Investigation of process disturbances in femtosecond laser texturing of stainless steel

Abstract

De Manufactoring research group of the school of Engineering in Birmingham onderzoekt de mogelijkheden van laser processing en beïnvloedende factoren. Deze masterproef onderzoekt de twee hoofd verstoringen: de Focal Offset Distance (FOD) en de Beam Incident Angle (BIA). Deze factoren zijn nog niet onderzocht voor femtosecond lasering maar de effecten ervan zijn wel nodig voor laser producenten en gebruikers. Verder evalueert deze masterproef ook een theoretisch model voor femtoseconde laser ablatie en geeft suggesties om dit model te verbeteren en uit te breiden om deze verstoringen mee te verwerken. De verstoringen zijn onderzocht op AISI 316 monsters, door een matrix van proces parameters erop te laseren en dit te herhalen voor verschillende stoorwaarden. De invloed van deze verstoringen wordt vastgesteld gebaseerd op scans van de monsters. Het model wordt gebruikt om theoretische en experimentele waarden te vergelijken. De experimenten tonen grote invloeden op de groefdiepte door de verstoringen. De FOD verlaagt de groefdiepte geleidelijk terwijl de BIA een direct effect heeft. Deze invloeden kunnen gebruikt worden door producenten van lasers om optimale procesmarges van materialen en oppervlakken te definiëren, zodat optimale productiesnelheden opgesteld kunnen worden voor industriële toepassingen. Het model gaf licht afwijkende waarden in vergelijking met de experimenten. Verder zijn enkele verbeteringen en mogelijkheden om het model te verbeteren gegeven, zoals het verwerken van deze verstoringen.