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Comment les machines de découpe laser de matériaux de super-héros gèrent-elles les différents niveaux de dureté dans des matériaux tels que le PCD et le PCBN?
Introduction
La fabrication et le traitement des matériaux sont des domaines qui évoluent constamment au fil du temps et la demande de meilleurs réglages d'usine a conduit à des niveaux de technologie avancés. L'une des hautes technologies est une machine de découpe laser de matériaux ultra-durs qui traite des matériaux d'une dureté exceptionnelle, tels que les pièces en diamant polycristallin (PCD) et les pièces découpées dans du polycristal de nitrure de bore cubique. L'unité était unique et conçue spécialement pour le PCD/CBN. Ils ont des propriétés mécaniques et d'usure dans la plage de 40 à 80 GPA pour le PCD et de 28 à 44 GPA pour le PCBN, ce qui les rend difficiles à couper avec les technologies de coupe traditionnelles.
Les avantages de la découpe au laser
Leur succès repose essentiellement sur le réglage précis des paramètres laser qui peuvent modérer les différents degrés de dureté des matériaux. L'une des techniques les plus utilisées pour la texturation de surface est la technique par impulsions. L L'ablation aser (PLA) utilise une longueur d'onde absorbée de manière sélective qui entraîne l'élimination du matériau par fusion, vaporisation et sublimation.
Comment maîtriser la dureté matérielle
Le laser et sa longueur d'onde: L'importance du type de laser lui-même est essentielle dans le processus d'ablation. Pour les matériaux durs et ultra-durs, les lasers Nd: YAG, Excimer et Fibre sont largement utilisés comme modes de laser. Pour que l'ablation se produise, l'énergie de pinball du faisceau laser doit être supérieure à l'énergie de liaison du matériau de la pièce. En outre, la réponse des matériaux ablés au laser dépend fortement de la durée de l'impulsion (toutes les autres comme la longueur d'onde et l'énergie à part), où les impulsions plus courtes déposeront de l'énergie dans une densité spatiale beaucoup plus élevée par rapport aux impulsions plus longues,
Une autre mesure importante est la fluence, qui est la quantité d'énergie irradiée par unité de surface au matériau cible. Il doit être au-dessus du seuil d'ablation, mais en dessous du point de causer des dommages thermiques aux tissus environnants. En plus de la profondeur et de la forme requises de ces surfaces texturées, les fabricants doivent également Z Les défauts: par choix judicieux de la - Le fluenc E. Je suis désolé. Les caractéristiques de la surface de l'appareil sont les suivantes: Z Leur profondeur et leur profil.
Performance de la texture de surface
Dans la plupart des cas, ces textures de surface améliorent considérablement les propriétés tribologiques des outils de coupe. De nombreux chercheurs ont également signalé une réduction des forces de coupe, du coefficient de frottement (COF), de l'usure et d'un meilleur débit de puces avec une durée de vie accrue des outils lors de l'utilisation d'outils texturés. Néanmoins, comme nous le savons tous, il n'est pas facile d'accomplir ces améliorations. Sinon, les paramètres laser peuvent entraîner des défauts tels que des débris de fusion, des transitions de phase allotropiques et des fissurations. Pour cette raison, il est crucial de bien comprendre la façon dont les paramètres laser interagissent avec les propriétés du matériau.
Applications et implications
La découpe laser a des applications très larges dans le domaine de l'industrie des outils de coupe. Les inserts de tournage, les perceuses, les moulins à extrémité et les outils de fraisage fabriqués à partir de PCD ou de PCBN sont adaptés aux changements microstructurels optimaux pour leurs tâches respectives. Cela améliore les performances et l'efficacité du processus de coupe.
Tendances et recherches à venir
Les algorithmes s'améliorent avec plus de recherches dans le domaine et les tendances actuelles sont que dans le futur, des moyens plus avancés de réglage des paramètres laser peuvent être attendus. L'application d'un modèle combinant l'intelligence artificielle et des techniques de modélisation avancées peut permettre de prédire les performances des textures et assurer la fonctionnalité des micro-textures pour des conditions opérationnelles uniques.
Conclusion
Ces machines peuvent être programmées pour répondre à des textures de surface définies et à des performances de coupe qui sont tout simplement impossibles à atteindre avec des procédés traditionnels en dirigeant des paramètres laser spécifiques. Bien que le domaine ait déjà connu des développements intéressants au cours des dernières années, comme je le montre ci-dessous, il est clair que l'avenir du traitement au laser des matériaux ultra-durs est prometteur ; les progrès technologiques permettent encore plus d'innovation et de changement dans un avenir proche, changeant potentiellement à un rythme révolutionnaire le paysage des outils de coupe et au-delà.