عيوب قطع الليزر السائدة واستراتيجيات الوقاية الخاصة بهم

إن قطع الليزر ، على الرغم من أنه دقيق للغاية ، يمكن أن يواجه العديد من العيوب بسبب الديناميات الحرارية أو خصائص المواد أو عدم تطابق المعلمات. فيما يلي عيوب واستراتيجيات شائعة للتخفيف من ذلك ، تم تصنيعها من الممارسات البحثية والممارسات الصناعية الحديثة:

1. المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) والتشويه الحراري
- الوصف العيب: تحفز عوارض الليزر عالية الطاقة التدفئة الموضعية ، مما يسبب التغيرات المجهرية (على سبيل المثال ، تحولات الطور) والإجهاد الحراري ، مما يؤدي إلى تشويه أو انخفاض قوة المادة. على سبيل المثال ، أسفر قطع ليزر CO₂ من الصلب ARMOX 500T في أعماق HAZ البالغة 120 ميكرون ، مما قد يعرض النزاهة الهيكلية.
- استراتيجيات الوقاية:
- اختيار العملية الهجينة: استخدام قطع WaterJet الكاشطة (AWJ) للمكونات الحرجة التي تتطلب الحد الأدنى من التأثير الحراري ، حيث تتجنب AWJ الخطر بالكامل من خلال القطع الباردة.
- تحسين المعلمة: تقليل طاقة الليزر أو زيادة سرعة القطع للحد من تراكم الحرارة. على سبيل المثال ، الحفاظ على طاقة ليزر CO₂ أقل من 3.8 كيلو واط يقلل من خبث الأكسدة وعمق HAZ.
- مساعدة في تعديل الغاز: تحسين ضغط الأكسجين أو النيتروجين لتبديد الحرارة. أظهرت دراسة أن ضبط ضغط الغاز يساعد على {1}}. 055 ميجا باسكال تقليل خشونة السطح بنسبة 23 ٪.

---

2. خشونة السطح والأكسدة
- الوصف العيب: يخلق ذوبان أو أكسدة غير متساوٍ أثناء القطع أسطحًا خشنة أو طبقات أكسيد ، مما يؤثر على جماليات ووظائف. أظهرت Armox 500t ليزر تقلبات خشونة اعتمادًا على الطاقة والسرعة.
- استراتيجيات الوقاية:
- التحكم في المعلمة الديناميكية: استخدم منهجية سطح الاستجابة (RSM) لنموذج التفاعلات بين المعلمات. على سبيل المثال ، زادت سرعة القطع إلى 1400 مم\/دقيقة مع طول البؤرة المحسّن إلى تقليل الخشونة إلى 1.12 ميكرون (النهاية التي تشبه المرآة).
- ما بعد المعالجة: يمكن أن ينعم الصلب أو التلميع الميكانيكي الأسطح. أدى الصلب ذو درجة حرارة عالية من الطلاء HFO₂-SIO₂ إلى تحسين قياس المتكافئ وتقليل الامتصاص ، وهي استراتيجية قابلة للتطبيق على الأسطح المعدنية.

---

3. microcracks ومسامية
- الوصف العيب: يمكن للتبريد السريع في مواد مثل Superalloys (على سبيل المثال ، GH4099) أو الفولاذ الصلبة أن يحفز microcracks ، وخاصة في التصنيع الإضافي (على سبيل المثال ، ذوبان الليزر الانتقائي). هذه العيوب تضعف الخواص الميكانيكية.
- استراتيجيات الوقاية:
- علاجات حرارة ما بعد المعالجة **: الشيخوخة المباشرة (DA) من GH4099 Superalloys عززت كثافة الخلع ومراسلة "، تحسين قوة العائد وتقليل الكسور بين الخلايا.
- تحسين معلمة الليزر: ضبط كثافة الطاقة (نسبة الطاقة\/السرعة) لضمان ذوبان موحد. بالنسبة لعمليات LPBF ، يكتشف مراقبة الانبعاثات الصوتية في الوقت الحقيقي حالات الشذوذ ، مما يتيح تعديلات المعلمات.

---

4. عدم دقة الأبعاد
- الوصف العيب: يمكن أن يؤدي التوسع الحراري أو اختلال الشعاع إلى انحرافات عن مواصفات التصميم ، مثل تناقضات عرض KERF.
- استراتيجيات الوقاية:
-المراقبة في الوقت الفعلي: نشر أنظمة قائمة على الصور (على سبيل المثال ، تقويم الأسنان بالليزر) لاكتشاف الانحرافات وتصحيحها. حققت الكاميرات المثبتة على الطائرات بدون طيار مع تحليل MATLAB تغيير حجم الكراك الدقيق في عمليات التفتيش الهيكلية.
- مراقبة جودة الشعاع: استخدم مرايا قابلة للتشوه أو تقنيات تعويض الطور للحفاظ على تماسك الشعاع. خفض نظام المرآة piezoelectric-actuged تقليل تباين بقعة الأشعة السينية مع 0. 04 ، تعزيز الدقة.

---

5. التصاق الخبث وتكوين الخبث
-الوصف العيب: إعادة تسميع المواد المنصهرة المتبقية في الحواف المقطوعة ، وتشكيل الخبث أو الخبث ، وخاصة في قطع الطاقة العالية.
- استراتيجيات الوقاية:
- ** مساعدة تحسين الغاز **: النيتروجين ذي الضغط العالي يخرج بشكل فعال المادة المنصهرة. بالنسبة إلى AWJ ، تقليل مسافة المواجهة إلى ارتفاع الخشونة المريح 4 ملم الناتج عن ضغط الماء 300 ميجا باسكال.
-الأساليب الخاصة بالمواد: بالنسبة للمواد العاكسة (على سبيل المثال ، الألومنيوم) ، استخدم الليزر النبضي للتحكم في طرد الذوبان وتجنب إعادة الترسيب.

---

خاتمة
يمكن تخفيف عيوب قطع الليزر من خلال مزيج من تحسين العمليات (على سبيل المثال ، نمذجة RSM) ، والتقنيات الهجينة (على سبيل المثال ، AWJ للمكونات الحساسة للضرب) ، والمراقبة المتقدمة (مثل الأنظمة الصوتية أو القائمة على الصور). علاجات ما بعد المعالجة مثل الصلب أو الشيخوخة المباشرة تعزز خصائص المواد.