كيف تعامل أجهزة قطع الليزر للمواد فائقة الصلابة مع مستويات مختلفة من الصلابة في المواد مثل PCD و PCBN؟

كيف تعمل آلات قطع الليزر للمواد الخارقة على التعامل مع مستويات مختلفة من الصلابة في المواد مثل PCD و PCBN؟

مقدمة

تعد التصنيع ومعالجة المواد من المجالات التي تتغير باستمرار مع مرور الوقت، وقد أدى الطلب على إعدادات المصنع الأفضل إلى مستويات متقدمة من التكنولوجيا. إحدى التقنيات العالية هي آلة قطع المواد شديدة الصلابة بالليزر التي تعالج مواد ذات صلابة استثنائية - مثل أجزاء الماس متعدد البلورات (PCD) وقطع الأجزاء من بلورات البولي نيتريد البورون المكعبة. كانت الوحدة فريدة من نوعها ومصممة خصيصًا لـ PCD / CBN. تتمتع بخصائص ميكانيكية وتآكل في نطاق 40-80 GPA لـ PCD و 28-44 GPA لـ PCBN مما يجعلها صعبة القطع باستخدام تقنيات القطع التقليدية.

مزايا قص الليزر

يعتمد نجاحهم بشكل أساسي على الضبط الدقيق لمعلمات الليزر التي يمكنها تعديل درجات الصلابة المختلفة في المواد. إحدى التقنيات المستخدمة على نطاق واسع في إضفاء الملمس على السطح هي تقنية النبض. ل التقشير الليزري (PLA)، باستخدام طول موجي يتم امتصاصه بشكل منتقى يؤدي إلى إزالة المادة من خلال الذوبان، والتبخر والتحلل.

التحكم في صلابة المواد

الليزر وطول موجته: أهمية نوع الليزر نفسه أساسية في عملية التبخير. بالنسبة للمواد الصلبة والمواد فوق الصلدة، يتم استخدام ليزر Nd: YAG، Excimer، وFibre بشكل واسع كأطوار للليزر. لكي تحدث عملية التبخير، يجب أن تكون طاقة الشعاع الليزري أعلى من طاقة الروابط في مادة القطعة المراد معالجتها. بالإضافة إلى ذلك، فإن استجابة المواد المتبخرة للليزر تعتمد بشكل كبير على مدة النبضة (مع بقاء العوامل الأخرى مثل الطول الموجي والطاقة كما هي)، حيث ستودع النبضات القصيرة الطاقة بكثافة فضائية أعلى بكثير مقارنة بالنبضات الأطول، مما يؤدي إلى تشكيل نقوش سطحية مقاومة للخدوش مع ضرر حراري غير ملحوظ.

مقياس آخر مهم هو الإشعاعية، وهي كمية الطاقة المنبعثة لكل وحدة مساحة عند المادة المستهدفة. يجب أن تكون فوق عتبة التبخير، ولكن دون الوصول إلى نقطة تسبب الضرر الحراري للأنسجة المحيطة. بالإضافة إلى العمق والمظهر المطلوبين لهذه الأسطح النسيجية، يجب على الصانعين تقليل z العيوب: من خلال اختيار حكيم لـ الإشعاعية إي مستوى (و من طاقة النبض وحجم النقطة) ، فإنها يمكن أن تولد نسيج السطح مع مزيج متوازن من الحد الأدنى من العيوب، في حين أن تحسين z وتحديد عمقها ومظهرها.

أداء نسيج السطح

في معظم الحالات، تحسن هذه النصوص السطحية من الخصائص التريولوجية لأدوات القطع بشكل كبير. وقد أبلغ العديد من الباحثين أيضًا عن تقليل قوى القطع، ومعامل الاحتكاك (COF)، والبلى وتحسين تدفق الشظايا مع زيادة عمر الأداة عند استخدام أدوات مُنقوشة. ومع ذلك، كما نعلم جميعًا، ليس من السهل تحقيق هذه التحسينات. وإلا فإن معلمات الليزر قد تؤدي إلى عيوب مثل فتات الذوبان، والتحولات الطورية الأللوتروبية والتشققات. ولذلك، من الضروري جدًا فهم كيفية تفاعل معلمات الليزر مع خصائص المادة.

التطبيقات وآثار

لدى قطع الليزر تطبيقات واسعة في مجال صناعة أدوات القطع. يتم تعديل شرائح التدوير، والمثقاب، والميلز النهائية وأدوات التفريز المصنوعة من PCD أو PCBN بمعدلات تغيير دقيق مثالي لكل مهمة على حدة. وهذا بدوره يؤدي إلى تحسين الأداء والكفاءة أثناء عملية القطع.

المستقبل والاتجاهات البحثية

تتحسن الخوارزميات مع المزيد من البحث في هذا المجال، وتشير الاتجاهات الحالية إلى أنه في المستقبل يمكن توقع طرق أكثر تقدمًا لضبط معلمات الليزر. قد يسمح تطبيق نموذج يجمع بين الذكاء الاصطناعي وتقنيات النمذجة المتقدمة بتوقع أداء النسيج وضمان وظيفية النصوص الدقيقة لظروف التشغيل الفريدة.

الخاتمة

يمكن برمجة هذه الآلات لتلبية أنسجة سطحية محددة وأداء قطع لا يمكن تحقيقه ببساطة من خلال العمليات التقليدية عن طريق توجيه معلمات ليزر محددة. وفي حين شهد المجال بالفعل تطورات مثيرة للاهتمام على مدار السنوات الأخيرة، وهو ما سأوضحه لاحقًا، فمن الواضح أن مستقبل معالجة الليزر للمواد فائقة الصلابة مشرق؛ حيث تسمح التطورات التكنولوجية بمزيد من الابتكار والتغيير في المستقبل القريب، مما قد يغير بوتيرة ثورية مشهد أدوات القطع وما بعده.