אילו גורמים קשורים לשיעור הניצול של אבקת חיפוי לייזר במהירות גבוהה?
טכנולוגיית חיפוי הלייזר במהירות גבוהה השתפרה מאוד. השאיפה לשיפור יעילות העיבוד והפחתת עלות העיבוד היא אינסופית. כיצד להמשיך להפחית את עלות העיבוד הוא עדיין תוכן חשוב במחקר חיפוי לייזר במהירות גבוהה.
מכיוון שעלות האבקה מהווה 80% - 90% מהעלות הכוללת של חיפוי לייזר, שיפור קצב ניצול האבקה מהווה בעיה טכנית חשובה שיש לפתור בחיפוי לייזר מהיר. לכן, עלינו לברר אילו גורמים קשורים לשיעור ניצול האבקה של חיפוי לייזר מהיר. נדון בגורמים אלו בזה אחר זה ונדון כיצד לשפר את קצב ניצול האבקה של חיפוי לייזר במהירות גבוהה.
(1) גודל נקודה של בריכה מותכת
הגורם העיקרי המשפיע על קצב הניצול של אבקת חיפוי לייזר במהירות גבוהה הוא גודל הנקודה של הבריכה המותכת, כלומר גודל הנקודה של הלייזר הנופל על פני המצע. לפי כוח הלייזר, ניתן לבחור את הנקודה של בריכת חיפוי הלייזר המהירה בין 1 מ"מ ל-5 מ"מ. בעבודה בפועל, יש צורך לבחור גודל מתאים של נקודת בריכת ריתוך בהתאם לעוצמת הלייזר של הציוד.
נקודת הבריכה המותכת קטנה מדי ושיעור ניצול האבקה נמוך; הכתם של הבריכה המותכת גדול מדי, והשטוח של משטח הציפוי פוחת. הגדלת הכתם של הבריכה המותכת יכולה לשפר את קצב ניצול האבקה, אך אם הכתם של הבריכה המותכת גדול מדי, השטיחות של הציפוי תפחת, כך שתהליך השחזה והליטוש שלאחר מכן יגרום גם לבזבוז אבקה. גם לחיפוי לייזר מהיר, לא ניתן להתייחס לשיעור הניצול של האבקה רק בתהליך החיפוי, אלא לשיעור הניצול המקיף של האבקה לאחר השחזה והליטוש בכל תהליך החיפוי.
(2) קוטר חור יציאת האבקה של ראש החיפוי
קוטר חור יציאת האבקה של ראש החיפוי קובע את עובי זרימת האבקה. ככל שהצמצם קטן יותר, זרימת האבקה עדינה יותר, אך ככל שזרימת האבקה עדינה יותר, כך פיזור זרימת האבקה מהיר יותר. בעבודה בפועל, יש לבחור את הקוטר המתאים של חור יציאת האבקה בהתאם לגובה החיפוי וגודל הנקודה של הבריכה המותכת, על מנת להבטיח שקוטר נקודת האבקה על פני המצע קטן מהנקודה קוטר הבריכה המותכת, אחרת האבקה מעבר לגודל הנקודה של הבריכה המותכת תאבד ותתבזבז.
(3) כוח לייזר
כוח הלייזר צריך להיות גדול מספיק כדי להבטיח שניתן להמיס לחלוטין את האבקה שנופלת לנקודה של הבריכה המותכת. כאשר כמות האכלת האבקה ופרמטרים אחרים קבועים, ככל שעוצמת הלייזר גבוהה יותר, קצב ניצול האבקה גבוה יותר.
(4) גודל האכלת אבקה
כאשר עוצמת הלייזר של הציוד נקבעת, ככל שכמות האכלת האבקה קטנה יותר, כך קצב ניצול האבקה גבוה יותר. עם זאת, הפחתת כמות האכלת האבקה תשפיע על יעילות החיפוי. אם לא מתחשבים ביעילות החיפוי, שיעור ניצול האבקה יכול להגיע ל-100% על ידי שליטה בכמות האכלת האבקה, אך נוהג זה חסר משמעות.
(5) חיפוי מהירות ליניארית
המהירות הליניארית של חיפוי לייזר מהיר היא פי כמה ואף עשרות מזו של חיפוי לייזר רגיל. כאשר מהירות התנועה היחסית בין המצע או ראש החיפוי גדולה, האנרגיה הקינטית של חלקיקי האבקה על פני המצע גדולה, ולכן פליטת האבקה גדולה וקצב ניצול האבקה יקטן. בנוסף, כאשר נקבע כוח הלייזר, ככל שמהירות התנועה היחסית בין ראש החיפוי למצע גבוהה יותר, כך הטמפרטורה של הבריכה המותכת נמוכה יותר וקצב ניצול האבקה נמוך יותר.
(6) נפח חומר עבודה
עם אותם פרמטרים של חיפוי, ככל שהקוטר (נפח) היצירה גדול יותר, כך קצב ניצול האבקה נמוך יותר. הסיבה לכך היא שכאשר הנפח גדול, אנרגיית הלייזר נספגת במטריקס יותר, והטמפרטורה של הבריכה המותכת אינה גבוהה מספיק. לכן, עבור חלקי עבודה בנפח גדול, יש צורך להשתמש בציוד חיפוי בעל הספק גבוה יותר כדי לשפר את קצב ניצול האבקה.
(7) גודל חלקיקי אבקה
לאבקת חיפוי הלייזר המהיר יש זמן אינטראקציה קצר עם האור, ולכן יש צורך לבחור את האבקה בגודל החלקיקים המתאים לפי גודל הספק הלייזר. חלקיקי האבקה הגדולים יגרמו לאבקה לא להימס בזמן מוגבל, וכתוצאה מכך לאובדן התזות פליטה.
האמור לעיל הם שבעה גורמים עיקריים המשפיעים על שיעור הניצול של אבקת חיפוי לייזר במהירות גבוהה. על מנת לשפר את קצב ניצול האבקה ולהפחית את עלות העיבוד של עיבוד חיפוי, יש צורך לבחור פרמטרים טכניים מתאימים של חומרה ופרמטרים לעיבוד חיפוי בהתאם לתנאים הספציפיים של הציוד וחומר החיפוי.
גם כאן, מודגש כי שיעור ניצול האבקה צריך להתחשב בשיעור ניצול האבקה של כל תהליך העיבוד, ולא בשיעור ניצול האבקה של תהליך החיפוי הפשוט. שיעור ניצול האבקה של חיפוי לייזר רגיל יכול להגיע ל-100%, אך שיעור ניצול האבקה המקיף הוא לרוב פחות מ-50%.
זמן פרסום: 24 באוגוסט 2022