Dijamant i laser: otkriveni učinci obrade različitih vrsta lasera

Obrada dijamanata je teška, a laserska tehnologija obrade nudi rješenje. Primjenom laserske tehnologije obrade dijamanta može se postići učinkovita i visokoprecizna obrada dijamanta. Danas pogledajmo velike razlike u učincima obrade koje postižu različite vrste laserskih zraka koje djeluju na površinu dijamanta.

 

Mikrosekundni laser: široka širina impulsa, pogodan za grubu obradu

Značajke i primjene: širina mikrosekundnog laserskog impulsa je široka, obično pogodna za grubu obradu. Na primjer, autorova istraživačka grupa koristila je Nd:YAG mikrosekundni precizni laserski stroj za rezanje s valnom duljinom od 1064 nm kako bi dovršila obradu dijamantne strukture hladnjaka.

 

Učinak i utjecaj obrade: Njegova obrada je popraćena jakim toplinskim oštećenjima. Vršna snaga mikrosekundnog lasera dugog pulsa je nekoliko kilovata, a trajanje impulsa je dugo, što rezultira dubokom zonom utjecaja topline. Na primjer, pri obradi dijamanta, zona utjecaja topline može doseći 6,8 μm.

 

Nanosekundni laser: zauzima veliki tržišni udio, a obrada je termički destruktivna

Prednosti i tržišni uvjeti: Nanosekundni laser ima prednosti dobre stabilnosti, niske cijene i kratkog vremena obrade. Široko se koristi u proizvodnji poduzeća i trenutno zauzima veliki tržišni udio.

 

Toplinski utjecaj i srodna istraživanja: Međutim, proces nanosekundne laserske ablacije termički je destruktivan za uzorak, što se makroskopski očituje kao velika zona pod utjecajem topline nastala obradom.

 

Sveučilište za aeronautiku i astronautiku Nanjing uspostavilo je simulacijski model konačnih elemenata trodimenzionalne pokretne nanosekundne pulsne Gaussove laserske ablacije monokristalnog dijamanta i dobilo toplinsku vodljivost i raspodjelu temperature u monokristalnom dijamantu pod različitim vremenima skeniranja;

 

Femtosekundni laser: visoka točnost obrade, ali niska učinkovitost

Karakteristike obrade visoke preciznosti: Femtosekundna laserska obrada ima visoku preciznost, može izbjeći stvaranje zone utjecaja topline u najvećoj mjeri unutar vrlo kratkog trajanja impulsa, precizno obraditi površinsku strukturu dijamanta s minimalnim toplinskim oštećenjem i prikladnija je za fina obrada specijalnih dijamantnih oblika. Na primjer, femtosekundni pulsni laser može proizvesti izuzetno visoku gustoću snage pri niskoj prosječnoj snazi, uzrokujući rastavljanje CC kovalentne veze u dijamantnoj rešetki.

 

Pitanja učinkovitosti i troškova: Međutim, njegova učinkovitost obrade je niska, a skupa cijena i troškovi održavanja samog femtosekundnog lasera ograničavaju promicanje metoda obrade. Trenutačno je većina istraživanja obrade dijamanta femtosekundnim laserom još u laboratorijskoj fazi. U usporedbi s nanosekundnim laserima, femtosekundna laserska obrada ima veću kvalitetu površine, ali je ukupna stopa uklanjanja materijala manja. Na primjer, Han Yuan et al. izračunao je da je brzina ablacije femtosekundnih lasera dva reda veličine manja od mikrosekundnih lasera.

 

Konačno

Različite vrste lasera imaju svoje prednosti i nedostatke u obradi dijamanata. Istraživači neprestano istražuju, nastojeći da laserska tehnologija igra veću ulogu u području obrade dijamanata i promiče razvoj povezanih industrija.