Systém z NTC umí měřit povrchové teploty při ultrakrátkém pulzním laserovém mikroobrábění

Achievements Science Employees

Výzkumníci z NTC vyvinuli měřicí systém určený k měření povrchové teploty během ultrakrátkého pulzního laserového mikroobrábění. Detaily této problematiky popsali v článku publikovaném ve vědeckém časopisu International Journal of Heat and Mass Transfer. V článku vyvinutý měřicí systém objasňují a zároveň sdílí teploty, které se jim jako prvním v neuvěřitelně rychlém ději podařilo naměřit.

Laserové mikroobrábění je technologie, při které je materiál odebírán v místě dopadu laserového paprsku. Paprsek působí na velmi malou plochu a je charakteristický vysokou intenzitou záření. V místě dopadu paprsku se materiál při vysoké rychlosti ohřeje a následně odpaří. Průmyslové firmy z oblasti elektro, letectví, optiky a dalších tuto technologii využívají pro obrábění nejrůznějších kovových i nekovových materiálů jako jsou hliník, měď, ocel, titan, sklo, polymery nebo diamanty.

Ultrakrátké pulzní laserové mikroobrábění je ovlivněno akumulací tepla, která je výsledkem zbytkového tepla z předchozích laserových pulzů na povrchu vzorku. „Až dosud většina prací analyzovala akumulaci pomocí numerického modelování. My jsme se s kolegy zaměřili na vývoj systému měření teploty akumulace tepla přímo během procesu v časových rozsazích nanosekund a mikrosekund a také ho poprvé použili,“ objasňuje přínos vědeckých zjištění Jiří Martan, vedoucí výzkumné skupiny z oddělení Termomechaniky technologických procesů na NTC.

Měřící systém, který výzkumníci z NTC vyvinuli, je založen na infračervené radiometrii a obsahuje rychlý fotodetektor, chlazený kapalným dusíkem, a paraboloidní zrcadla. Při měření bylo mikroobrábění drážek prováděno pomocí 14wattového pikosekundového laseru s různými pulzními energiemi, opakovacími frekvencemi a rychlostmi skenování. „Abychom mohli získat teploty z měřeného signálu, museli jsme také provést speciální kalibraci měřícího systému,“ dodává Jiří Martan.

Získaná teplota akumulace tepla se pohybovala od 300 °C do 2600 °C pro rychlosti skenování od 8 metrů za sekundu do 0,07 metrů za sekundu a pulzní energie od 0,1 mikrojoulů do 100 mikrojoulů. Výsledky měření teplot byly potvrzeny pomocí měření drsnosti povrchu a účinnosti ablace.

Gallery


New Technologies - Research Centre (NTC)

Dita Sládková

20. 01. 2021


The digital apian laboratory on the roof of the Faculty of Mechanical Engineering can be followed

Competition University Public

Faculty of Mechanical Engineering

17. 05. 2021

What can the University of West Bohemia do for the future of the world?

Students University Employees

University-wide

19. 05. 2021

Observation of triple-point Fermions

Cooperation Achievements Science

New Technologies - Research Centre (NTC)

14. 06. 2021

The Study in Pilsen brand attracts students to enrol at WBU / CUFMP

Students Study University

International Office

26. 05. 2021

US Point offered help to students, teachers and general public

covid-19 Seminar Public

Institute of Applied Language Studies

24. 05. 2021