Tungsten karbür gibi sert malzemelerden ve seramiklerden yapılan aletler özellikle aşınma direncine sahiptir. Bununla birlikte, bunların üretiminde kullanılan aletler daha hızlı aşınır - aksi takdirde alet ışık olmalıdır. Fraunhofer ILT'deki araştırmacılar, sert malzeme parçalarının şekillendirilmesi ve parlatılması için bir ultrakısa darbe (UKP) lazeri ile işlem sırasını geliştirmiştir, aletin sabitliğini değiştirmeden.
Matkaplar, freze uçları, makaralar veya seramik sert malzemelerden yapılan kesme takımları sadece keskin değil, aynı zamanda önemli ölçüde daha uzun süre dayanır. Ancak aşınma direncinin üretimdeki dayanıklılığa olumlu etkisi kadar, bu aletlerin üretiminde sorunludur. Çünkü şekillendirme ve yüzey işleme için kullanılan aletler, burada kullanılan karbür sert metaller, cermetler ve seramikler üzerinde dişlerini kaybeder. Bu nedenle, üreticilerin mekanik işleme yöntemlerine yönelmesi durumunda aşınma oldukça yüksektir.
UKP-lazer, mekanik yöntemlerin sınırlarına ulaştığında etki eder.
Ultrasonik lazer darbeleri ile durum farklıdır. Pazar standartlarına uygun 20 ila 40 watt gücündeki UKP lazerler, alet yapımında kullanılan sert malzemeleri verimli bir şekilde aşındırabilir. Pikosecond'ler kadar kısa, yüksek enerjili darbeleri yüzeylere çarptığında, malzeme buharlaşır. Bu, MHz aralığında frekanslarla gerçekleştiğinden, lazer malzeme aşındırma, dakikada 100 cm²'ye kadar yüzey hızlarına ulaşır. Ancak bu şekillendirme buharlaşması ile UKP işleme potansiyeli tükenmez.
Fraunhofer ILT Lazer Teknolojisi Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, aynı UKP lazerinin hem şekillendirme malzeme aşındırmasını hem de alet yüzeylerinin ardından parlatılmasını gerçekleştirdiği bir işlem sırası geliştirmiştir. 'UKP-lazer, farklı işleme adımlarını gerçekleştirmemizi sağlayan evrensel bir araçtır, bazen aynı sabitlemede' diyor Sönke Vogel, Fraunhofer ILT'de 3D yapı aşındırma ekip lideri, bu yöntemi Astrid Saßmannshausen ile birlikte geliştirmiştir, şeffaf malzemelerin yapılandırılması ekip lideri.
İşlem adımlarının bağlantısının anahtarı, lazerin parametrelemesindedir: Malzeme aşındırma yüksek darbe enerjisi ve düşük tekrarlama oranı ile gerçekleşirken, parlatma tersine gerçekleşir. UKP-lazer, iş parçasının yüzeyine 50 MHz'e kadar bir darbe frekansı ile enerji aktarır, burada birikir ve en üst 0,2 - 2 mikrometreyi eritmesine izin verir. Malzeme buharlaşmaz, bunun yerine yüzey gerilimi nedeniyle kendiliğinden düzleşen bir eriyik film oluşturur ve soğuduğunda katılaşır. Yüzey özellikleri de işlem yönetimi ile kontrol edilebilir. 'UKP-lazer parlatma ile, örneğin, makroskopik yapıları koruyarak mikro engebeleri düzleştirmek mümkündür' diyor Saßmannshausen. Ayrıca, lazer yöntemi ile karmaşık 3D yüzeylerin mikrometre hassasiyeti ile parlatılması mümkündür. Seçilen alanların seçici parlatılması da mümkündür, böylece yüzey özelliklerini hedefli olarak yerel olarak ayarlamak veya yalnızca gerekli alanları parlatmak, bu da zaman tasarrufu sağlar. UKP parlatma, lazer makro ve mikro parlatmayı daha hassas ve yerel olarak uygulanabilir bir yüzey parlatma yaklaşımı ile tamamlar.
Endüstriyel sert malzeme işleme için verimli bir yöntem
İşlem gereksinimlerine bağlı olarak, lazer parlatma yüzey hızları dakikada on ile 100 cm² arasında değişir ve böylece önceden yapılan malzeme aşındırma hızlarıyla neredeyse eşleşir. 'Her iki işlemin aynı sabitlemedeki bir lazerle birleştirilmesi, şirketlerin mevcut UKP lazerleri ile tekliflerini genişletmelerine veya yeni bir satın alma sonrası amortismanı önemli ölçüde hızlandırmalarına olanak tanır' diyor Saßmannshausen.
Ancak en önemlisi, sert malzemelerin işlenmesinde mekanik yöntemleri değiştirmek için uygundur ve böylece üretimlerinde kısmen büyük alet aşınmasını sona erdirmek için. Bu, yalnızca maliyetleri düşürmekle kalmaz, aynı zamanda kaynak ve enerji verimliliğini de artırır. Saßmannshausen ve Vogel'e göre, işlem kombinasyonunun potansiyeli henüz tam olarak kullanılmamıştır. Daha hızlı çokgen tarayıcılar, daha yüksek lazer güçleri ve daha büyük lazer noktaları ile yüzey hızlarını önemli ölçüde artırmak mümkündür. İlgilenen sanayi ortakları, Fraunhofer ILT araştırma ekibi ile birlikte optimizasyon adımlarını üstlenmeye davet edilmektedir.
İletişim:
