Распространенные дефекты лазерной резки и их стратегии профилактики
May 01, 2025| Лазерная резка, хотя и очень точная, может столкнуться с несколькими дефектами из -за термической динамики, свойств материала или несоответствий параметров . ниже являются общими дефектами и стратегиями для их смягчения, синтезируемые из недавних исследований и промышленных практик:
1. Затронутая тепловая зона (HAZ) и тепловое искажение
- Описание дефекта: высокоэнергетические лазерные лучи вызывают локализованное нагрев, вызывая микроструктурные изменения (e . g ., фазовые преобразования) и тепловое напряжение, что приводит к деформации или уменьшению прочности материала . Например, составной нарезка из стали Armox 500T, обладающая глубинными, неяртированными стильными стильными, модными, нагрузкой на основе. .
- Стратегии профилактики:
- Выбор гибридного процесса: Используйте абразивный ватер
- Оптимизация параметров: уменьшить мощность лазера или увеличить скорость резки, чтобы ограничить накопление тепла . Например, поддержание мощности лазера CO₂ ниже 3 . 8 кВт минимизирует окисляющий шлан и глубину HAC.
- Помощь по регулировке газа: оптимизируют давление кислорода или азота, чтобы рассеять тепло .. Исследование показало, что регулировка давления осторожного газа до 0 . 055 МПа пониженной шероховатости поверхности на 23%.
---
2. шероховатость поверхности и окисление
- Описание дефекта: неравномерное плавление или окисление во время резки создает грубые поверхности или слои оксидных слоев, что влияет на эстетику и функциональность . Laser-Cut Armox 500T демонстрировала колебания шероховатости в зависимости от мощности и скорости.}
- Стратегии профилактики:
- Динамический контроль параметров: используйте методологию поверхности ответа (RSM) для моделирования взаимодействий между параметрами ., например, увеличивая скорость резки до 1400 мм/мин с оптимизированной фокусной длиной, снижающей шероховатость до 1 . 12 мкм (зеркальная отделка).
-Пост-обработка: отжиг или механическая полировка может гладкие поверхности . Высокотемпературный отжиг покрытий HFO₂-SIO₂ улучшал стехиометрию и уменьшенное поглощение, стратегия, применимая к металлическим поверхностям.}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
---
3. микротрещины и пористость
- Описание дефекта: быстрое охлаждение в таких материалах, как суперслюи (e . g ., gh4099) или закаленные стали могут индуцировать микротрещины, особенно в аддитивном производстве (e. g ., селективные мели .
- Стратегии профилактики:
- Постобработка термообработки **: прямое старение (DA) GH4099 Superalloys повышает плотность дислокации и осажденные «фазы», повышение уровня выхода и снижение межгранулярных переломов .
- Уточнение параметра лазерного параметра: отрегулировать плотность энергии (соотношение мощности/скорости), чтобы обеспечить равномерное плавление . для процессов LPBF, мониторинг акустического излучения в реальном времени обнаруживает аномалии пула расплава, что позволяет регулировать параметры.
---
4. размерные неточности
- Описание дефекта: тепловое расширение или смещение луча могут привести к отклонению от конструктивных спецификаций, таких как несоответствия ширины Kerf .
- Стратегии профилактики:
-Мониторинг в реальном времени: развертывание систем на основе изображений (e . g ., лазерная точечная орторектификация) для обнаружения и правильных отклонений ., установленных на UAV, с помощью анализа MATLAB
-Контроль качества луча: используйте деформируемые зеркала или методы компенсации фазы для поддержания когерентности пучка . Пьезоэлектрик-активированная зеркальная система уменьшенная контрастность с точностью повышения рентгеновских лучей.
---
5. Адгезия шлака и образование Dross
-Описание дефекта: остаточный расплавленный материал повторно выливает по краям, образуя шлак или дрос, особенно в мощной резке .
- Стратегии профилактики:
- ** Помощь оптимизации газа **: азот с более высоким давлением эффективно выпускает расплавленный материал . для AWJ, снижая расстояние противостояния до 4 мм смягченных всплесков шероховатости, вызванных давлением воды 300 МПа .
-Подходы, специфичные для материала: для отражающих материалов (e . g ., алюминия) используйте импульсные лазеры, чтобы контролировать выброс расплава и избежать повторного отложения .
---
Заключение
Дефекты режущих лазеров могут быть смягчены с помощью комбинации оптимизации процесса (e . g ., моделирования RSM), гибридных методов (e . g {{3}, AWJ для HAS-чувствительных компонентов), и Advanced Monitoring (e {5}, awj}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} Системы на основе акустических или изображений) . постопроцессионные обработки, такие как отжиг или прямое старение. Дальнейшее улучшение свойств материала .