אילו גורמים קשורים לשיעור הניצול של אבקת חיפוי לייזר במהירות גבוהה?
טכנולוגיית חיפוי הלייזר במהירות גבוהה השתפרה מאוד. החתירה לשיפור יעילות העיבוד והפחתת עלויות העיבוד היא אינסופית. כיצד להמשיך ולהפחית את עלויות העיבוד היא עדיין נושא חשוב במחקר חיפוי הלייזר במהירות גבוהה.
מכיוון שעלות האבקה מהווה 80% - 90% מהעלות הכוללת של ציפוי לייזר, שיפור שיעור הניצול של האבקה הוא בעיה טכנית חשובה שיש לפתור בציפוי לייזר במהירות גבוהה. לכן, עלינו לברר אילו גורמים קשורים לשיעור ניצול האבקה של ציפוי לייזר במהירות גבוהה. נדון בגורמים אלה אחד אחד ונדון כיצד לשפר את שיעור ניצול האבקה של ציפוי לייזר במהירות גבוהה.
(1) גודל נקודה של בריכת המותך
הגורם העיקרי המשפיע על שיעור הניצול של אבקת ציפוי לייזר במהירות גבוהה הוא גודל הנקודה של בריכת הריתוך, כלומר, גודל הנקודה של הלייזר הנופל על פני השטח של המצע. בהתאם לעוצמת הלייזר, ניתן לבחור את נקודת בריכת הציפוי של הלייזר במהירות גבוהה בין 1 מ"מ ל-5 מ"מ. בעבודה בפועל, יש צורך לבחור גודל מתאים של נקודת בריכת הריתוך בהתאם לעוצמת הלייזר של הציוד.
נקודת הבריכה המותכת קטנה מדי ושיעור ניצול האבקה נמוך; נקודת הבריכה המותכת גדולה מדי, והשטחות של משטח הציפוי פוחתת. הגדלת נקודת הבריכה המותכת יכולה לשפר את שיעור ניצול האבקה, אך אם נקודת הבריכה המותכת גדולה מדי, השטיחות של הציפוי תפחת, כך שתהליך הטחינה והליטוש שלאחר מכן יגרום גם לבזבוז אבקה. אפילו עבור ציפוי לייזר במהירות גבוהה, לא ניתן להתחשב רק בשיעור ניצול האבקה בתהליך הציפוי, אלא בשיעור הניצול הכולל של האבקה לאחר הטחינה והליטוש בכל תהליך הציפוי.
(2) קוטר פתח יציאת האבקה של ראש החיפוי
קוטר פתח יציאת האבקה של ראש החיפוי קובע את עובי זרימת האבקה. ככל שהפתח קטן יותר, כך זרימת האבקה דקה יותר, אך ככל שזרימת האבקה דקה יותר, כך פיזור זרימת האבקה מהיר יותר. בעבודה בפועל, יש לבחור את הקוטר המתאים של פתח יציאת האבקה בהתאם לגובה החיפוי ולגודל הנקודה של בריכת המותך, על מנת להבטיח שקוטר נקודת האבקה על פני המצע יהיה קטן מקוטר הנקודה של בריכת המותך, אחרת האבקה מעבר לגודל הנקודה של בריכת המותך תאבד ותתבזבז.
(3) עוצמת לייזר
עוצמת הלייזר צריכה להיות גדולה מספיק כדי להבטיח שהאבקה הנופלת לנקודת הבריכה המותכת תוכל להתיך במלואה. כאשר כמות הזנת האבקה ופרמטרים אחרים קבועים, ככל שעוצמת הלייזר גבוהה יותר, כך שיעור ניצול האבקה גבוה יותר.
(4) גודל הזנת האבקה
כאשר נקבע עוצמת הלייזר של הציוד, ככל שכמות הזנת האבקה קטנה יותר, כך שיעור ניצול האבקה גבוה יותר. עם זאת, הפחתת כמות הזנת האבקה תשפיע על יעילות הציפוי. אם לא מתחשבים ביעילות הציפוי, שיעור ניצול האבקה יכול להגיע ל-100% על ידי שליטה בכמות הזנת האבקה, אך נוהג זה חסר משמעות.
(5) מהירות ליניארית של חיפוי
המהירות הליניארית של ציפוי לייזר במהירות גבוהה גדולה פי כמה ואף פי עשרות מזו של ציפוי לייזר רגיל. כאשר מהירות התנועה היחסית בין המצע לראש הציפוי גדולה, האנרגיה הקינטית של חלקיקי האבקה על פני המצע גדולה, ולכן פליטת האבקה גדולה ושיעור ניצול האבקה יופחת. בנוסף, כאשר נקבע עוצמת הלייזר, ככל שמהירות התנועה היחסית בין ראש הציפוי למצע גבוהה יותר, כך טמפרטורת בריכת המותך נמוכה יותר, ושיעור ניצול האבקה נמוך יותר.
(6) נפח חומר העבודה
עם אותם פרמטרי חיפוי, ככל שקוטר (נפח) חומר העבודה גדול יותר, כך שיעור ניצול האבקה נמוך יותר. הסיבה לכך היא שכאשר הנפח גדול, אנרגיית הלייזר נספגת יותר על ידי המטריצה, וטמפרטורת בריכת המותך אינה גבוהה מספיק. לכן, עבור חומרי עבודה בעלי נפח גדול, יש צורך להשתמש בציוד חיפוי בעל הספק גבוה יותר כדי לשפר את שיעור ניצול האבקה.
(7) גודל חלקיקי האבקה
לאבקת ציפוי לייזר במהירות גבוהה יש זמן אינטראקציה קצר עם אור, לכן יש צורך לבחור אבקה עם גודל חלקיקים מתאים בהתאם לגודל עוצמת הלייזר. חלקיקי האבקה הגדולים יגרמו לאבקה לא להימס בזמן מוגבל, וכתוצאה מכך לאובדן התזה כתוצאה מהפליטה.
להלן שבעה גורמים עיקריים המשפיעים על שיעור הניצול של אבקת ציפוי לייזר במהירות גבוהה. על מנת לשפר את שיעור הניצול של האבקה ולהפחית את עלות העיבוד של עיבוד הציפוי, יש צורך לבחור פרמטרים טכניים מתאימים של חומרה ופרמטרי עיבוד ציפוי בהתאם לתנאים הספציפיים של הציוד וחומר העבודה.
שוב, מודגש כי שיעור ניצול האבקה צריך להתחשב בשיעור ניצול האבקה של תהליך העיבוד כולו, ולא בשיעור ניצול האבקה של תהליך הציפוי הפשוט. שיעור ניצול האבקה של ציפוי לייזר רגיל יכול להגיע ל-100%, אך שיעור ניצול האבקה הכולל הוא לעתים קרובות פחות מ-50%.
זמן פרסום: 24 באוגוסט 2022