Deimantas susitinka su lazeriu: atskleistas įvairių tipų lazerių apdorojimo poveikis

Deimantų apdirbimas yra sudėtingas, o lazerinio apdorojimo technologija suteikia sprendimą. Taikant deimantų apdirbimo lazerinio apdorojimo technologiją galima pasiekti efektyvų ir didelio tikslumo deimantų apdorojimą. Šiandien pažvelkime į didžiulius apdorojimo efektų skirtumus, pasiekiamus skirtingų tipų lazerio spinduliais, veikiančiais deimantų paviršių.

 

Mikrosekundinis lazeris: platus impulsų plotis, tinka grubiam apdorojimui

Savybės ir taikymas: Mikrosekundžių lazerio impulsų plotis yra platus, paprastai tinka grubiam apdorojimui. Pavyzdžiui, autoriaus tyrimų grupė panaudojo Nd:YAG mikrosekundžių tikslumo lazerinio pjovimo mašiną, kurios bangos ilgis yra 1064 nm, kad užbaigtų deimantinės aušintuvo struktūros apdorojimą.

 

Apdorojimo efektas ir poveikis: jo apdorojimą lydi stiprūs terminiai pažeidimai. Didžiausia ilgo impulso mikrosekundžių lazerio galia yra keli kilovatai, o impulso trukmė ilga, todėl susidaro gili šilumos paveikta zona. Pavyzdžiui, apdorojant deimantą, šilumos paveikta zona gali siekti 6,8 μm.

 

Nanosekundinis lazeris: užima didelę rinkos dalį, o apdorojimas yra termiškai destruktyvus

Privalumai ir rinkos sąlygos: Nanosekundinis lazeris turi gerą stabilumą, mažą kainą ir trumpą apdorojimo laiką. Jis plačiai naudojamas įmonės gamyboje ir šiuo metu užima didelę rinkos dalį.

 

Šiluminė įtaka ir susiję tyrimai: Tačiau nanosekundžių lazerio abliacijos procesas yra termiškai destruktyvus mėginiui, kuris makroskopiškai pasireiškia kaip didelė apdorojimo metu susidaranti šilumos paveikta zona.

 

Nankino aeronautikos ir astronautikos universitetas sukūrė baigtinių elementų modeliavimo modelį, skirtą trimačio judančio nanosekundinio impulso Gauso lazeriniam monokristalinio deimanto abliacijai, ir gavo šilumos laidumą bei temperatūros pasiskirstymą monokristaliniame deimante skirtingu skenavimo laiku;

 

Femtosekundinis lazeris: didelis apdorojimo tikslumas, bet mažas efektyvumas

Didelio tikslumo apdorojimo charakteristikos: Femtosekundinis lazerinis apdorojimas pasižymi dideliu tikslumu, gali maksimaliai išvengti karščio paveiktos zonos susidarymo per labai trumpą impulso trukmę, tiksliai apdoroja deimantų paviršiaus struktūrą su minimaliu šiluminiu pažeidimu ir yra tinkamesnis smulkus specialių deimantų formų apdirbimas. Pavyzdžiui, femtosekundinis impulsinis lazeris gali sukurti itin didelį galios tankį esant mažai vidutinei galiai, todėl CC kovalentinis ryšys deimantinėje grotelėje atsiskiria.

 

Efektyvumo ir sąnaudų problemos: Tačiau jo apdorojimo efektyvumas yra mažas, o brangios femtosekundinio lazerio išlaidos ir priežiūros išlaidos riboja apdorojimo metodų skatinimą. Šiuo metu didžioji dalis deimantų apdirbimo femtosekundiniu lazeriu tyrimų lieka laboratorinėje stadijoje. Palyginti su nanosekundžių lazeriais, femtosekundinis lazerinis apdorojimas turi aukštesnę paviršiaus kokybę, tačiau bendras medžiagos pašalinimo greitis yra mažesnis. Pavyzdžiui, Han Yuan ir kt. apskaičiavo, kad femtosekundinių lazerių abliacijos greitis yra dviem dydžiais mažesnis nei mikrosekundžių lazerių.

 

Pagaliau

Įvairių tipų lazeriai turi savų privalumų ir trūkumų apdorojant deimantus. Mokslininkai nuolat tyrinėja, siekia, kad lazerinės technologijos vaidintų didesnį vaidmenį deimantų apdirbimo srityje ir skatintų susijusių pramonės šakų plėtrą.