Diamantul întâlnește laserul: Efectele de procesare ale diferitelor tipuri de laser au fost dezvăluite

Prelucrarea diamantelor este dificilă, iar tehnologia de prelucrare cu laser oferă o soluție. Aplicarea tehnologiei de prelucrare cu laser la prelucrarea diamantelor poate realiza o prelucrare eficientă și de înaltă precizie a diamantului. Astăzi, să aruncăm o privire asupra diferențelor uriașe în efectele de procesare realizate de diferite tipuri de fascicule laser care acționează pe suprafața diamantului.

 

Laser de microsecunde: lățime largă a impulsului, potrivit pentru procesare brută

Caracteristici și aplicații: Lățimea impulsului laser de microsecunde este mare, de obicei potrivită pentru procesare brută. De exemplu, grupul de cercetare al autorului a folosit o mașină de tăiat cu laser de precizie de microsecunde Nd:YAG cu o lungime de undă de 1064nm pentru a finaliza procesarea structurii radiatorului cu diamante.

 

Efectul și impactul procesării: prelucrarea sa este însoțită de daune termice puternice. Puterea de vârf a laserului cu microsecunde cu impuls lung este de câțiva kilowați, iar durata impulsului este lungă, rezultând o zonă profundă afectată de căldură. De exemplu, la prelucrarea diamantului, zona afectată de căldură poate ajunge la 6,8μm.

 

Laser de nanosecundă: ocupă o cotă mare de piață, iar procesarea este distructivă termic

Avantaje și condiții de piață: Laserul în nanosecundă are avantajele unei bune stabilitate, costuri reduse și timp scurt de procesare. Este utilizat pe scară largă în producția de întreprinderi și ocupă în prezent o cotă mare de piață.

 

Influența termică și cercetările aferente: Cu toate acestea, procesul de ablație cu laser în nanosecunde este distructiv termic pentru eșantion, care se manifestă macroscopic ca o zonă mare afectată de căldură produsă de procesare.

 

Universitatea de Aeronautică și Astronautică din Nanjing a stabilit un model de simulare cu elemente finite pentru ablația laser gaussiană a pulsului de nanosecunde în mișcare tridimensional a diamantului monocristal și a obținut conducerea căldurii și distribuția temperaturii în diamantul monocristal în timpi diferiți de scanare;

 

Laser femtosecundă: precizie ridicată de procesare, dar eficiență scăzută

Caracteristici de procesare de înaltă precizie: Procesarea laser cu femtosecundă are o precizie ridicată, poate evita formarea zonei afectate de căldură în cea mai mare măsură într-o durată foarte scurtă a impulsului, procesează cu precizie structura de suprafață a diamantului cu daune termice minime și este mai potrivită pentru prelucrarea fină a formelor speciale de diamante. De exemplu, laserul cu impulsuri de femtosecundă poate produce o densitate de putere extrem de mare la o putere medie scăzută, determinând disocierea legăturii covalente CC din rețeaua de diamant.

 

Probleme de eficiență și cost: Cu toate acestea, eficiența sa de procesare este scăzută, iar costul scump și costul de întreținere al laserului femtosecunde limitează promovarea metodelor de procesare. În prezent, cea mai mare parte a cercetărilor privind prelucrarea diamantului cu laser cu femtosecundă rămâne în stadiul de laborator. În comparație cu laserele nanosecunde, procesarea laser cu femtosecunde are o calitate mai mare a suprafeței, dar rata totală de îndepărtare a materialului este mai mică. De exemplu, Han Yuan și colab. a calculat că rata de ablație a laserelor cu femtosecunde este cu două ordine de mărime mai mică decât cea a laserelor cu microsecunde.

 

In sfarsit

Diferite tipuri de lasere au propriile avantaje și dezavantaje în prelucrarea diamantelor. Cercetătorii explorează în mod constant, străduindu-se ca tehnologia laser să joace un rol mai important în domeniul prelucrării diamantelor și să promoveze dezvoltarea industriilor conexe.