สาเหตุและผลของการดูดซึมลดของเลเซอร์อินฟราเรดบนวัสดุที่สะท้อนแสงสูง
เลเซอร์อินฟราเรดมีการใช้อย่างแพร่หลายในการแปรรูปโลหะ แต่สําหรับวัสดุที่สะท้อนแสงสูง เช่น ทองแดง อลูมิเนียม ทองคํา และเงิน อัตราการดูดซึมโดยทั่วไปต่ําการดูดซึมที่ต่ํา มีผลต่อประสิทธิภาพการเชื่อมพลังงานเลเซอร์โดยตรง, ความมั่นคงในการประมวลผล, และหน้าต่างกระบวนการทั่วไป. ต่อไปนี้อธิบายปรากฏการณ์ที่พึ่งพาการของวัสดุ, ปริมาตรเลเซอร์, และกลไกปฏิสัมพันธ์ทางออทคิตร.
I. คุณสมบัติทางแสงของวัสดุที่สะท้อนแสงสูง
วัสดุที่สะท้อนแสงได้สูง มีความเข้มข้นของอิเล็กตรอนอิสระสูง และผิวของมันแสดงความสะท้อนแสงสูงในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดความสะท้อนของพื้นผิวถูกกําหนดโดยหลักๆ โดยอัตราการหักที่ซับซ้อนของวัสดุ, ซึ่งส่วนจริงและส่วนจินตนาการที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการนําไฟฟ้ากําหนดพฤติกรรมการสะท้อนและการดูดซึมที่อินเตอร์เฟซ สําหรับความยาวคลื่นอินฟราเรด (เช่น 1064 nm หรือใกล้อินฟราเรด)ความสะท้อนของทองแดงและอลูมิเนียมสามารถเกิน 90%โดยมีอัตราการดูดซึมเพียงประมาณ 3%~7% ดังนั้นพลังงานเลเซอร์จึงไม่สามารถฝากลงในวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ
II ลักษณะความยาวคลื่นของเลเซอร์อินฟราเรด
ความยาวคลื่นของเลเซอร์อินฟราเรด อยู่ในเขตตอบสนองการดูดซึมที่อ่อนแอของอิเล็กตรอนโลหะอิสระ ในช่วงความยาวคลื่นนี้โลหะมีความลึกของผิวเล็กซึ่งหมายความว่า พลังงานทางแสงจะล่มสลายด้วยไฟฟ้าแม่เหล็ก ภายในชั้นพื้นผิวที่ราบน้อยมากในขณะเดียวกัน พลังงานโฟตอนของแสงอินฟราเรดต่ําและไม่สามารถผลักดันการผสมชุดไฟฟ้าแม่เหล็กแรงลดประสิทธิภาพการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเลเซอร์และผิวโลหะ.
III. อิทธิพลของมุมการตกของเลเซอร์และการขั้วขั้วบนการซึม
มุมตกและภาวะการขั้วโลกเปลี่ยนพฤติกรรมการสะท้อนที่อินเตอร์เฟซ แสงขั้วโลก S มีการสะท้อนที่สูงกว่าบนผิวโลหะขณะที่แสง P-polarized สามารถบรรลุการสะท้อนแสงที่ต่ํากว่าในมุมเฉพาะอย่างไรก็ตาม, ในการใช้งานในการปั่น, การทําความสะอาด, หรือการตราสัญลักษณ์, การรักษาทิศทางการขัดขวางที่มั่นคงยาก, ดังนั้นการดูดซึมโดยรวมยังคงต่ํา.
IV. อิทธิพลของสภาพผิวของวัสดุในการดูดซึม
ความหยาบหยาบของผิว, ความหนาของแผ่นโอกไซด์และการปนเปื้อนส่งผลต่อการกระจายและการดูดซึมของพลังงานเลเซอร์ ตัวอย่างประกอบด้วย:
ชั้นออกไซด์สามารถเพิ่มการดูดซึมของทองแดงในช่วงอินฟราเรด
พื้นผิวที่หยาบคายทําให้มีการกระจายหลายครั้ง เพิ่มการดูดซึมที่มีประสิทธิภาพ
อย่างไรก็ตาม ในขั้นตอนการแปรรูปแรกของวัสดุที่เนียนสะท้อนแสงสูง การดูดซึมยังคงต่ํามาก
V. ผลของการดูดซึมต่ําต่อการแปรรูป
ความยากลําบากในการเชื่อมต่อพลังงาน: พลังงานเลเซอร์ไม่สามารถฝากลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้การเจาะเข้าไปในสอยเหล็กไม่เพียงพอหรือประสิทธิภาพการทําเครื่องหมายต่ํา
ความเสี่ยงเพิ่มขึ้นของการสะท้อนกลับ: ความสะท้อนกลับสูงอาจทําให้เลเซอร์กลับกลับ, อาจทําลายองค์ประกอบทางออนไลน์ภายในของแหล่งเลเซอร์
หน้าต่างกระบวนการที่แคบลง: การประมวลผลกลายเป็นความรู้สึกสูงต่อพลังงาน, ตําแหน่งการโฟกัส, และความเร็วในการสแกน, นําไปสู่ผลที่ไม่มั่นคง
การละลายครั้งแรกที่ยาก: ในตอนเริ่มต้นของการแปรรูป การดูดซึมที่ต่ําจะป้องกันการสร้างสภาพระยะละลายที่มั่นคง ซึ่งต้องการความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น
VI. วิธีการปรับปรุงการดูดซึมเลเซอร์อินฟราเรดบนวัสดุที่สะท้อนแสงสูง
เพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน: ลดขนาดจุดหรือเพิ่มพลังงานสูงสุดเพื่อเสริมความแข็งแรงของการเชื่อมพลังงานเริ่มต้น
ใช้กระบวนการเลเซอร์ที่ปรับปรุง (เช่น กระบวนการ MOPA): พลังสูงในกระบวนการสามารถทําให้ผิวของวัสดุร้อนเร็วและลดการสะท้อนแสง
การรักษาพื้นผิวก่อน: การบดหยาบ, การเป่าทราย, การทําความสะอาด, หรือการควบคุมการออกซิเดนสามารถเพิ่มการดูดซึมได้
ใช้รูปคลื่นที่เปลี่ยนแปลงหรือเลเซอร์หลายรูปแบบ ความกว้างและความถี่ของกระแทกที่แตกต่างกันช่วยเพิ่มความมั่นคงในการดูดซึม
ใช้เลเซอร์สีฟ้าหรือสีเขียวแทนอินฟราเรด: เลเซอร์แสงที่เห็นได้มีการดูดซึมที่สูงขึ้นอย่างมากบนทองแดง, อลูมิเนียม และวัสดุคล้าย ๆ กัน, ขึ้นอยู่กับความต้องการของอุปกรณ์.