Разширяващата се роля на лазерната обработка на метали, стъкло и други

Абонирайте се за нашите социални медии за бърза публикация

Въведение в лазерната обработка в производството

Технологията за лазерна обработка претърпя бързо развитие и се използва широко в различни области, като космическата промишленост, автомобилостроенето, електрониката и др. Той играе значителна роля за подобряване на качеството на продуктите, производителността на труда и автоматизацията, като същевременно намалява замърсяването и потреблението на материали (Gong, 2012).

Лазерна обработка на метални и неметални материали

Основното приложение на лазерната обработка през последното десетилетие е в метални материали, включително рязане, заваряване и облицовка. Полето обаче се разширява към неметални материали като текстил, стъкло, пластмаси, полимери и керамика. Всеки от тези материали отваря възможности в различни индустрии, въпреки че те вече имат установени техники за обработка (Yumoto et al., 2017).

Предизвикателства и иновации в лазерната обработка на стъкло

Стъклото, с широките си приложения в индустрии като автомобилостроенето, строителството и електрониката, представлява значителна област за лазерна обработка. Традиционните методи за рязане на стъкло, които включват инструменти от твърда сплав или диаманти, са ограничени от ниска ефективност и груби ръбове. За разлика от това, лазерното рязане предлага по-ефективна и прецизна алтернатива. Това е особено очевидно в индустрии като производството на смартфони, където лазерното рязане се използва за капаци на обективи на камери и големи екрани на дисплеи (Ding et al., 2019).

Лазерна обработка на висококачествени видове стъкла

Различните видове стъкло, като оптично стъкло, кварцово стъкло и сапфирено стъкло, представляват уникални предизвикателства поради тяхната крехкост. Въпреки това, усъвършенствани лазерни техники като фемтосекундно лазерно ецване са позволили прецизна обработка на тези материали (Sun & Flores, 2010).

Влияние на дължината на вълната върху лазерните технологични процеси

Дължината на вълната на лазера значително влияе върху процеса, особено за материали като структурна стомана. Лазерите, излъчващи в ултравиолетови, видими, близки и далечни инфрачервени зони, са анализирани за тяхната критична плътност на мощността за топене и изпаряване (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019).

Разнообразни приложения, базирани на дължини на вълните

Изборът на дължина на вълната на лазера не е произволен, а силно зависи от свойствата на материала и желания резултат. Например UV лазерите (с по-къси дължини на вълните) са отлични за прецизно гравиране и микромашинна обработка, тъй като могат да произвеждат по-фини детайли. Това ги прави идеални за производството на полупроводници и микроелектроника. За разлика от това, инфрачервените лазери са по-ефективни за обработка на по-дебели материали поради възможностите си за по-дълбоко проникване, което ги прави подходящи за тежки индустриални приложения. (Majumdar & Manna, 2013). По подобен начин зелените лазери, обикновено работещи при дължина на вълната 532 nm, намират своята ниша в приложения, изискващи висока точност с минимално топлинно въздействие. Те са особено ефективни в микроелектрониката за задачи като моделиране на вериги, в медицински приложения за процедури като фотокоагулация и в сектора на възобновяемата енергия за производство на слънчеви клетки. Уникалната дължина на вълната на зелените лазери също ги прави подходящи за маркиране и гравиране на различни материали, включително пластмаси и метали, където се изисква висок контраст и минимално увреждане на повърхността. Тази адаптивност на зелените лазери подчертава значението на избора на дължина на вълната в лазерната технология, осигурявайки оптимални резултати за специфични материали и приложения.

The525nm зелен лазере специфичен тип лазерна технология, характеризираща се с отчетливо излъчване на зелена светлина при дължина на вълната от 525 нанометра. Зелените лазери при тази дължина на вълната намират приложение при фотокоагулация на ретината, където тяхната висока мощност и прецизност са от полза. Те също са потенциално полезни при обработката на материали, особено в области, които изискват прецизна и минимална термична обработка.Разработването на зелени лазерни диоди върху c-равнинен GaN субстрат към по-дълги дължини на вълната при 524–532 nm бележи значителен напредък в лазерната технология. Това развитие е от решаващо значение за приложения, изискващи специфични характеристики на дължината на вълната

Лазерни източници с непрекъсната вълна и фиксиран модел

Лазерни източници с непрекъсната вълна (CW) и квази-CW лазерни източници с различни дължини на вълната, като близка инфрачервена (NIR) при 1064 nm, зелена при 532 nm и ултравиолетова (UV) при 355 nm, се считат за селективни емитерни слънчеви клетки с лазерен допинг. Различните дължини на вълните имат значение за адаптивността и ефективността на производството (Patel et al., 2011).

Ексимерни лазери за широколентови материали

Ексимерните лазери, работещи на UV дължина на вълната, са подходящи за обработка на широколентови материали като стъкло и полимер, подсилен с въглеродни влакна (CFRP), предлагайки висока прецизност и минимално топлинно въздействие (Kobayashi et al., 2017).

Nd:YAG лазери за промишлени приложения

Nd:YAG лазерите, с тяхната адаптивност по отношение на настройката на дължината на вълната, се използват в широк спектър от приложения. Способността им да работят както при 1064 nm, така и при 532 nm позволява гъвкавост при обработката на различни материали. Например, дължината на вълната от 1064 nm е идеална за дълбоко гравиране върху метали, докато дължината на вълната от 532 nm осигурява висококачествено повърхностно гравиране върху пластмаси и метали с покритие (Moon et al., 1999).

→ Свързани продукти:CW твърдотелен лазер с диодна помпа и дължина на вълната 1064 nm

Високомощно лазерно заваряване на влакна

Лазери с дължини на вълните близки до 1000 nm, притежаващи добро качество на лъча и висока мощност, се използват при лазерно заваряване на метали чрез ключалка. Тези лазери ефективно изпаряват и разтопяват материали, създавайки висококачествени заварки (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).

Интегриране на лазерна обработка с други технологии

Интегрирането на лазерната обработка с други производствени технологии, като облицовка и фрезоване, доведе до по-ефективни и гъвкави производствени системи. Тази интеграция е особено полезна в индустрии като производство на инструменти и матрици и ремонт на двигатели (Nowotny et al., 2010).

Лазерна обработка в нововъзникващи полета

Прилагането на лазерната технология се простира до нововъзникващи области като индустриите за полупроводници, дисплеи и тънки филми, като предлага нови възможности и подобрява свойствата на материалите, прецизността на продукта и производителността на устройствата (Hwang et al., 2022).

Бъдещи тенденции в лазерната обработка

Бъдещите разработки в технологията за лазерна обработка са фокусирани върху нови производствени техники, подобряване на качествата на продуктите, проектиране на интегрирани многоматериални компоненти и повишаване на икономическите и процедурни ползи. Това включва лазерно бързо производство на структури с контролирана порьозност, хибридно заваряване и лазерно профилно рязане на метални листове (Kukreja et al., 2013).

Технологията за лазерна обработка, със своите разнообразни приложения и непрекъснати иновации, оформя бъдещето на производството и обработката на материали. Неговата гъвкавост и прецизност го правят незаменим инструмент в различни индустрии, разширявайки границите на традиционните методи на производство.

Лазов, Л., Ангелов, Н. и Тейрумниекс, Е. (2019). МЕТОД ЗА ПРЕДВАРИТЕЛНА ОЦЕНКА НА КРИТИЧНАТА ПЛЪТНОСТ НА МОЩНОСТТА В ЛАЗЕРНИ ТЕХНОЛОГИЧНИ ПРОЦЕСИ.ОКОЛНА СРЕДА. ТЕХНОЛОГИИ. РЕСУРСИ. Сборник доклади от Международна научно-практическа конференция. Връзка
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). Високоскоростно производство на слънчеви клетки със селективен емитер за лазерно допиране с използване на 532nm непрекъснати вълни (CW) и квази-CW лазерни източници с блокиран модел.Връзка
Кобаяши, М., Какизаки, К., Оизуми, Х., Мимура, Т., Фуджимото, Дж., и Мизогучи, Х. (2017). DUV високомощни лазери за обработка на стъкло и CFRP.Връзка
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J., & Kim, K.-S. (1999). Ефективно удвояване на честотата във вътрешността на кухината от диоден Nd:YAG лазер с дифузен рефлекторен тип и странично изпомпване, използващ KTP кристал.Връзка
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010). Характеристики на високомощното лазерно заваряване на влакна.Сборници на Института на машинните инженери, част C: Journal of Mechanical Engineering Science, 224, 1019-1029.Връзка
Majumdar, J., & Manna, I. (2013). Въведение в лазерно подпомаганото производство на материали.Връзка
Гонг, С. (2012). Изследвания и приложения на модерни лазерни технологии за обработка.Връзка
Юмото, Дж., Торизука, К. и Курода, Р. (2017). Разработване на тестова стенда за лазерно производство и база данни за лазерна обработка на материали.Прегледът на лазерното инженерство, 45, 565-570.Връзка
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j., & Hong, M. (2019). Напредък в технологията за наблюдение на място за лазерна обработка.SCIENTIA SINICA Физика, механика и астрономия. Връзка
Сън, Х. и Флорес, К. (2010). Микроструктурен анализ на лазерно обработено насипно метално стъкло на основата на Zr.Сделки с металургия и материали A. Връзка
Новотни, С., Мюнстър, Р., Шарек, С. и Бейер, Е. (2010). Интегрирана лазерна клетка за комбинирано лазерно напластяване и фрезоване.Автоматизация на монтажа, 30(1), 36-38.Връзка
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013). Нововъзникващи лазерни техники за обработка на материали за бъдещи промишлени приложения.Връзка
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022). Нововъзникващи лазерно подпомагани вакуумни процеси за свръхпрецизно производство с висок добив.Наномащаб. Връзка

 

Свързани новини
>> Свързано съдържание

Време на публикуване: 18 януари 2024 г