В производството на синтерован метал качеството на рязане е от решаващо значение за представянето на крайния продукт. Сред различните методи на рязане лазерното рязане се отличава със своята висока прецизност, без{1}}контактен характер и гъвкавост.
Въпреки това, когато режат порести метални материали като титанов или никелов филц, традиционните лазери с непрекъснати-вълни са склонни към прекомерно влагане на топлина, което води до топене на ръбовете, образуване на преработен слой и дори запушване на порите. Това сериозно компрометира пропускливостта, каталитичната активност или ефективността на филтриране на материала.
Тази статия разглежда усъвършенствани лазерни процеси и технологии, които основно се справят с това предизвикателство.
1. Основна причина: Защо се случва топенето на ръбовете?
Разбирането на причината е ключът към намирането на решение. Същността на топенето на ръба е "прегряване".
Ефект на натрупване на топлина: Металният филц се състои от свързани помежду си влакна. Въпреки че неговата топлопроводимост е по-добра от полимерния филц, неговата три-измерна пореста структура води до прекъснати пътища на топлопроводимост и по-нисък топлинен капацитет в сравнение с твърдите метални листове. Непрекъснатото подаване на енергия от CW лазер кара топлината да се натрупва бързо в зоната на рязане-надвишавайки точката на топене на материала-преди да може да дифундира в насипния материал.
Характеристики на материала: Титанът и никелът са реактивни метали, като титанът има висок афинитет към кислорода и азота. При високи температури изрязаните ръбове се подлагат на окисление и нитриране, образувайки твърди и крехки слоеве от съединение. Това е придружено от повторно -втвърдяване на разтопения материал, което разрушава оригиналната структура на влакната и порьозността.
2. Решението: Технологичен скок от "Непрекъснат" към "Импулсен"
Основният принцип е да се намали общата входяща топлина и да се осигури достатъчно "време за охлаждане" на материала. Това се постига основно чрез две ключови технологии:
►1. Възприемане на импулсни влакнести лазери – основното решение
За разлика от лазерите с непрекъснати-вълни, импулсните лазери излъчват „лазерни импулси“ с много високи честоти и изключително кратко времетраене (нива от наносекунди, пикосекунди или дори фемтосекунди). Всеки импулс създава малка точка на аблация или изпарение, докато по време на интервала между импулсите материалът се охлажда достатъчно.
►2. Оптимизиране на помощния газ – незаменим синергичен елемент
Помощният газ играе двойна роля при лазерното рязане: изхвърля разтопен материал и участва в химични реакции. Изборът на газ е особено критичен за -податливи на окисление материали като титанов и никелов филц.
Предпочитан избор: инертни газове с висока-чистота (напр. аргон, аргон)
Функция: Създава защитна атмосфера, като ефективно изолира рязания ръб от кислород и азот, за да предотврати химически реакции при високи температури. Едновременно с това високо{1}}скоростният газов поток незабавно отстранява изпарен или минимално разтопен материал от прореза, предотвратявайки повторното-отлагане и втвърдяване по ръбовете на влакната.
Използвайте с повишено внимание: Кислород/сгъстен въздух
Докато кислородното рязане на въглеродна стомана увеличава скоростта чрез екзотермична реакция, за титан и никел, то причинява силно окисляване на срязания ръб, образувайки дебел, крехък оксиден слой, придружен от значително топене, и трябва стриктно да се избягва.
3. Контрол на ключовите параметри на процеса: Постигане на прецизност "микрохирургия"
Дори при импулсен лазер и инертен газ, настройките на параметрите са последната стъпка, определяща успеха.
►Върхова мощност и честота на импулса: По-високата пикова мощност осигурява ефективно изпаряване на материала, докато подходящата честота на импулса (не непременно по-висока е по-добра) трябва да съответства на скоростта на рязане, за да осигури достатъчно време за охлаждане за всеки импулс.
►Скорост на рязане: Твърде ниската скорост води до прекомерно влагане на топлина; твърде бързо може да доведе до непълни срязвания или груби ръбове. Целта е да се използва възможно най-високата скорост, като същевременно се осигури пълно проникване.
►Фокусна позиция: Прецизно подравнете фокуса върху или леко навътре в повърхността на материала, за да постигнете най-малкия диаметър на петното и най-висока енергийна плътност за по-фино рязане.
►Скорост на потока на дюзата и газа: Изберете подходящ диаметър на дюзата и осигурете достатъчен, стабилен поток от инертен газ с висока-чистота за образуване на ефективна защитна завеса и ефективна способност за изхвърляне.
