Laserbearbeiding og -skjæring og LBM

LASER CUTTING is a HIGH-ENERGY-BEAM MANUFACTURING technology that uses a laser to cut materials, and is typically used for industrial manufacturing applications. I LASERBEAM MACHINING (LBM), fokuserer en laserkilde optisk energi på overflaten av arbeidsstykket. Laserskjæring retter den svært fokuserte og høytettheten til en høyeffektlaser, med datamaskin, mot materialet som skal kuttes. Det målrettede materialet smelter deretter enten, brenner, fordamper bort eller blåses bort av en gassstråle, på en kontrollert måte og etterlater en kant med en overflatefinish av høy kvalitet. Våre industrielle laserskjærere er egnet for å kutte flatt arkmateriale, samt struktur- og rørmaterialer, metalliske og ikke-metalliske arbeidsstykker. Vanligvis er det ikke nødvendig med vakuum i laserstrålebearbeidings- og skjæreprosessene. Det finnes flere typer lasere som brukes i laserskjæring og produksjon. Den pulserende eller kontinuerlige bølgen CO2 LASER er egnet for kutting, boring og gravering. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical i stil og skiller seg bare i bruk. Neodymium Nd brukes til kjedelig og der det kreves høy energi, men lav repetisjon. Nd-YAG laseren derimot brukes der det kreves svært høy effekt og til boring og gravering. Både CO2- og Nd/Nd-YAG-lasere kan brukes til LASER-SVEISING. Andre lasere vi bruker i produksjonen inkluderer Nd:GLASS, RUBY og EXCIMER. I Laser Beam Machining (LBM) er følgende parametere viktige: Refleksjonsevnen og termisk ledningsevne til arbeidsstykkets overflate og dens spesifikke varme og latente varme fra smelting og fordampning. Effektiviteten til Laser Beam Machining (LBM) prosessen øker med reduksjon av disse parameterne. Kuttedybden kan uttrykkes som:

 

t ~ P / (vxd)

 

Dette betyr at skjæredybden "t" er proporsjonal med krafttilførselen P og omvendt proporsjonal med skjærehastighet v og laserstrålepunktdiameter d. Overflaten produsert med LBM er generelt ru og har en varmepåvirket sone.

 

 

 

KARBONDIOKSID (CO2) LASERKUTTING og MASKINERING: De DC-eksiterte CO2-laserne blir pumpet ved å sende en strøm gjennom gassblandingen, mens de RF-eksiterte CO2-laserne bruker radiofrekvensenergi for eksitasjon. RF-metoden er relativt ny og har blitt mer populær. DC-design krever elektroder inne i hulrommet, og derfor kan de ha elektrodeerosjon og plettering av elektrodemateriale på optikken. Tvert imot har RF-resonatorer eksterne elektroder, og derfor er de ikke utsatt for disse problemene. Vi bruker CO2-lasere i industriell skjæring av mange materialer som bløtt stål, aluminium, rustfritt stål, titan og plast.

 

 

 

YAG LASER CUTTING and MACHINING: Vi bruker YAG-lasere til skjæring og skjæring av metaller og keramiske metaller. Lasergeneratoren og ekstern optikk krever kjøling. Spillvarme genereres og overføres av en kjølevæske eller direkte til luft. Vann er en vanlig kjølevæske, vanligvis sirkulert gjennom en kjøler eller varmeoverføringssystem.

 

 

 

EXCIMER LASER KUTTING og MASKINERING: En excimer laser er en slags laser med bølgelengder i det ultrafiolette området. Den nøyaktige bølgelengden avhenger av molekylene som brukes. For eksempel er følgende bølgelengder assosiert med molekylene vist i parentes: 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Noen excimer-lasere kan justeres. Excimer-lasere har den attraktive egenskapen at de kan fjerne veldig fine lag av overflatemateriale uten nesten noen oppvarming eller endre til resten av materialet. Derfor er excimer-lasere godt egnet til presisjonsmikrobearbeiding av organiske materialer som enkelte polymerer og plast.

 

 

 

GASSASSISTERT LASERSKJÆRING: Noen ganger bruker vi laserstråler i kombinasjon med en gasstrøm, som oksygen, nitrogen eller argon for å kutte tynne arkmaterialer. Dette gjøres ved å bruke a LASER-BEAM TORCH. For rustfritt stål og aluminium bruker vi høytrykks inertgassassistert laserskjæring med nitrogen. Dette resulterer i oksidfrie kanter for å forbedre sveisbarheten. Disse gassstrømmene blåser også bort smeltet og fordampet materiale fra arbeidsstykkets overflater.

 

 

 

I a LASER MICROJET CUTTING  har vi en vannstrålestyrt laser der en trykkpulsert laserstråle er koblet inn i en lavstråle. Vi bruker den til å utføre laserskjæring mens vi bruker vannstrålen til å lede laserstrålen, lik en optisk fiber. Fordelene med lasermikrojet er at vannet også fjerner rusk og kjøler ned materialet, det er raskere enn tradisjonell ''tørr'' laserskjæring med høyere kuttehastigheter, parallelle snitt og omnidireksjonell skjæreevne.

 

 

 

Vi bruker forskjellige metoder for skjæring med laser. Noen av metodene er fordamping, smelting og blås, smelteblåsing og brenning, termisk spenningssprekking, rissing, kaldskjæring og brenning, stabilisert laserskjæring.

 

- Fordampningsskjæring: Den fokuserte strålen varmer opp overflaten av materialet til kokepunktet og lager et hull. Hullet fører til en plutselig økning i absorpsjonsevne og utdyper raskt hullet. Når hullet blir dypere og materialet koker, eroderer den genererte dampen de smeltede veggene som blåser materiale ut og forstørrer hullet ytterligere. Ikke-smeltende materialer som tre, karbon og herdeplast kuttes vanligvis med denne metoden.

 

- Smelte- og blåseskjæring: Vi bruker høytrykksgass for å blåse smeltet materiale fra skjæreområdet, noe som reduserer den nødvendige kraften. Materialet varmes opp til smeltepunktet og deretter blåser en gassstråle det smeltede materialet ut av snittet. Dette eliminerer behovet for å øke temperaturen på materialet ytterligere. Vi kutter metaller med denne teknikken.

 

- Termisk spenningssprekker: Sprø materialer er følsomme for termisk brudd. En stråle er fokusert på overflaten og forårsaker lokal oppvarming og termisk ekspansjon. Dette resulterer i en sprekk som deretter kan styres ved å flytte strålen. Vi bruker denne teknikken i glassskjæring.

 

- Stealth-terninger av silisiumskiver: Separasjonen av mikroelektroniske brikker fra silisiumskiver utføres ved stealth-skjæringsprosessen, ved bruk av en pulset Nd:YAG-laser, bølgelengden på 1064 nm er godt tilpasset det elektroniske båndgapet til silisium (1,11 eV eller 1117 nm). Dette er populært i produksjon av halvlederenheter.

 

- Reaktiv skjæring: Også kalt flammeskjæring, denne teknikken kan minne om oksygenbrennerskjæring, men med en laserstråle som tennkilde. Vi bruker denne til å kutte karbonstål i tykkelser over 1 mm og til og med veldig tykke stålplater med lite laserkraft.

 

 

 

PULSED LASERS gir oss en høyeffekts energiutbrudd i en kort periode og er svært effektive i enkelte laserskjæreprosesser, for eksempel piercing, eller når det kreves veldig små hull eller svært lave skjærehastigheter. Hvis en konstant laserstråle ble brukt i stedet, kunne varmen nå punktet for å smelte hele stykket som maskineres. Våre lasere har evnen til å pulsere eller kutte CW (Continuous Wave) under NC (numerisk kontroll) programkontroll. Vi bruker DOUBLE PULSE LASERS utsender en serie pulspar for å forbedre hullkvaliteten og forbedre hullkvaliteten. Den første pulsen fjerner materiale fra overflaten og den andre pulsen forhindrer at det utkastede materialet fester seg til siden av hullet eller kuttes.

 

 

 

Toleranser og overflatefinish i laserskjæring og maskinering er enestående. Våre moderne laserskjærere har posisjoneringsnøyaktigheter i nærheten av 10 mikrometer og repeterbarheter på 5 mikrometer. Standardruheter Rz øker med arktykkelsen, men avtar med laserkraft og skjærehastighet. Laserskjærings- og maskineringsprosessene er i stand til å oppnå nære toleranser, ofte innenfor 0,001 tommer (0,025 mm). Delgeometrien og de mekaniske egenskapene til maskinene våre er optimalisert for å oppnå best mulig toleranse. Overflatebehandlinger vi kan oppnå fra laserstråleskjæring kan variere mellom 0,003 mm til 0,006 mm. Generelt oppnår vi lett hull med 0,025 mm diameter, og hull så små som 0,005 mm og hulldybde-til-diameter-forhold på 50 til 1 er produsert i forskjellige materialer. Våre enkleste og mest standard laserskjærere vil kutte karbonstålmetall fra 0,020–0,5 tommer (0,51–13 mm) i tykkelse og kan lett være opptil tretti ganger raskere enn standard saging.

 

 

 

Laserstrålebearbeiding brukes mye for boring og skjæring av metaller, ikke-metaller og komposittmaterialer. Fordeler med laserskjæring fremfor mekanisk skjæring inkluderer lettere arbeidsholding, renslighet og redusert forurensning av arbeidsstykket (siden det ikke er noen skjærekant som ved tradisjonell fresing eller dreiing som kan bli forurenset av materialet eller forurense materialet, dvs. bue oppbygging). Den slipende naturen til komposittmaterialer kan gjøre dem vanskelige å bearbeide med konvensjonelle metoder, men enkle ved laserbearbeiding. Fordi laserstrålen ikke slites under prosessen, kan oppnådd presisjon bli bedre. Fordi lasersystemer har en liten varmepåvirket sone, er det også mindre sjanse for å vri materialet som kuttes. For noen materialer kan laserskjæring være det eneste alternativet. Laserstråleskjæreprosesser er fleksible, og levering av fiberoptisk stråle, enkel feste, korte oppsetttider, tilgjengelighet av tredimensjonale CNC-systemer gjør det mulig for laserskjæring og maskinering å konkurrere med andre platefremstillingsprosesser som stansing. Når det er sagt, kan laserteknologi noen ganger kombineres med mekaniske fabrikasjonsteknologier for forbedret total effektivitet.

 

 

 

Laserskjæring av metallplater har fordelene fremfor plasmaskjæring ved å være mer presis og bruke mindre energi, men de fleste industrielle lasere kan ikke skjære gjennom den større metalltykkelsen som plasma kan. Lasere som opererer med høyere krafter som 6000 watt nærmer seg plasmamaskiner i deres evne til å skjære gjennom tykke materialer. Imidlertid er kapitalkostnaden for disse 6000 watt laserskjærerne mye høyere enn for plasmaskjæremaskiner som er i stand til å kutte tykke materialer som stålplater.

 

 

 

Det er også ulemper med laserskjæring og maskinering. Laserskjæring innebærer høyt strømforbruk. Industriell lasereffektivitet kan variere fra 5 % til 15 %. Strømforbruket og effektiviteten til en bestemt laser vil variere avhengig av utgangseffekt og driftsparametere. Dette vil avhenge av type laser og hvor godt laseren matcher det aktuelle arbeidet. Mengden laserskjærekraft som kreves for en bestemt oppgave avhenger av materialtype, tykkelse, prosess (reaktiv/inert) som brukes og ønsket skjærehastighet. Maksimal produksjonshastighet ved laserskjæring og maskinering er begrenset av en rekke faktorer, inkludert laserkraft, prosesstype (enten reaktiv eller inert), materialegenskaper og tykkelse.

 

 

 

In LASER ABLATION fjerner vi materiale fra en fast overflate ved å bestråle det med en laserstråle. Ved lav laserfluks varmes materialet opp av den absorberte laserenergien og fordamper eller sublimerer. Ved høy laserfluks omdannes materialet vanligvis til et plasma. Høyeffektlasere renser et stort punkt med en enkelt puls. Lavere effektlasere bruker mange små pulser som kan skannes over et område. Ved laserablasjon fjerner vi materiale med en pulserende laser eller med en kontinuerlig laserstråle dersom laserintensiteten er høy nok. Pulserende lasere kan bore ekstremt små, dype hull gjennom svært harde materialer. Svært korte laserpulser fjerner materiale så raskt at det omkringliggende materialet absorberer svært lite varme, derfor kan laserboring gjøres på ømfintlige eller varmefølsomme materialer. Laserenergi kan absorberes selektivt av belegg, derfor kan CO2 og Nd:YAG pulserende lasere brukes til å rense overflater, fjerne maling og belegg, eller forberede overflater for maling uten å skade den underliggende overflaten.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. Disse to teknikkene er faktisk de mest brukte applikasjonene. Det brukes ikke blekk, og det involverer heller ikke verktøybits som kommer i kontakt med den graverte overflaten og slites ut, noe som er tilfellet med tradisjonelle mekaniske graverings- og merkingsmetoder. Materialer spesielt designet for lasergravering og merking inkluderer laserfølsomme polymerer og spesielle nye metalllegeringer. Selv om utstyr for lasermerking og gravering er relativt dyrere sammenlignet med alternativer som stanser, pinner, styli, etsningsstempler osv., har de blitt mer populære på grunn av nøyaktigheten, reproduserbarheten, fleksibiliteten, den enkle automatiseringen og online-applikasjonen. i et bredt spekter av produksjonsmiljøer.

 

 

 

Til slutt bruker vi laserstråler til flere andre produksjonsoperasjoner:

 

- LASER SVEISING

 

- LASER VARMEBEHANDLING: Småskala varmebehandling av metaller og keramikk for å modifisere deres overflatemekaniske og tribologiske egenskaper.

 

- LASER OVERFLATEBEHANDLING / MODIFIKASJON: Lasere brukes til å rengjøre overflater, introdusere funksjonelle grupper, modifisere overflater i et forsøk på å forbedre vedheft før beleggavsetning eller sammenføyningsprosesser.