precyzji.

---

5. adhezja żużla i formacja droska
-Opis defektu: resztkowy materiał stopiony ponownie solidyfikuje krawędzie cięte, tworząc żużl lub żużel, szczególnie w cięciu o dużej mocy .
- Strategie zapobiegania:
- ** Pomoc optymalizacja gazu **: azot o wysokim ciśnieniu skutecznie wyrzuca stopiony materiał . dla AWJ, zmniejszając odległość dystansu do 4 mm skukania chropowatości spowodowane przez ciśnienie wody 300 MPa .
-Podejścia specyficzne dla materiałów: dla materiałów odblaskowych (e . g ., aluminium), użyj laserów pulsacyjnych, aby kontrolować wyrzucenie stopu i unikać ponownego rozpadu .

---

Wniosek
Wady cięcia lasera można złagodzić poprzez kombinację optymalizacji procesu (e . g ., modelowanie rsm), techniki hybrydowe (e . g ., AWJ dla komponentów z rozczucionym przez haz. Systemy akustyczne lub oparte na obrazach) . zabiegi przetwarzania, takie jak wyżarzanie lub bezpośrednie starzenie się dalsze poprawy właściwości materialnych .