Shifted Laser Surface Texturing (sLST) in Burst Regime

Abstract

Vysoká rychlost laserového skenování a vysoká přesnost jsou dva opačné parametry pro efektivní texturování povrchu laserem (LST). Použití sekvence laserových pulzů (nazývaných burst) pomáhá zvýšit efektivitu zpracování a rychlost, ale přesné řízení přicházejících laserových pulsů se stává obtížným úkolem pro mikro-texturování. V této práci je prezentováno jedno možné řešení tohoto dilematu: skenovací strategie zvaná posuvné laserové povrchové texturovaní (sLST) v režimu burst. Tato burst sLST představuje alternativní metodu, kdy setrvačnost skenovacích zrcadel se stává užitečným faktorem při vyšších rychlostech. Diskutovány jsou fyzikální principy interakce laserového pulzu s povrchem materiálu a výsledné podpovrchové teplotní pole. Akumulace tepla byla vypočtena ze semiplanárního modelu distribuce teploty z laserových stop v linii burstu. Zbytková podpovrchová teplota a tlak se v případě minimální výstupní drsnosti laserem zpracovaného povrchu nazývá pozitivní akumulace tepla. Experimentální aplikace burst sLST byla provedena pomocí pikosekundového laseru s galvanometrickým skenovacím systémem. Výsledky byly vyhodnoceny nově vyvinutou tvarovou analýzou objektů detekovaných na kontrastních obrazech laserem zpracovaných povrchů z nerezové oceli natřených barvou s vysokou emisivitou. Odchylka v přesnosti sLST byla stanovena z větších a menších průměrů detekovaných mikroobjektů na povrchu s povlakem LabIR. Drsnost hloubkové struktury u mikrokobjektů byla měřena profilometrem povrchu a porovnána s cílovým profilem a rozložením pozitivní tepelné akumulace. Metoda sLST v režimu burst umožňuje významné zvýšení rychlosti zpracování při zachování dobré přesnosti vyráběné textury.