Hőhatású Zóna Szabályozási Módszerek Lézeres Jelölőgépekhez

A lézeres jelölőgép egy olyan eszköz, amely nagy energiasűrűségű lézersugarat használ anyagok felületére tartós jelölések létrehozásához. A jelölési folyamat során a lézer hőt termel az anyag felületén és annak környezetében, így hőhatású zónát (HAZ) alakít ki. A HAZ színeződést, égést vagy helyi feszültséget okozhat, ami befolyásolja a jelölés minőségét. Ez a cikk a HAZ-t három szempontból elemzi: kialakulási mechanizmus, befolyásoló tényezők és szabályozási módszerek.

1. A hőhatású zóna kialakulási mechanizmusa

A lézeres jelölés során a lézersugár egy fókuszáló rendszeren keresztül jut a munkadarab felületére. Az anyag elnyeli a lézerenergiát, gyorsan felmelegszik, és helyi párolgást vagy olvadást szenved. A nem teljesen elpárologtetett környező terület hővezetés következtében hőmérséklet-emelkedést tapasztal, így alakul ki a hőhatás zónája (HAZ). A HAZ főbb jellemzői a következők:

Függés a foltmérettől: A nagyobb lézerfoltok a hőt szélesebb területre osztják el, ami nagyobb HAZ-t eredményez.

Anyag hővezető-képessége: A magas hővezető-képességű fémek gyorsan szétküldik a hőt, így nagyobb HAZ keletkezik, míg az alacsony hővezető-képességű anyagok a hőt lokalizálják, kisebb HAZ-t eredményezve.

Impulzusenergia és időtartam: A nagy teljesítményű, hosszú impulzusok vagy folyamatos üzemmód általában növeli a hődiffúziót.

2. A hőhatás zóna méretét befolyásoló tényezők

Lézererő
A magasabb teljesítmény nagyobb energiaelnyelést, gyorsabb felületi hőmérséklet-emelkedést és szélesebb hőterjedést eredményez, ezzel kiterjesztve a HAZ-t.

Impulzus szélesség és ismétlési frekvencia
A rövid impulzusú lézerek energiát koncentrálnak, a hőt a fókuszpontban tartva, és minimalizálják a hőhatású zónát (HAZ). A hosszú impulzusok vagy magas ismétlési frekvenciák hőfelhalmozódást okozhatnak, növelve ezzel a HAZ-t.

Foltméret és fókuszpont helyzete
A kis, pontosan fókuszált foltok hőt koncentrálnak, tiszta jelölést eredményezve. A nagy foltok vagy a rossz fókuszálás szétszórják a hőt, és növelik a HAZ-t.

Feldolgozás sebessége
A lassú szkennelés azt eredményezi, hogy a lézer hosszabb ideig marad ugyanazon a területen, növelve a hőfelhalmozódást. A gyorsabb szkennelés csökkenti a helyi hőmérséklet-emelkedést, és csökkenti a HAZ-t.

Anyagtulajdonságok
Az anyag hővezető képessége, abszorpciós rátája és olvadáspontja közvetlenül befolyásolja a hőterjedést. Például az alumínium és a réz magas hővezető képességgel rendelkezik, így nagyobb a HAZ, míg a műanyagoknál és kerámiáknál a HAZ kisebb.

3. A hőhatású zóna (HAZ) szabályozásának módszerei

A lézer teljesítményének és impulzusparamétereinek optimalizálása
Állítsa be az energia, az impulzus szélesség és az ismétlési frekvencia értékét a anyagjellemzők alapján, hogy az energiát a fókuszpontban koncentrálja, túlzott diffúzió nélkül. Rövid impulzusok nagy csúcsteljesítménnyel hatékonyan csökkentik a hőhatás zónáját (HAZ).

A fókuszáló rendszer beállítása
Válasszon megfelelő fókusztávolságú lencsét, és győződjön meg arról, hogy a fókuszpont pontosan az anyag felületén legyen a hőszóródás elkerülése érdekében. A kisebb foltméretek csökkentik a hőhatás zónáját (HAZ).

Növelje a pásztázási sebességet
Növelje a galvanométeres pásztázók vagy az XY-asztalok sebességét a lézer rásütési idejének csökkentése érdekében, így minimalizálva a helyi hőfelhalmozódást.

Lépcsőzetes vagy többszörös átmenetű jelölés
Sötét vagy vastag anyagok esetén több alacsony energiájú átmenetet alkalmazzon, hogy fokozatosan halmozódjon fel a hő, anélkül, hogy túlméretezett hőhatás zóna (HAZ) keletkezne.

Segédhűtés
Használjon légfúvatást vagy vízhűtést a jelölés során a felületi hő eltávolítására és a hődiffúzió szabályozására.

Válassza ki a megfelelő lézer hullámhosszat
Az anyagok különböző hullámhosszakat másképp nyelnek el. A megfelelő hullámhossz kiválasztása javítja a jelölés hatékonyságát, és csökkenti a hőterjedést, így szabályozva a hőhatású zónát.

A hőhatású zóna elkerülhetetlen jelenség a lézeres jelölés során. Azonban a lézerteljesítmény, az impulzusparaméterek, a fókuszáló rendszer, a pásztázási sebesség optimalizálásával, valamint hűtési intézkedések alkalmazásával hatékonyan szabályozható a hőhatású zóna mérete, biztosítva ezzel a jelölés minőségét. A hőhatású zóna szabályozása nemcsak javítja a jelölés élességét és pontosságát, hanem csökkenti az anyagdeformációt és a felületi károsodást, így kulcstechnológiává válik a nagypontosságú lézeres jelölésben.