PCD焼結体のレーザー切断プロセスの研究

Published: 2020-07-28 ソース: Funik

PCD焼結体を有効活用するキーポイントは、実際の形状やサイズに合わせて切断することです。レーザー切断時の切断トーチは工作物と接触せず、工具の摩耗もありません。異なる形状の部品を加工するには、レーザーの出力パラメーターを変更するだけで済みます。レーザー切断プロセスは、低ノイズ、低振動、無公害、小さな加工変形と熱変形であり、しかも高速レーザー加工速度と高効率を備えており、より効果的な加工方法です。

PCDのレーザー切断過程ではでは、まずレーザーによって照射された表層のダイヤモンドがグラファイトに相転移し、次に表層のグラファイトが直接昇華または酸素と反応して二酸化炭素を生成します。 同時に、レーザーの熱の影響下で、ダイヤモンドのより深い層がグラファイトに変換されるため、連続的な黒鉛化と連続的な層ごとの除去の過程は、ダイヤモンドのレーザー除去メカニズムです。

最適なPCD焼結体のレーザー切断プロセスは、最高の切断品質と加工効率を得ることができ、研究により、レーザーパワー、切断速度、パルス周波数及びデフォーカス量などプロセスパラメーターは切断品質に一定の影響を与えることがわかりました。 したがって、切削プロセスを最適化するには、さまざまな角度から切削品質に対するパラメータの影響を分析する必要があります。

1.切ミゾの幅

レーザー切ミゾの幅とテーパーは、パラメーターが異なると大きく異なり、これは、工具素材の表面品質と寸法精度の制御に重要な影響を与えます。 切ミゾ幅が広すぎると、PCD材料の使用率が低下し、工具のサイズを保証しにくいです;テーパーが大きすぎると、研削残量が大きくなり、研削の難しさが増します。

切ミゾ幅に影響を与える主な要因は、デフォーカス量、パルス周波数、切削速度、レーザーパワーであり、デフォーカス量は切ミゾ幅や切削テーパーに影響が顕著であり、その理由は、レーザー焦点深度範囲のエネルギーが高くて分布が比較的均一で、負のデフォーカスが大きすぎてレーザーのエネルギー透過率が低く、正のデフォーカスのエネルギーが急速に発散することです。レーザーパワーと切断速度は、一定の時間内に材料の単位面積あたりに得られるレーザーエネルギーの量を決定し、パルス幅と周波数が一定であれば、出力パワーを上げると、レーザービームのパワー密度を上げることができ、より高いパワー密度は、加工中に多くの気相材料が生成され、切ミゾの幅が広くなります。

2.加工品質

表面粗さに影響を与える主な要因は、パルス周波数、デフォーカス量、レーザーパワー、切断速度です。 パルス周波数が増加すると、レーザースポットの重なりが増加し、レーザーの単一パルスエネルギーが減少し、ピークパワーが減少し、切ミゾ幅を効果的に縮小し、表面加工品質を向上させることができます。パルス周波数と切断速度の大きさによって、光点の重なりの度合いが決まり、レーザーパワー密度を適切に高くするか、光点の重なりを大きくすることは、レーザー切断の品質の向上に役たち、周波数が高いほど、またはパルス幅が小さいほど、サイトバリ現象が深刻になり、バリが深刻になると、後期の溶接に影響を与えます。

レーザーパワーの増加により、切削速度範囲も拡大し、切削の安定性と効率の向上に寄与します。

3.マイクロクラック

一般的に、レーザーの出力パワーが高いほど、加工中の熱負荷が大きくなり、結果としてより大きな温度差と熱応力が生じ、最終的に熱影響部が大きくなり、マイクロクラックが多く発生します。研究結果によると、レーザーパワーが高いほど、切り込みの幅も大きくなり、応力レベルもすぐに減少し、引張応力F拉 max <材料の強度の場合、クラックが発生しないことを示します。切り込みの幅が広く放熱が速く、加工中に発生した熱量はより深い層に伝達されず、熱影響部が小さくなります。 高いレーザーパワーは、材料のスムーズな除去、良好な加工面の形成に役たちますが、レーザーパワーは大きいほど優れているわけではありません。

総合的に言えば、異なるブランドの材料層の厚さや総厚さを切断すること、さらに形状の異なるPCDツールを切断するのは、バリやマイクロクラックなどの外観欠陥を回避するために、すべて、適切なレーザー切断パラメーターを選択する必要があります。

 

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