เลเซอร์ที่แพร่หลายในการตัดข้อบกพร่องและกลยุทธ์การป้องกันของพวกเขา

การตัดด้วยเลเซอร์ในขณะที่มีความแม่นยำสูงสามารถพบกับข้อบกพร่องหลายประการเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความร้อนคุณสมบัติของวัสดุหรือพารามิเตอร์ที่ไม่ตรงกัน ด้านล่างนี้เป็นข้อบกพร่องและกลยุทธ์ทั่วไปในการบรรเทาพวกเขาสังเคราะห์จากการวิจัยล่าสุดและการปฏิบัติทางอุตสาหกรรม:

1. โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) และการบิดเบือนความร้อน
- คำอธิบายข้อบกพร่อง: ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงทำให้เกิดการให้ความร้อนในท้องถิ่นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาค (เช่นการเปลี่ยนแปลงเฟส) และความเครียดจากความร้อนซึ่งนำไปสู่การแปรปรวนหรือลดความแข็งแรงของวัสดุ ตัวอย่างเช่นการตัดเลเซอร์CO₂ของเหล็ก ARMOX 500T ส่งผลให้ความลึกของความลึก 120 μmซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง
- กลยุทธ์การป้องกัน:
- การเลือกกระบวนการไฮบริด: ใช้การตัด Waterjet (AWJ) สำหรับส่วนประกอบที่สำคัญที่ต้องใช้ผลกระทบทางความร้อนน้อยที่สุดเนื่องจาก AWJ หลีกเลี่ยง HAZ ทั้งหมดผ่านการตัดเย็น
- การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์: ลดพลังงานเลเซอร์หรือเพิ่มความเร็วในการตัดเพื่อ จำกัด การสะสมความร้อน ตัวอย่างเช่นการรักษาพลังงานเลเซอร์CO₂ต่ำกว่า 3.8 kW ลดการออกซิเดชั่นตะกรันและความลึกของ HAZ
- ช่วยปรับก๊าซ: เพิ่มประสิทธิภาพออกซิเจนหรือแรงดันไนโตรเจนเพื่อกระจายความร้อน จากการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการปรับความดันแก๊สช่วยให้ 0. 055 MPa ลดความขรุขระของพื้นผิว 23%

---

2. ความขรุขระพื้นผิวและออกซิเดชัน
- คำอธิบายข้อบกพร่อง: การหลอมละลายหรือการเกิดออกซิเดชันที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการตัดจะสร้างพื้นผิวที่ขรุขระหรือชั้นออกไซด์ส่งผลกระทบต่อสุนทรียศาสตร์และการทำงาน Laser-cut armox 500T แสดงความผันผวนของความหยาบขึ้นอยู่กับพลังงานและความเร็ว
- กลยุทธ์การป้องกัน:
- การควบคุมพารามิเตอร์แบบไดนามิก: ใช้วิธีการตอบสนองพื้นผิว (RSM) เพื่อสร้างแบบจำลองการโต้ตอบระหว่างพารามิเตอร์ ตัวอย่างเช่นการเพิ่มความเร็วในการตัดเป็น 1,400 มม.\/นาทีด้วยความยาวโฟกัสที่ดีที่สุดลดความหยาบลงไปที่ 1.12 μm (ผิวคล้ายกระจก)
- การโพสต์การประมวลผล: การอบอ่อนหรือการขัดกลไกสามารถทำให้พื้นผิวเรียบ การหลอมเหลวอุณหภูมิสูงของการเคลือบHFO₂-SIO₂ปรับปรุงปริมาณสารสัมพันธ์และลดการดูดซึมซึ่งเป็นกลยุทธ์ที่ใช้กับพื้นผิวโลหะ

---

3. microcracks และ porosity
- คำอธิบายข้อบกพร่อง: การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วในวัสดุเช่น superalloys (เช่น GH4099) หรือเหล็กแข็งสามารถกระตุ้น microcracks โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตสารเติมแต่ง (เช่นการละลายเลเซอร์แบบเลือก) ข้อบกพร่องเหล่านี้ทำให้คุณสมบัติเชิงกลลดลง
- กลยุทธ์การป้องกัน:
- การรักษาด้วยความร้อนหลังการประมวลผล **: อายุโดยตรง (DA) ของ GH4099 superalloys เพิ่มความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อนและขั้นตอนการตกตะกอน 'การปรับปรุงความแข็งแรงของผลผลิตและลดการแตกหักของการแตกหัก
- การปรับแต่งพารามิเตอร์เลเซอร์: ปรับความหนาแน่นของพลังงาน (อัตราส่วนพลังงาน\/ความเร็ว) เพื่อให้แน่ใจว่าการหลอมละลายสม่ำเสมอ สำหรับกระบวนการ LPBF การตรวจสอบการปล่อยอะคูสติกแบบเรียลไทม์จะตรวจพบความผิดปกติของพูลละลายทำให้การปรับพารามิเตอร์

---

4. ความไม่ถูกต้องของมิติ
- คำอธิบายข้อบกพร่อง: การขยายตัวทางความร้อนหรือการเยื้องศูนย์ลำแสงสามารถนำไปสู่การเบี่ยงเบนจากข้อกำหนดการออกแบบเช่นความไม่สอดคล้องกันของ KERF
- กลยุทธ์การป้องกัน:
-การตรวจสอบแบบเรียลไทม์: ปรับใช้ระบบอิงภาพ (เช่นเลเซอร์สปอต orthorectification) เพื่อตรวจจับและแก้ไขการเบี่ยงเบน กล้องที่ติดตั้งด้วย UAV พร้อมการวิเคราะห์ MATLAB ได้รับการปรับขนาดรอยแตกที่แม่นยำในการตรวจสอบโครงสร้าง
- การควบคุมคุณภาพของลำแสง: ใช้กระจกที่เปลี่ยนรูปหรือเทคนิคการชดเชยเฟสเพื่อรักษาความเชื่อมโยงของลำแสง ระบบกระจกแบบ piezoelectric-actuated ช่วยลดความคมชัด X-ray speckle เป็น 0 04 เพิ่มความแม่นยำ

---

5. การยึดเกาะของตะกรัน
-คำอธิบายข้อบกพร่อง: วัสดุหลอมเหลวตกค้างละลายอีกครั้งที่ขอบตัดก่อตัวเป็นตะกรันหรือหยดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดกำลังสูง
- กลยุทธ์การป้องกัน:
- ** ช่วยเหลือการเพิ่มประสิทธิภาพก๊าซ **: ไนโตรเจนแรงดันสูงกว่าจะขับเคลื่อนวัสดุหลอมเหลวอย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับ AWJ การลดระยะห่างจากความขัดแย้งเป็น 4 มม. ลดความหยาบกร้านที่เกิดจากแรงดันน้ำ 300 MPa
-วิธีการเฉพาะวัสดุ: สำหรับวัสดุสะท้อนแสง (เช่นอลูมิเนียม) ใช้เลเซอร์พัลซิ่งเพื่อควบคุมการหลอมละลายและหลีกเลี่ยงการปล่อยอีกครั้ง

---

บทสรุป
ข้อบกพร่องในการตัดด้วยเลเซอร์สามารถบรรเทาได้ผ่านการรวมกันของการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ (เช่นการสร้างแบบจำลอง RSM), เทคนิคไฮบริด (เช่น AWJ สำหรับส่วนประกอบที่ไวต่ออันตราย) และการตรวจสอบขั้นสูง (เช่นระบบเสียงหรือภาพ) การรักษาหลังการประมวลผลเช่นการหลอมหรืออายุโดยตรงช่วยเพิ่มคุณสมบัติของวัสดุ