Pagsusuri sa mga Pagkakaiba sa Mga Rate ng Pagsipsip ng Iba't Ibang Materyales sa Mga Haba ng Alon ng Laser

Sa pagpoproseso ng laser, ang epektibong pagkilos ng enerhiya ng laser sa isang materyales ay nakadepende sa kakayahan ng materyales na sumipsip ng tiyak na haba ng alon ng laser. Ang iba't ibang materyales ay nagpapakita ng malaking pagkakaiba-iba sa mga rate ng pagsipsip sa iba't ibang haba ng alon, at direktang nakaaapekto ang mga pagkakaibang ito sa kahusayan, katatagan, at kalidad ng pagpoproseso sa pagputol, pagwelding, pagmamarka, at paglilinis gamit ang laser. Ang pag-unawa sa mga katangian ng pagsipsip ng materyales at haba ng alon ay siyang batayan para sa pagpili ng proseso ng laser at pag-optimize ng mga parameter.

I. Pangunahing Ugnayan sa Pagitan ng Haba ng Alon ng Laser at Rate ng Pagsipsip

Ang rate ng pagsipsip ng laser ay tumutukoy sa bahagdan ng dating enerhiya ng laser na sinisipsip ng ibabaw ng materyales. Ito ay naaapektuhan ng mga sumusunod na salik:

Buluhan ng Laser

Istruktura ng elektron at mga katangian ng lattice ng materyales

Kondisyon ng ibabaw (kahalubilong, patina ng oksido, patong)

Anggulo ng pagdating at estado ng polarisasyon

Sa karamihan ng mga kaso, ang rate ng pagsipsip ng isang materyales ay hindi isang nakapirming halaga kundi ay nagbabago nang malaki batay sa haba ng alon. Kaya, ang paremang materyales ay maaaring magpakita ng lubha magkaibang resulta sa pagpoproseso kapag iloob sa iba't ibang uri ng mga laser (tulad ng CO₂, fiber, berde, o ultraviolet na mga laser).

II. Mga Katangian ng Pagsipsip ng Iba-ibang Haba ng Alon ng Laser para sa Mga Metal na Materyales
1. Mga Bakal na Metal (As carbon Steel, Stainless Steel)

Ang mga bakal na metal ay nagpapakita ng medyo matatag na pagsipsip sa bandang malapit sa infrared (mga 1.06 μm):

Mataas ang pagsipsip para sa 1064 nm na fiber laser

Magandang pagkakabit ng enerhiya sa 10.6 μm CO₂ laser

Lubhang nadagdag ang pagsipsip pagkatapos ng pag-oxidize o pag-roughen ng ibabaw

Dahil dito, ang mga fiber laser at CO₂ laser ay malawak na ginagamit sa pagputol at pagwelding ng mga materyales na bakal.

2. Mga Napakasalamin na Metal (Aluminum, Tanso, Ginto, Pilak)

Ang mga napakasalamin na metal ay may mababang pagsipsip sa infrared band:

Mababang paunang pagsipsip para sa 1064 nm na mga laser, na may matibay na paghihimagsik

Mas mataas na pagsipsip nang malaki sa mas maikling haba ng daluyong (berde 532 nm, asul 450 nm)

Tumataas ang pagsipsip nang dahan-dahan habang tumataas ang temperatura

Ito ang pangunahing dahilan kung bakit mabilis na ipinatupad ang berdeng at asul na mga laser sa pagpuputol ng tanso at eksaktong pagpoproseso ng aluminum sa mga kamakailang taon.

III. Mga Katangian ng Pagsipsip ng Haba ng Daluyong sa mga Di-Metal na Materyales
1. Plastik at Polimer na Materyales

Ang mga katangian ng pagsipsip ng plastik ay malapit na kaugnay sa kanilang molekular na istruktura:

Karamihan sa mga plastik ay transparent o mahinang sumisipsip sa malapalapag na infrared na saklaw

Matinding pagsipsip sa gitna hanggang malayong infrared na saklaw (10.6 μm)

Maaaring magbago nang malaki ang mga katangian ng pagsipsip sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga kulay o mga sumisipsip

Samakatuwid, malawakang ginagamit ang CO₂ lasers sa pagputol, pagmamarka, at pagproseso ng manipis na pelikula ng plastik.

2. Kahoy, Papel, at Organikong Materyales

Karaniwang nagpapakita ang mga organikong materyales ng mataas na pagsipsip para sa infrared lasers:

Mataas na kahusayan ng pagsipsip para sa CO₂ lasers

Madaling sumailalim sa thermal decomposition, carbonization, at pagkaukol

Relatibong malaki ang heat-affected zones habang pinoproseso

Ang mga materyales na ito ay angkop para sa mababang kapangyarihan na tuloy-tuloy o pulsed na pagproseso ng infrared laser.

IV. Mga Seramika, Bildo, at Transparenteng Materyales

Ang transparent o semitransparenteng materyales ay nagpapakita ng matinding pagkakaiba-iba batay sa haba ng alon (wavelength) sa pagsipsip:

Mababa ang pagsipsip at mataas ang transmittance sa saklaw ng infrared at nakikitang liwanag

Malaking pagtaas sa pagsipsip sa ultraviolet na saklaw

Mas madaling nagpapakawala ang mga laser na may maikling haba ng daluyong ng multiphoton absorption

Dahil dito, may malinaw na kalamangan ang mga ultraviolet na laser sa pagbuo ng butas sa salamin at sa presisyong pagpoproseso ng ceramic.

V. Epekto ng Ibabaw ng Materyal sa Rate ng Pagsipsip

Bukod sa likas na katangian ng materyal, nakakaapekto rin ang kondisyon ng ibabaw sa kahusayan ng pagsipsip:

Mas madaling sumipsip ng enerhiya ng laser ang mga magaspang na ibabaw kaysa sa mga salamin na ibabaw

Maaaring bawasan ng mga oxide layer at patong ang kakayahang sumalamin

Maaaring mapataas ng mga contaminant sa ibabaw ang paunang pagsipsip sa ilang proseso

Sa pagpoproseso ng mga materyal na mataas ang kakayahang sumalamin, karaniwang ginagamit ang panlinis sa ibabaw bago ang proseso upang mapabuti ang pagsipsip ng enerhiya ng laser.

VI. Epekto ng Mga Pagkakaiba sa Pagsipsip sa Pagpoproseso ng Laser

Ang mga pagkakaiba sa rate ng pagsipsip ng materyales sa iba't ibang haba ng daluyong ng laser ay direktang nakaaapekto sa:

Pagpili ng uri ng laser

Mga setting ng kapangyarihan at density ng enerhiya

Bilis at katatagan ng proseso

Sukat ng heat-affected zone at kalidad ng pagbuo

Sa pamamagitan ng tamang pagtutugma ng materyal sa angkop na haba ng daluyong ng laser, posible ang pagbawas sa pagkonsumo ng enerhiya habang pinahuhusay ang kalidad ng proseso at kaligtasan ng kagamitan.

Mayroong malaking pagkakaiba sa mga rate ng pagsipsip ng iba't ibang materyales sa iba't ibang haba ng daluyong ng laser. Ang mga pagkakaibang ito ay nakabase sa elektronikong istruktura ng materyal, mga katangian ng molekular na pag-vibrate, at kondisyon ng ibabaw nito. Sa mga aplikasyon ng laser processing, mahalaga ang pagpili ng haba ng daluyong ng laser na tugma sa mga katangian ng pagsipsip ng materyal upang makamit ang mataas na kahusayan at de-kalidad na resulta. Dahil sa pag-unlad ng mga teknolohiya ng laser na may maikling haba ng daluyong, patuloy na lumalawak ang kakayahan sa pagproseso ng mga mataas ang reflectivity at transparent na materyales.