Title

ABLAÇÃO COM LASER DE PULSOS ULTRACURTOS: AVALIAÇÃO DOS EFEITOS NO AÇO AISI 1045

LASER ABLATION ULTRASHORT PULSE: EVALUATION OF EFFECTS ON STEEL AISI 1045

Authorship

Denilson de Camargo Mirim; Wagner de Rossi; Ricardo Elgul Samad; Nilson Dias Vieira Júnior; Maurício David Martins das Neves

Denilson de Camargo Mirim

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Wagner de Rossi

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Ricardo Elgul Samad

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Nilson Dias Vieira Júnior

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Maurício David Martins das Neves

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DOI

10.5151/1516-392X-24959

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Abstract

Corte, furação e texturização são alguns dos processos que utilizam laser na produção industrial comercial. São processos bem estabelecidos, que contam com equipamentos dedicados e metodologias bem estabelecidas. Apesar de eficientes e de certa precisão, são processos térmicos com inconvenientes intrínsecos como rebarbas, material ressolidificado, zona afetada pelo calor e certa imprecisão dimensional. A utilização de pulsos laser ultracurtos, de largura temporal da ordem de algumas dezenas de femtossegundos torna possível a realização destes processos sem a produção de calor, como no caso de dielétricos, ou com geração desprezível de calor para o caso de metais. Neste trabalho, utilizou-se o aço AISI 1045 para o estudo da interação com pulsos laser de femtosegundos, com o intuito de obter as condições de processo em que a produção de calor seja minimizada ou até mesmo eliminada. Os parâmetros de processo variados foram a largura temporal dos pulsos laser, 25, 87 e 124 fs, a densidade de potência e o número de pulsos sobrepostos. A técnica D-Scan foi utilizada para a determinação dos limiares de ablação em função deste número de pulsos sobrepostos. Foram analisadas a microestrutura das regiões vizinhas à região ablacionada, com o intuito de identificar as possíveis transformações de fase que poderiam estar correlacionadas à produção de calor pelo processo. Condições de mínima produção de calor foram obtidas com minimização de produção de rebarbas e de material ressolidificado.

Cutting, drilling and texturing are some of the processes that use laser industrial commercial production. These processes are well established and have dedicated equipment and methodologies well established. Although efficient and with certain precision, are thermal processes with inherent disadvantages such as burrs, material solidified, heat affected zone and some dimensional inaccuracy.The use of ultrashort laser pulses with a temporal width in the order of few tens of femtoseconds makes possible the achievement of these processes without the heat generation, as in the case of dielectrics or with minimal generation of heat for the case of metals.In this work, we used the steel AISI 1045 to study its interaction with femtosecond laser pulses, in order to obtain process conditions where heat generation is minimized or even eliminated.The process parameters varied were the temporal width of the laser pulses, 25, 87 and 124fs, the power density and the number of overlapped pulses. The microstructure of the regions surrounding the ablated region was analyzed to identify possible phase transformations that could be correlated to production of heat by the process. Conditions of minimal heat production were obtained with minimization of production of burrs and resolidified material.

Keywords

Laser de femtossegundos; Microusinagem; Processos não térmicos; AISI 1045

Femtosecond laser; Micromachining; Non-thermal processes; AISI 1045