Razširjene napake pri rezanju laserja in njihove strategije za preprečevanje

Lasersko rezanje, čeprav je zelo natančno, lahko naleti na več napak zaradi toplotne dinamike, materialnih lastnosti ali neusklajenosti parametrov . spodaj so običajne napake in strategije za njihovo ublažitev, sintetizirane iz nedavnih raziskav in industrijskih praks:

1. območje, ki je prizadela toploto (HAZ) in toplotno popačenje
- Defect Description: High-energy laser beams induce localized heating, causing microstructural changes (e.g., phase transformations) and thermal stress, leading to warping or reduced material strength. For example, CO₂ laser cutting of Armox 500T steel resulted in HAZ depths of 120 μm, potentially compromising structural celovitost .
- Strategije preprečevanja:
- Izbira hibridnega procesa: uporabite rezanje abraziva WaterJet (AWJ) za kritične komponente, ki zahtevajo minimalni toplotni vpliv, saj se AWJ v celoti izogiba HAZ -u z rezanjem mraza .
- Optimizacija parametrov: Zmanjšajte lasersko moč ali povečajte hitrost rezanja, da omejite akumulacijo toplote . na primer, vzdrževanje laserske moči pod 3 . 8 kW minimizira oksidacijsko žlindro in globino HAZ.
- Pomoč Prilagajanje plina: Optimizirajte tlak s kisikom ali dušikom, da razpršite toploto . Študija je pokazala, da prilagoditev tlaka plina na 0 . 055 MPA zmanjšana hrapavost površine za 23%.

---

2. hrapavost in oksidacija površine
- Opis okvare: Neenakomerno taljenje ali oksidacija med rezanjem ustvarja grobe površine ali oksidne plasti, kar vpliva na estetiko in funkcionalnost . laser-rezan ARMOX 500T je pokazal nihanje hrapavosti, odvisno od moči in hitrosti .
- Strategije preprečevanja:
- Dinamični nadzor parametrov: uporabite metodologijo odziva (RSM) za modeliranje interakcij med parametri . na primer povečana hitrost rezanja na 1.400 mm/min z optimizirano goriščno dolžino zmanjšana hrapavost na 1 . 12 μm (zrcalno podobno).
-Post-obdelava: žarjenje ali mehansko poliranje lahko gladi površine . Visokotemperaturno žarjenje premazov HFO₂-SiO₂ Izboljšano stehiometrijo in zmanjšano absorpcijo, strategija, ki se uporablja za kovinske površine .

---

3. mikrokraki in poroznost
- Opis napak: Hitro hlajenje v materialih, kot so SuperAlloys (E . G ., GH4099) ali utrjena jekla, lahko povzroči mikrokrake, zlasti pri aditivni proizvodnji (E . g {5}, selektivno lasersko odcepitev) .
- Strategije preprečevanja:
- Post-obdelava toplotne obdelave **: Neposredno staranje (DA) GH4099 SuperAlloys izboljšana gostota dislokacije in oborjene faze, izboljšanje trdnosti donosa in zmanjšanje medregalnih zlomov .
- Laserska rafiniranje parametrov: Prilagodite gostoto energije (razmerje med močjo/hitrostjo), da zagotovite enakomerno taljenje . za procese LPBF, v realnem času akustične emisije za spremljanje talilnih anomalij, ki omogočajo prilagoditve parametrov .

---

4. dimenzijske netočnosti
- Opis napake: Toplotna ekspanzija ali neusklajenost snopa lahko privede do odstopanj od oblikovalskih specifikacij, kot so neskladnosti širine kerf .
- Strategije preprečevanja:
-Spremljanje v realnem času: Namestite slike na osnovi slik (E . g ., lasersko točkovno ortorektifikacijo) Za zaznavanje in popravljanje odstopanj . kamere, nameščene z UAV, z analizo MATLAB so dosegle natančno velikost razpok v strukturnih pregledih .
-Nadzor kakovosti snopa: uporabite deformabilna ogledala ali tehnike faznih kompenzacij, da ohranite koherenco žarka . zrcalni sistem z zrcalnim sistemom piezoelektrično znižanje rentgenskega kontrasta na 0 . 04, kar povečuje natančnost.

---

5. Adhezija žlindre in tvorba Dross
-Opis napake: Preostali staljeni material ponovno odloži pri rezanih robovih, ki tvori žlindro ali kapljico, zlasti pri rezanju z veliko močjo .
- Strategije preprečevanja:
- ** Pomoč optimizaciji plina **: Dušik z večjim pritiskom učinkovito izstreli staljeni material . za AWJ, kar zmanjšuje razdaljo odmika na 4 mm blažene hrapavosti, ki jih povzroča 300 mPa vodnega tlaka .
-Posebne materiale: za odsevne materiale (e . g ., aluminij), uporabite impulzne laserje za nadzor izmenja taline in se izognite ponovni postavitvi .

---

Zaključek
Laser cutting defects can be mitigated through a combination of process optimization (e.g., RSM modeling), hybrid techniques (e.g., AWJ for HAZ-sensitive components), and advanced monitoring (e.g., Akustični ali slikovni sistemi) . obdelave obdelave, kot so žarjenje ali neposredno staranje nadaljnje lastnosti materiala .