El principal desafío en el procesamiento láser de materiales metálicos es la tasa de absorción de energía del láser. Para aumentar la eficiencia del acoplamiento de la radiación láser en el procesamiento de diferentes materiales metálicos, comúnmente se emplean las siguientes técnicas.
La longitud de onda del láser utilizada para irradiar materiales metálicos se selecciona como longitud de onda crítica. Por ejemplo, Al, Au y Ti tienen longitudes de onda críticas de aproximadamente 1064 nm, 630 nm y 10 000 nm, respectivamente.
Cuando la longitud de onda del rayo láser es mayor que la longitud de onda crítica, la reflectividad de la superficie metálica hacia el rayo láser aumenta dramáticamente y su absortividad disminuye drásticamente, lo que resulta en la reflexión de más del 92% del rayo láser incidente.
El láser de estado sólido YAG, comúnmente utilizado en micromecanizado láser, tiene una longitud de onda láser de 1064 nm. A esta longitud de onda, la reflectividad de la mayoría de metales como Al, Cu, Ni, Ag, Pt, Zn y Pb es superior al 80%.
El láser de gas CO 2 , que se utiliza a menudo en el procesamiento de láseres de alta potencia, tiene una longitud de onda láser de 10.600 nm. Como resultado, la reflectividad de la mayoría de los metales con este láser es superior al 90%.
T La superficie metálica se cubre con un revestimiento adecuado para mejorar la absorción del láser incidente.
Normalmente, se aplica grafito o fosfato de manganeso como revestimiento sobre la superficie. Este recubrimiento da como resultado una capa de absorción negra, que puede aumentar la tasa de absorción entre un 60% y un 80%.
Sin embargo, un espesor de recubrimiento adecuado es crucial. Si la capa es demasiado espesa, puede evaporarse debido al calor excesivo. Si es demasiado fino, puede evaporarse por completo antes de que finalice el procesamiento con láser, lo que provocará una reflexión en el metal durante la radiación láser.
El espesor del recubrimiento afecta la absorción y transferencia de energía luminosa al metal mediante conducción de calor. Si el recubrimiento se ha evaporado al final del procesamiento con láser, este se considera el espesor de recubrimiento ideal. Este valor se puede determinar mediante pruebas.
o pretratamiento óptico
El pretratamiento óptico es una tecnología reciente y no contaminante que mejora la absorción en las superficies de los materiales. Emplea principalmente la combinación de láser excimer con espectro UV y CO 2 para el postratamiento simultáneo, lo que resulta en un aumento significativo en la absorción del láser de CO 2 en la superficie del material.
La eficacia del pretratamiento óptico depende en gran medida de tres factores: la energía del láser, el número de pulsos del láser y las propiedades físicas del material.
El procesamiento óptico es una tecnología compleja y actualmente depende principalmente de la experiencia práctica, lo que requiere más investigación teórica.
M tecnología de pretratamiento de superficies mecánico y químico
Se utilizan tecnologías de pretratamiento de superficies mecánicas y químicas para aumentar la tasa de absorción del láser en las superficies de los materiales.
Por ejemplo, pulir una superficie metálica lisa con una muela abrasiva y corroer una capa delgada de la superficie metálica con sustancias ácidas son los métodos de tratamiento de superficies más simples. Sin embargo, estos métodos son también los que tienen mayor potencial de dañar y contaminar las esculturas.
