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Un Estudio Experimental y Numérico de la Ablación Láser del Bronce

Autores: Ghadiri Zahrani, Esmaeil; Alexopoulou, Vasiliki E.; Papazoglou, Emmanouil L.; Azarhoushang, Bahman; Markopoulos, Angelos

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Un Estudio Experimental y Numérico de la Ablación Láser del Bronce


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Ablación láser
Materiales
Proceso
Densidad de energía
Simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El uso de láseres en varios procesos de eliminación precisa de materiales ha surgido como una alternativa viable y eficiente a los métodos mecánicos tradicionales. Sin embargo, la ablación láser de materiales es un proceso complejo y multivariado donde las trayectorias de escaneo deben repetirse múltiples veces. Esta repetición provoca cambios en la absorción y la distribución de temperatura a lo largo de la trayectoria de escaneo, afectando así la precisión de la ablación. Por lo tanto, es crucial estudiar a fondo estos fenómenos. Este artículo presenta un estudio experimental y numérico sobre la ablación láser de bronce (DIN: 1705) en un proceso de ablación de múltiples pistas. Específicamente, se realizaron seis pasadas consecutivas utilizando un láser de ns a tres densidades de energía diferentes. Después de cada pasada, se tomaron mediciones de la profundidad de ablación y la altura de acumulación en tres puntos distintos a lo largo de la pista (inicio, medio y final) para evaluar la eficiencia y calidad del proceso. Para obtener una comprensión más profunda de los mecanismos físicos subyacentes, se desarrolló un modelo de simulación numérica basado en el Método de Elementos Finitos (FEM). La absorción efectiva se definió a través de ingeniería inversa, y también se estimaron las tasas de enfriamiento del material. Los hallazgos de este estudio proporcionan información significativa sobre la influencia de los parámetros de mecanizado en el proceso de ablación y su progresión con diferentes números de repeticiones consecutivas. Se dedujo una correlación principalmente lineal entre la profundidad de ablación, la densidad de energía y el número de repeticiones, mientras que la relación con la altura de acumulación parecía ser más ambigua y no lineal. Las tasas de enfriamiento estimadas variaron de 10 a 10 [K/s]. Además, se observó un fenómeno de acumulación de calor y un aumento gradual de la temperatura resultante de escaneos láser consecutivos. Se observó una buena concordancia entre los resultados de la simulación y los experimentos para las profundidades de ablación.

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