Analimi i Diferencave në Shkallën e Thithjes së Valëve të Lazerit nga Materiale të Ndryshme

Në përpunimin me laser, nëse energia e laserrit mund të veprojë efektivisht mbi një material varet nga aftësia e materialit për të thithur një gjatësi valore specifike të lasers. Materialet e ndryshme shfaqin dallime të mëdha në shkallën e thithjes në gjatësi valore të ndryshme, dhe këto dallime ndikojnë drejtpërdrejt në efikasitetin, stabilitetin dhe cilësinë e përpunimit gjatë prerjes, bashkimit, shenjimit dhe pastrimit me laser. Kuptimi i karakteristikave të thithjes së material–gjatësisë valore është themeli për zgjedhjen e proceseve me laser dhe optimizimin e parametrave.

I. Marrëdhënia bazë midis gjatësisë valore të lasers dhe shkallës së thithjes

Shkalla e thithjes së lasers tregon përqindjen e energjisë së lasers që rrezaton sipërfaqen e materialit dhe që thithet nga ky material. Ajo ndikohet nga faktorët e mëposhtëm:

Gjatësia e valit laser

Struktura elektronike dhe karakteristikat e rrjetës së materialit

Gjendja e sipërfaqes (grimçimi, shtresa okside, peshqirime)

Këndi i rrezatimit dhe gjendja e polarizimit

Në shumicën e rasteve, shkalla e thithjes së një materiali nuk është një vlerë fikse, por ndryshon në mënyrë të konsiderueshme me gjatësinë valore. Prandaj, i njëjti material mund të tregojë rezultate të ndryshme të përpunimit kur ekspozohet ndaj llojeve të ndryshme të lasereve (si për shembull, laser CO₂, i shkallëm, të gjelbër ose ultraviolet).

II. Karakteristikat e Thithjes së Gjatësive Valore të Ndryshme Laser për Materialet Metalike
1. Metale të Hekurit (Çelik i Qarbonit, Çelik Antikorroziv)

Metalet e hekurit tregojnë thithje relativisht të qëndrueshme në bandën e afërt infrakuqe (rreth 1,06 μm):

Thithje e lartë për laseret e shkallëm 1064 nm

Përputhje e mirë energjie me laseret CO₂ 10,6 μm

Thithja rritet edhe më tej pas oksidimit të sipërfaqes ose rugozimit të saj

Si rrjedhojë, laseret e shkallëm dhe ato CO₂ përdoren gjerësisht për prerjen dhe bashkimin e materialeve çeliku.

2. Metale Shumë Reflektuese (Alumin, Bakër, Ari, Argjend)

Metalet shumë reflektuese kanë thithje të ulët në bandën infrakuqe:

Absorcione fillestare e ulët për lasera 1064 nm, me reflektim të fortë

Absorcione shumë më e lartë në gjatësi valore më të shkurtra (gjelbër 532 nm, blu 450 nm)

Absorcioni rritet dinamikisht me ngritjen e temperaturës

Kjo është arsyeja kryesore pse lasera të gjelbërt dhe blu janë adoptuar shpejt në lidhje me lidhjen e bakrit dhe përpunimin e saktësisë të aluminumin në vitet e fundit.

III. Karakteristikat e Absorpcionit të Gjatësisë së Valës së Materialeve Jo-Metalike
1. Plastika dhe Materialet Polimerike

Karakteristikat e absorpcionit të plastikave janë të ngushta me strukturën molekulare të tyre:

Shumica e plastikave janë transparente ose me absorbim të dobët në diapazonin afër-infrigjirku

Absorbim i lartë në bandën mesatare deri në infra të largët (10,6 μm)

Karakteristikat e absorpcionit mund të ndryshojnë në mënyrë të konsiderueshme duke shtuar pigmenta ose absorbatorë

Prandaj, laset CO₂ përdoren gjerësisht për prerjen, shënimin dhe përpunimin e sajave të trashësisë së hollë.

2. Dru, Letër dhe Materiale Organike

Materjalet organike në përgjithësi tregojnë absorbacion të lartë për laset e infra të kuq:

Efikasitet i lartë i absorbacionit për laset CO₂

Tendencë për dekomponimin termik, karbonizimin dhe avullimin

Zonat e mëdha të prekura termikisht gjatë përpunimit

Këto materiale janë të përshtatshme për përpunimin me laset të infra të kuq me energji të ulët, të vazhduar ose me impulse.

IV. Cerezikët, Qelqet dhe Materiale të Transpërtë

Materjalet transparente ose gjysmë-transparente tregojnë varësi të fortë nga gjatësia e valës në absorbacion:

Absorbacion i ulët dhe transmetim i lartë në gamën e infra të kuq dhe të dukshme

Rritje e konsiderueshme e thithjes në diapazonin e ultraviolet

Lazeret me valë të shkurtër indukojnë më lehtë thithje me shumë fotone

Si rezultat, lazeret ultraviolet kanë përparësi të qarta në punimin e xhamit dhe në përpunimin e saktë të keramikës.

V. Ndikimi i Sipërfaqes së Materialit në Shkallën e Thithjes

Përveç vetive të brendshme të materialit, gjendja e sipërfaqes ndikon gjithashtu në efikasitetin e thithjes:

Sipërfaqet e rugosura thojnë energjinë laser më lehtë sesa sipërfaqet pasqyrë

Shtresat e oksideve dhe mbulesat mund të zvogëlojnë reflektueshmërinë

Pestimet e sipërfaqes mund të rrisin thithjen fillestare në disa procese

Në përpunimin e materialeve me reflektueshmëri të lartë, trajtimi paraprak i sipërfaqes përdoret shpesh për të përmirësuar lidhjen me energjinë laser.

VI. Ndikimi i Diferencave të Thithjes në Përpunimin me Laser

Dallimet në shkallët e thithjes së materialeve në gjatësi valore të ndryshme lazerike i përballojnë drejtpërdrejt:

Zgjedhjen e tipit të lazerit

Cilësimet e fuqisë dhe të dendësisë së energjisë

Shpejtësinë dhe stabilitetin e procesimit

Madhësinë e zonës së prekur nga nxehtësia dhe cilësinë e formimit

Duke përputhur materialin me një gjatësi vale të duhur lazerike, është e mundur të ulim konsumin e energjisë duke përmirësuar njëkohësisht cilësinë e procesimit dhe sigurinë e pajisjeve.

Ekzistojnë dallime të konsiderueshme në shkallët e thithjes së materialeve të ndryshme në gjatësi vale lazerike të ndryshme. Këto dallime përcaktohen nga struktura elektronike e materialit, karakteristikat e vibracioneve molekulare dhe gjendja e sipërfaqes. Në aplikimet e përpunimit me lazer, zgjedhja e një gjatësie vale lazerike që përputhet me karakteristikat e thithjes së materialit është kyçe për arritjen e rezultateve me efikasitet të lartë dhe cilësi të lartë. Me zhvillimin e teknologjisë së lazerave me valë të shkurtër, mundësitë e përpunimit të materialeve me reflektim të lartë dhe transpajtueshmëri vazhdimisht po përmirësohen.