Estudio sobre la perforación láser de micro agujeros mediante un método de detección innovador

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales e ingeniería
• Procesos de fabricación
• Tecnología láser

Sus antecedentes:

• El control preciso del proceso es crucial para una perforación láser de milisegundos de pulso eficiente de agujeros metálicos.
• Los métodos convencionales para determinar los parámetros óptimos de perforación con láser tienen limitaciones.

Objetivo del estudio:

• Introducir un método basado en la detección de penetración para determinar el umbral de recuento de pulsos en la perforación láser.
• Investigar sistemáticamente los efectos de la energía del pulso, el desenfoque y la relación de expansión del haz en la calidad y la eficiencia de la perforación.
• Establecer una base de datos de parámetros para la perforación láser de alta calidad de acero inoxidable 304 y aleación de titanio TC4.

Principales métodos:

• Desarrolló y aplicó un método basado en la detección de penetración para identificar el umbral óptimo de recuento de pulsos.
• Realizó experimentos sistemáticos variando la energía del pulso, el desenfoque y la relación de expansión del haz.
• Calidad de perforación analizada (ángulo de afinación) y eficiencia para acero inoxidable 304 de 3 mm de espesor y aleación de titanio TC4.

Principales resultados:

• En el caso del acero inoxidable 304, ángulo de estrechamiento mínimo a una energía de pulso de 2,2 J, desenfoque de -0,5 mm y relación de dilatación del haz de 2,5 mm. Se observó una alta eficiencia entre 2,6-2,8 J de energía de pulso, -1 a 0 mm de desenfoque y una relación de expansión de haz de 3-4.
• Para la aleación de titanio TC4, ángulo de estrechamiento mínimo a 2,6 J de energía de pulso, -0,5 mm de desenfoque y 3,5 de relación de expansión del haz. Alta eficiencia registrada con una energía de pulso de 2,8 J, un desenfoque de -0,5 mm y una relación de expansión del haz de 2,5-3.
• El acero inoxidable 304 exhibió una mayor eficiencia de perforación que la aleación de titanio TC4 bajo parámetros láser idénticos.

Conclusiones:

• El método de detección de penetración proporciona una estrategia práctica para el control preciso de perforación láser.
• Se ha establecido una valiosa base de datos de parámetros para la perforación láser eficiente y de alta calidad de acero inoxidable y aleaciones de titanio.
• Los parámetros optimizados difieren entre el acero inoxidable 304 y la aleación de titanio TC4, con el acero inoxidable que muestra una mayor eficiencia en condiciones similares.