Penyebab dan Efek dari Absorpsi Laser InfraMerah yang Rendah pada Bahan yang Sangat Reflektif
Laser inframerahdigunakan secara luas dalam pengolahan logam, tetapi untuk bahan yang sangat reflektif seperti tembaga, aluminium, emas, dan perak, tingkat penyerapan umumnya rendah.Penyerapan rendah secara langsung mempengaruhi efisiensi kopling energi laserBerikut ini menjelaskan fenomena berdasarkan karakteristik material, parameter laser, dan mekanisme interaksi optik.
I. Sifat-sifat optik bahan reflektif tinggi
Bahan yang sangat reflektif memiliki konsentrasi elektron bebas yang tinggi, dan permukaannya menunjukkan reflektivitas yang tinggi dalam rentang panjang gelombang inframerah.Refleksi permukaan terutama ditentukan oleh indeks refraksi kompleks dari bahan, di mana bagian nyata dan imajiner yang terkait dengan konduktivitas listrik menentukan perilaku refleksi dan penyerapan di antarmuka.refleksivitas tembaga dan aluminium dapat melebihi 90%Oleh karena itu, energi laser tidak dapat disimpan secara efektif ke dalam material.
II. Karakteristik Panjang Gelombang Laser Infrared
Panjang gelombang laser inframerah terletak di zona respon penyerapan lemah elektron bebas logam.Artinya energi optik hancur secara elektromagnetik dalam lapisan permukaan yang sangat dangkal.Sementara itu, energi foton cahaya inframerah rendah dan tidak dapat menginduksi kopling elektromagnetik yang kuat,mengurangi efisiensi interaksi antara laser dan permukaan logam.
III. Pengaruh sudut kejadian laser dan polarisasi pada penyerapan
Sudut kejadian dan keadaan polarisasi mengubah perilaku refleksi pada antarmuka.sedangkan cahaya P-polarisasi dapat mencapai reflektivitas yang lebih rendah pada sudut tertentuNamun, dalam pengelasan praktis, pembersihan, atau aplikasi penandaan, mempertahankan arah polarisasi yang stabil sulit, sehingga penyerapan keseluruhan tetap rendah.
IV. Pengaruh kondisi permukaan material pada penyerapan
Keruwetan permukaan, ketebalan film oksida, dan kontaminasi mempengaruhi penyebaran dan penyerapan energi laser.
Lapisan oksida dapat meningkatkan penyerapan tembaga dalam kisaran inframerah.
Permukaan kasar memungkinkan penyebaran ganda, meningkatkan penyerapan yang efektif.
Namun, pada tahap pemrosesan awal bahan halus yang sangat reflektif, penyerapan tetap sangat rendah.
V. Efek dari penyerapan rendah pada pengolahan
Kesulitan kopling energi: Energi laser tidak dapat disimpan secara efektif, sehingga penetrasi las tidak cukup atau efisiensi penandaan rendah.
Peningkatan risiko refleksi: Refleksibilitas tinggi dapat menyebabkan laser kembali, berpotensi merusak komponen optik internal sumber laser.
Jendela proses yang lebih sempit: Pemrosesan menjadi sangat sensitif terhadap daya, posisi fokus, dan kecepatan pemindaian, yang menyebabkan hasil yang tidak stabil.
Peleburan awal yang sulit: Pada awal pengolahan, penyerapan rendah mencegah pembentukan kolam lebur yang stabil, yang membutuhkan kepadatan energi yang lebih tinggi.
VI. Metode untuk Meningkatkan Penyerapan Laser InfraMerah pada Bahan yang Sangat Reflektif
Meningkatkan kepadatan daya: Mengurangi ukuran spot atau meningkatkan daya puncak untuk memperkuat kopling energi awal.
Menggunakan proses laser yang dimodulasi (misalnya, impuls MOPA): Daya puncak yang tinggi dalam impuls dapat dengan cepat memanaskan permukaan material dan mengurangi reflektivitas.
Pengolahan permukaan: Pengolahan permukaan, penyemprotan pasir, pembersihan, atau oksidasi terkontrol dapat meningkatkan penyerapan.
Gunakan bentuk gelombang variabel atau laser multi-mode: Lebar dan frekuensi pulsa yang berbeda meningkatkan stabilitas penyerapan.
Gunakan laser biru atau hijau alih-alih inframerah: Laser cahaya tampak memiliki penyerapan yang jauh lebih tinggi pada tembaga, aluminium, dan bahan serupa, tergantung pada persyaratan peralatan.