Laserové obrábanie a rezanie a LBM

aaplikácie LASER CUTTING is a HIGH-ENERGY-BEAM MANUFACTURING_cc-783d-výroba materiálov, pri ktorých sa používa laserové rezanie53bc-913-zlé materiály bbcf513bad. In LASER BEAM MACHINING (LBM), laserový zdroj sústreďuje optickú energiu na povrch obrobku. Laserové rezanie smeruje vysoko sústredený a vysokohustotný výstup vysokovýkonného lasera pomocou počítača na materiál, ktorý sa má rezať. Cielený materiál sa potom buď roztopí, spáli, vyparí alebo je odfúknutý prúdom plynu riadeným spôsobom, pričom zanechá hranu s vysoko kvalitnou povrchovou úpravou. Naše priemyselné laserové rezačky sú vhodné na rezanie plochých materiálov, ako aj konštrukčných a potrubných materiálov, kovových a nekovových obrobkov. Vo všeobecnosti nie je v procese obrábania a rezania laserovým lúčom potrebné žiadne vákuum. Pri rezaní a výrobe laserom sa používa niekoľko typov laserov. Pulzná alebo kontinuálna vlna CO2 LASER je vhodná na rezanie, vyvrtávanie a gravírovanie. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical v štýle a líšia sa len aplikáciou. Neodymový Nd sa používa na vyvrtávanie a tam, kde sa vyžaduje vysoká energia, ale nízka úroveň opakovania. Nd-YAG laser sa na druhej strane používa tam, kde sa vyžaduje veľmi vysoký výkon a na vyvrtávanie a gravírovanie. CO2 aj Nd/Nd-YAG lasery možno použiť na LASER WELDING. Medzi ďalšie lasery, ktoré používame pri výrobe patria Nd:GLASS, RUBY a EXCIMER. Pri obrábaní laserovým lúčom (LBM) sú dôležité tieto parametre: Odrazivosť a tepelná vodivosť povrchu obrobku a jeho špecifické teplo a latentné teplo tavenia a vyparovania. Efektívnosť procesu laserového obrábania (LBM) stúpa so znižovaním týchto parametrov. Hĺbka rezu môže byť vyjadrená ako:

 

t ~ P / (vxd)

 

To znamená, že hĺbka rezu „t“ je úmerná príkonu P a nepriamo úmerná rýchlosti rezu v a priemeru bodu laserového lúča d. Povrch vyrobený pomocou LBM je vo všeobecnosti drsný a má tepelne ovplyvnenú zónu.

 

 

 

REZANIE A OBRÁBENIE LASEROM OXIDU UHLIČITÉHO (CO2): CO2 lasery s jednosmerným budením sa čerpajú prechodom prúdu cez zmes plynov, zatiaľ čo lasery s vysokofrekvenčným budením CO2 využívajú na budenie rádiofrekvenčnú energiu. Metóda RF je relatívne nová a stala sa populárnejšou. DC konštrukcie vyžadujú elektródy vo vnútri dutiny, a preto môžu mať elektródovú eróziu a pokovovanie elektródovým materiálom na optike. Naopak, RF rezonátory majú externé elektródy, a preto nie sú náchylné na tieto problémy. CO2 lasery používame pri priemyselnom rezaní mnohých materiálov, ako je mäkká oceľ, hliník, nehrdzavejúca oceľ, titán a plasty.

 

 

 

YAG LASEROVÉ CUTTING and OBRÁBENIE: Na rezanie a ryhovanie kovov a keramiky používame YAG lasery. Laserový generátor a externá optika vyžadujú chladenie. Odpadové teplo sa vytvára a prenáša chladivom alebo priamo do vzduchu. Voda je bežné chladivo, ktoré zvyčajne cirkuluje cez chladič alebo systém prenosu tepla.

 

 

 

REZANIE A OBRÁBENIE EXCIMEROVÝM LASEROM: Excimerový laser je druh lasera s vlnovými dĺžkami v ultrafialovej oblasti. Presná vlnová dĺžka závisí od použitých molekúl. Napríklad nasledujúce vlnové dĺžky sú spojené s molekulami uvedenými v zátvorkách: 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Niektoré excimerové lasery sú laditeľné. Excimerové lasery majú atraktívnu vlastnosť, že dokážu odstrániť veľmi jemné vrstvy povrchového materiálu takmer bez zahrievania alebo zmeny zvyšku materiálu. Preto sú excimerové lasery vhodné na presné mikroobrábanie organických materiálov, ako sú niektoré polyméry a plasty.

 

 

 

REZANIE LASEROM S POMOCOU PLYNU: Niekedy používame laserové lúče v kombinácii s prúdom plynu, ako je kyslík, dusík alebo argón na rezanie tenkých plechových materiálov. Toto sa vykonáva pomocou a LASER-BEAM TORCH. Pre nehrdzavejúcu oceľ a hliník používame vysokotlakové rezanie laserom s inertným plynom pomocou dusíka. Výsledkom sú hrany bez oxidov na zlepšenie zvárateľnosti. Tieto prúdy plynu tiež odfukujú roztavený a vyparovaný materiál z povrchov obrobku.

 

 

 

V a LASER MICROJET CUTTING máme vodným lúčom navádzaný laser, v ktorom je pulzovaný vodný lúč spojený s nízkym tlakom. Používame ho na rezanie laserom, pričom vodným lúčom vedieme laserový lúč podobne ako optické vlákno. Výhody laserového mikrojetu spočívajú v tom, že voda tiež odstraňuje nečistoty a ochladzuje materiál, je rýchlejšie ako tradičné „suché“ rezanie laserom s vyššou rýchlosťou rezania kociek, paralelným rezom a všesmerovým rezaním.

 

 

 

Používame rôzne metódy rezania pomocou laserov. Niektoré z metód sú odparovanie, tavenie a vyfukovanie, vyfukovanie a vypaľovanie taveniny, praskanie tepelným napätím, ryhovanie, rezanie za studena a vypaľovanie, stabilizované rezanie laserom.

 

- Rezanie odparovaním: Sústredený lúč zahreje povrch materiálu na jeho bod varu a vytvorí otvor. Otvor vedie k náhlemu zvýšeniu nasiakavosti a rýchlo prehĺbi otvor. Keď sa diera prehlbuje a materiál vrie, vytvorená para eroduje roztavené steny, vyfukuje materiál von a ďalej zväčšuje dieru. Touto metódou sa zvyčajne režú netaviteľné materiály, ako je drevo, uhlík a termosetové plasty.

 

- Rezanie tavením a vyfukovaním: Na vyfukovanie roztaveného materiálu z oblasti rezu používame vysokotlakový plyn, čím sa znižuje potrebný výkon. Materiál sa zahreje na teplotu topenia a potom prúd plynu vyfúkne roztavený materiál z rezu. To eliminuje potrebu ďalšieho zvyšovania teploty materiálu. Touto technikou režeme kovy.

 

- Trhanie pri tepelnom namáhaní: Krehké materiály sú citlivé na tepelné lomy. Lúč je zaostrený na povrch, čo spôsobuje lokálne zahrievanie a tepelnú rozťažnosť. To má za následok trhlinu, ktorá môže byť potom vedená pohybom lúča. Túto techniku používame pri rezaní skla.

 

- Neviditeľné krájanie kremíkových plátkov: Oddelenie mikroelektronických čipov od kremíkových plátkov sa vykonáva procesom utajeného krájania pomocou pulzného Nd:YAG lasera, vlnová dĺžka 1064 nm je dobre prispôsobená elektronickému zakázanému pásmu kremíka (1,11 eV resp. 1117 nm). Toto je populárne pri výrobe polovodičových zariadení.

 

- Reaktívne rezanie: Tiež nazývané rezanie plameňom, táto technika môže byť podobná rezaniu kyslíkovým horákom, ale s laserovým lúčom ako zdrojom vznietenia. Používame ho na rezanie uhlíkovej ocele s hrúbkou nad 1 mm a dokonca aj veľmi hrubých oceľových plechov s malým výkonom lasera.

 

 

 

PULSED LASERS poskytujú nám vysokovýkonný výboj energie na krátku dobu a sú veľmi účinné pri niektorých procesoch laserového rezania, ako je dierovanie, alebo keď sú potrebné veľmi malé otvory alebo veľmi nízke rezné rýchlosti. Ak by sa namiesto toho použil konštantný laserový lúč, teplo by mohlo dosiahnuť bod roztavenia celého obrábaného kusu. Naše lasery majú schopnosť pulzovať alebo rezať CW (Continuous Wave) pod NC (numerické riadenie) programovým riadením. Používame DOUBLE PULSE LASERS vyžarujúce sériu párov impulzov na zlepšenie rýchlosti úberu materiálu a kvality otvoru. Prvý impulz odoberá materiál z povrchu a druhý impulz bráni vyvrhnutému materiálu, aby sa prilepil na stranu otvoru alebo rezu.

 

 

 

Tolerancie a povrchová úprava pri laserovom rezaní a obrábaní sú vynikajúce. Naše moderné laserové rezačky majú presnosť polohovania v blízkosti 10 mikrometrov a opakovateľnosť 5 mikrometrov. Štandardné drsnosti Rz sa zvyšujú s hrúbkou plechu, ale klesajú s výkonom lasera a rýchlosťou rezania. Procesy laserového rezania a obrábania sú schopné dosahovať tesné tolerancie, často s presnosťou 0,001 palca (0,025 mm) Geometria dielu a mechanické vlastnosti našich strojov sú optimalizované na dosiahnutie najlepších tolerančných schopností. Povrchové úpravy, ktoré môžeme získať rezaním laserovým lúčom, sa môžu pohybovať od 0,003 mm do 0,006 mm. Vo všeobecnosti ľahko dosiahneme otvory s priemerom 0,025 mm a otvory už od 0,005 mm a pomery hĺbky k priemeru otvoru 50 ku 1 boli vyrobené z rôznych materiálov. Naše najjednoduchšie a najštandardnejšie laserové rezačky budú rezať kov z uhlíkovej ocele s hrúbkou 0,020 – 0,5 palca (0,51 – 13 mm) a môžu byť ľahko až tridsaťkrát rýchlejšie ako štandardné pílenie.

 

 

 

Obrábanie laserovým lúčom sa široko používa na vŕtanie a rezanie kovov, nekovov a kompozitných materiálov. Medzi výhody rezania laserom oproti mechanickému rezaniu patrí jednoduchšie držanie obrobku, čistota a znížené znečistenie obrobku (keďže tu nie je rezná hrana ako pri tradičnom frézovaní alebo sústružení, ktorá by sa mohla znečistiť materiálom alebo znečistiť materiál, napr. nánosy). Abrazívna povaha kompozitných materiálov môže sťažiť ich obrábanie konvenčnými metódami, ale ľahké obrábanie laserom. Pretože sa laserový lúč počas procesu neopotrebováva, získaná presnosť môže byť lepšia. Pretože laserové systémy majú malú zónu ovplyvnenú teplom, je tu tiež menšia šanca na deformáciu materiálu, ktorý je rezaný. Pre niektoré materiály môže byť laserové rezanie jedinou možnosťou. Procesy rezania laserovým lúčom sú flexibilné a dodávanie lúčov z optických vlákien, jednoduché upevnenie, krátke časy nastavenia, dostupnosť trojrozmerných CNC systémov umožňujú laserovému rezaniu a obrábaniu úspešne konkurovať iným procesom výroby plechov, ako je dierovanie. Ako už bolo povedané, laserová technológia môže byť niekedy kombinovaná s technológiami mechanickej výroby na zlepšenie celkovej účinnosti.

 

 

 

Laserové rezanie plechov má výhody oproti plazmovému rezaniu v tom, že je presnejšie a využíva menej energie, avšak väčšina priemyselných laserov nedokáže prerezať väčšiu hrúbku kovu ako plazma. Lasery pracujúce pri vyšších výkonoch, ako je napríklad 6000 wattov, sa približujú plazmovým strojom v ich schopnosti prerezávať hrubé materiály. Avšak kapitálové náklady týchto 6000 W laserových rezačiek sú oveľa vyššie ako náklady na plazmové rezacie stroje schopné rezať hrubé materiály, ako je oceľový plech.

 

 

 

Existujú aj nevýhody laserového rezania a obrábania. Laserové rezanie zahŕňa vysokú spotrebu energie. Účinnosť priemyselného lasera sa môže pohybovať od 5 % do 15 %. Spotreba energie a účinnosť každého konkrétneho lasera sa bude líšiť v závislosti od výstupného výkonu a prevádzkových parametrov. To bude závisieť od typu lasera a od toho, ako dobre sa laser zhoduje s vykonávanou prácou. Množstvo laserového rezného výkonu potrebného pre konkrétnu úlohu závisí od typu materiálu, hrúbky, použitého procesu (reaktívneho/inertného) a požadovanej rýchlosti rezania. Maximálna rýchlosť výroby pri rezaní a obrábaní laserom je obmedzená množstvom faktorov vrátane výkonu lasera, typu procesu (či už reaktívneho alebo inertného), vlastností materiálu a hrúbky.

 

 

 

In LASER ABLATION odstraňujeme materiál z pevného povrchu ožiarením laserovým lúčom. Pri nízkom laserovom toku sa materiál ohrieva absorbovanou laserovou energiou a vyparuje sa alebo sublimuje. Pri vysokom laserovom toku sa materiál zvyčajne premieňa na plazmu. Vysokovýkonné lasery vyčistia veľké miesto jediným impulzom. Lasery s nižším výkonom používajú veľa malých impulzov, ktoré možno skenovať cez oblasť. Pri laserovej ablácii odoberáme materiál pulzným laserom alebo kontinuálnym laserovým lúčom, ak je intenzita lasera dostatočne vysoká. Impulzné lasery dokážu vyvŕtať extrémne malé, hlboké otvory cez veľmi tvrdé materiály. Veľmi krátke laserové impulzy odstraňujú materiál tak rýchlo, že okolitý materiál absorbuje veľmi málo tepla, preto je možné laserové vŕtanie vykonávať aj na jemných alebo tepelne citlivých materiáloch. Laserová energia môže byť selektívne absorbovaná nátermi, preto CO2 a Nd:YAG pulzné lasery môžu byť použité na čistenie povrchov, odstraňovanie náterov a náterov alebo prípravu povrchov na náter bez poškodenia podkladového povrchu.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. Tieto dve techniky sú v skutočnosti najpoužívanejšie aplikácie. Nepoužívajú sa žiadne atramenty ani sa netýkajú nástavcov nástrojov, ktoré sa dotýkajú gravírovaného povrchu a opotrebúvajú sa, čo je prípad tradičných metód mechanického gravírovania a označovania. Medzi materiály špeciálne navrhnuté na laserové gravírovanie a značenie patria polyméry citlivé na laser a špeciálne nové zliatiny kovov. Hoci sú zariadenia na laserové značenie a gravírovanie relatívne drahšie v porovnaní s alternatívami, ako sú dierovače, špendlíky, dotykové perá, leptacie pečiatky... atď., stali sa obľúbenejšími vďaka svojej presnosti, reprodukovateľnosti, flexibilite, jednoduchosti automatizácie a online aplikácii. v širokej škále výrobných prostredí.

 

 

 

Nakoniec používame laserové lúče pre niekoľko ďalších výrobných operácií:

 

- LASEROVÉ ZVÁRANIE

 

- TEPELNÉ OŠETRENIE LASEROM: Drobné tepelné spracovanie kovov a keramiky na úpravu ich povrchových mechanických a tribologických vlastností.

 

- LASEROVÁ POVRCHOVÁ ÚPRAVA / ÚPRAVA: Lasery sa používajú na čistenie povrchov, zavádzanie funkčných skupín, úpravu povrchov v snahe zlepšiť priľnavosť pred nanášaním povlaku alebo procesom spájania.