У индустрији синтерованог метала, квалитет сечења је кључан за перформансе коначног производа. Међу различитим методама сечења, ласерско сечење се истиче по својој високој прецизности, без{1}}бесконтактној природи и флексибилности.
Међутим, када секу порозне металне материјале као што су титанијум или никл филц, традиционални ласери са континуираним{0}}таласима су склони претераном уносу топлоте, што доводи до топљења ивица, формирања преобликованог слоја, па чак и блокаде пора. Ово озбиљно угрожава пропусност материјала, каталитичку активност или ефикасност филтрације.
Овај чланак се бави напредним ласерским процесима и технологијама које у основи решавају овај изазов.
1. Основни узрок: Зашто долази до топљења ивица?
Разумевање узрока је кључно за проналажење решења. Суштина топљења ивица је "прегревање".
Ефекат акумулације топлоте: Метални филц се састоји од међусобно повезаних влакана. Иако је његова топлотна проводљивост боља од полимерног филца, његова тродимензионална порозна структура- резултира дисконтинуираним путевима проводљивости топлоте и нижим топлотним капацитетом у поређењу са чврстим металним лимовима. Континуирани унос енергије из ЦВ ласера узрокује брзо акумулацију топлоте у зони сечења-која прелази тачку топљења материјала-пре него што може да дифундује у расути материјал.
Карактеристике материјала: Титан и никл су реактивни метали, са титанијумом који има висок афинитет за кисеоник и азот. На високим температурама, резане ивице се подвргавају оксидацији и нитридацији, формирајући тврде и ломљиве слојеве једињења. Ово је праћено поновним-очвршћавањем растопљеног материјала, што уништава првобитну структуру влакана и порозност.
2. Решење: технолошки скок са „континуираног“ на „пулсивно“
Основни принцип је да се смањи укупан унос топлоте и обезбеди довољно "време хлађења" за материјал. Ово се првенствено постиже кроз две кључне технологије:
►1. Усвајање пулсних оптичких ласера – основно решење
За разлику од ласера са континуираним{0}}таласима, пулсни ласери емитују „ласерске импулсе“ на веома високим фреквенцијама и изузетно кратког трајања (нивои наносекунде, пикосекунде или чак фемтосекунде). Сваки импулс ствара малу тачку аблације или испаравања, док се током интервала између импулса материјал довољно хлади.
►2. Оптимизација помоћног гаса – незаменљив синергистички елемент
Помоћни гас игра двоструку улогу у ласерском резању: избацивање растопљеног материјала и учешће у хемијским реакцијама. Избор гаса је посебно критичан за материјале{1}}склоне оксидацији као што су титанијум и никл.
Преферирани избор: инертни гасови-високе чистоће (нпр. аргон, Ар)
Функција: Ствара заштитну атмосферу, ефикасно изолујући резну ивицу од кисеоника и азота како би се спречиле хемијске реакције на високим температурама. Истовремено,-брзи проток гаса одмах уклања испарени или минимално растопљени материјал из утора, спречавајући његово поновно-таложење и очвршћавање на ивицама влакана.
Користите са опрезом: кисеоник/компримовани ваздух
Док сечење угљеничног челика кисеоником повећава брзину кроз егзотермну реакцију, за титанијум и никл, оно изазива озбиљну оксидацију резане ивице, формирајући дебео, крхки слој оксида праћен значајним топљењем, и треба га стриктно избегавати.
3. Контрола кључних параметара процеса: постизање прецизне "микрохирургије"
Чак и са импулсним ласером и инертним гасом, подешавања параметара су последњи корак који одређује успех.
►Вршна снага и фреквенција импулса: Већа вршна снага осигурава ефективно испаравање материјала, док одговарајућа фреквенција импулса (није нужно већа је боља) мора одговарати брзини сечења како би се осигурало довољно времена хлађења за сваки импулс.
►Брзина сечења: Сувише мала брзина доводи до претераног уноса топлоте; пребрзо може довести до непотпуних резова или грубих ивица. Циљ је да се искористи највећа могућа брзина уз обезбеђивање потпуног продора.
►Фокални положај: Прецизно поравнајте фокус на или мало унутар површине материјала да бисте постигли најмањи пречник тачке и највећу густину енергије за финије сечење.
►Брзина протока млазнице и гаса: Изаберите одговарајући пречник млазнице и обезбедите довољан, стабилан проток инертног гаса високе-чистоће да бисте формирали ефикасну заштитну завесу и ефикасну могућност избацивања.
