Laserska obdelava & rezanje & 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. V LASER BEAM MACHINING (LBM) laserski vir fokusira optično energijo na površino obdelovanca. Lasersko rezanje računalniško usmerja visoko fokusiran izhod visoko zmogljivega laserja na material, ki ga je treba rezati. Ciljni material se nato stopi, zgori, izhlapi ali ga odpihne curek plina, pri čemer na nadzorovan način ostane rob z visokokakovostno površino. Naši industrijski laserski rezalniki so primerni za rezanje ploščatega materiala kot tudi strukturnih materialov in materialov za cevi ter kovinskih in nekovinskih obdelovancev. Na splošno v postopkih obdelave in rezanja z laserskim žarkom vakuum ni potreben. Pri laserskem rezanju in proizvodnji se uporablja več vrst laserjev. Impulzni ali neprekinjeni val CO2 LASER je primeren za rezanje, vrtanje in graviranje. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical po slogu in se razlikujejo le po uporabi. Neodim Nd se uporablja za vrtanje in kjer je potrebna visoka energija, vendar malo ponavljanja. Na drugi strani se Nd-YAG laser uporablja tam, kjer je potrebna zelo visoka moč ter za vrtanje in graviranje. Oba laserja CO2 in Nd/Nd-YAG se lahko uporabljata za LASERSKO VARJENJE. Drugi laserji, ki jih uporabljamo v proizvodnji, vključujejo Nd:GLASS, RUBY in EXCIMER. Pri obdelavi z laserskim žarkom (LBM) so pomembni naslednji parametri: odbojnost in toplotna prevodnost površine obdelovanca ter njegova specifična toplota in latentna toplota taljenja in izhlapevanja. Z zmanjševanjem teh parametrov se učinkovitost postopka obdelave z laserskim žarkom (LBM) povečuje. Globino reza lahko izrazimo kot:

 

t ~ P / (vxd)

 

To pomeni, da je globina reza "t" sorazmerna z vhodno močjo P in obratno sorazmerna s hitrostjo rezanja v in premerom točke laserskega žarka d. Površina, izdelana z LBM, je na splošno hrapava in ima območje izpostavljenosti toploti.

 

 

 

REZANJE IN OBDELAVA LASERJA Z KARBONDIOKSIDOM (CO2): CO2 laserji, ki jih vzbuja enosmerni tok, se črpajo s prehajanjem toka skozi mešanico plinov, medtem ko CO2 laserji, ki jih vzbuja RF, za vzbujanje uporabljajo radiofrekvenčno energijo. RF metoda je relativno nova in je postala bolj priljubljena. Zasnove z enosmernim tokom zahtevajo elektrode v votlini, zato lahko pride do erozije elektrod in prevleke elektrodnega materiala na optiki. Ravno nasprotno, RF resonatorji imajo zunanje elektrode in zato niso nagnjeni k tem težavam. CO2 laserje uporabljamo pri industrijskem rezanju številnih materialov, kot so mehko jeklo, aluminij, nerjavno jeklo, titan in plastika.

 

 

 

YAG LASERSKI RAZREZ and MACHINING: YAG laserje uporabljamo za rezanje in piskanje kovin in keramike. Laserski generator in zunanja optika zahtevata hlajenje. Odpadna toplota nastaja in se prenaša s hladilno tekočino ali neposredno v zrak. Voda je običajno hladilno sredstvo, ki običajno kroži skozi hladilnik ali sistem za prenos toplote.

 

 

 

EXCIMER LASERSKO REZANJE in OBDELAVA: Excimer laser je vrsta laserja z valovno dolžino v ultravijoličnem območju. Natančna valovna dolžina je odvisna od uporabljenih molekul. Naslednje valovne dolžine so na primer povezane z molekulami, prikazanimi v oklepajih: 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Nekateri excimer laserji so nastavljivi. Excimer laserji imajo privlačno lastnost, da lahko odstranijo zelo fine plasti površinskega materiala skoraj brez segrevanja ali spremenijo v preostanek materiala. Zato so excimer laserji zelo primerni za natančno mikroobdelovanje organskih materialov, kot so nekateri polimeri in plastika.

 

 

 

LASERSKO RAZREZOVANJE S PLINOM: Včasih za rezanje tankih pločevinastih materialov uporabljamo laserske žarke v kombinaciji s plinskim tokom, kot je kisik, dušik ali argon. To naredite z uporabo a LASER-BEAM TORCH. Za nerjaveče jeklo in aluminij uporabljamo lasersko rezanje z visokotlačnim inertnim plinom in dušikom. Posledica tega so robovi brez oksidov za izboljšano varljivost. Ti plinski tokovi tudi odpihnejo staljeni in uparjeni material s površin obdelovanca.

 

 

 

V a LASER MICROJET CUTTING imamo z vodnim curkom vodeni laser, v katerem je impulzni laserski žarek spojen v nizkotlačni vodni curek. Uporabljamo ga za lasersko rezanje, medtem ko z vodnim curkom vodimo laserski žarek, podobno kot optično vlakno. Prednosti laserskega mikrojeta so, da voda odstrani tudi ostanke in ohladi material, je hitrejši od tradicionalnega ''suhega'' laserskega rezanja z višjimi hitrostmi rezanja, vzporednim rezom in vsesmernim rezom.

 

 

 

Uporabljamo različne metode rezanja z laserji. Nekatere od metod so uparjanje, taljenje in pihanje, pihanje taline in žganje, razpoke zaradi toplotnih napetosti, praskanje, hladno rezanje in žganje, stabilizirano lasersko rezanje.

 

- Vaporizacijsko rezanje: fokusirani žarek segreje površino materiala do vrelišča in ustvari luknjo. Luknja povzroči nenadno povečanje vpojnosti in hitro poglobi luknjo. Ko se luknja poglobi in material vre, ustvarjena para razjeda staljene stene, izpihne material in dodatno poveča luknjo. S to metodo se običajno režejo materiali, ki se ne talijo, kot so les, ogljik in duroplasti.

 

- Rezanje s taljenjem in pihanjem: uporabljamo visokotlačni plin za pihanje staljenega materiala iz območja rezanja, kar zmanjša zahtevano moč. Material se segreje do tališča, nato pa plinski curek odpihne staljeni material iz zareza. To odpravlja potrebo po nadaljnjem dvigovanju temperature materiala. S to tehniko režemo kovine.

 

- Razpoke zaradi toplotne napetosti: Krhki materiali so občutljivi na toplotni lom. Žarek je usmerjen na površino, kar povzroči lokalno segrevanje in toplotno raztezanje. Posledica tega je razpoka, ki jo je nato mogoče voditi s premikanjem žarka. To tehniko uporabljamo pri rezanju stekla.

 

- Prikrito rezanje silicijevih rezin: Ločevanje mikroelektronskih čipov od silicijevih rezin poteka s postopkom prikritega rezanja, z uporabo impulznega Nd:YAG laserja, valovna dolžina 1064 nm je dobro prilagojena elektronskemu pasovnemu pasu silicija (1,11 eV oz. 1117 nm). To je priljubljeno pri izdelavi polprevodniških naprav.

 

- Reaktivno rezanje: Ta tehnika, imenovana tudi plamensko rezanje, je lahko podobna rezanju s kisikovim gorilnikom, vendar z laserskim žarkom kot virom vžiga. To uporabljamo za rezanje ogljikovega jekla v debelinah nad 1 mm in celo zelo debelih jeklenih plošč z majhno močjo laserja.

 

 

 

IMPULZNI LASERJI za kratek čas zagotavljajo močan izbruh energije in so zelo učinkoviti pri nekaterih postopkih laserskega rezanja, kot je prebadanje, ali ko so potrebne zelo majhne luknje ali zelo nizke hitrosti rezanja. Če bi namesto tega uporabili konstanten laserski žarek, bi lahko toplota dosegla točko taljenja celotnega strojno obdelanega kosa. Naši laserji imajo možnost pulzirati ali rezati CW (zvezni val) pod nadzorom programa NC (numerično krmiljenje). Uporabljamo DOUBLE PULSE LASERS oddajanje serije impulznih parov za izboljšanje hitrosti odstranjevanja materiala in kakovosti lukenj. Prvi impulz odstrani material s površine, drugi impulz pa prepreči, da bi se izvrženi material prilepil ob stran luknje ali reza.

 

 

 

Tolerance in površinska obdelava pri laserskem rezanju in strojni obdelavi so izjemne. Naši sodobni laserski rezalniki imajo natančnost pozicioniranja okoli 10 mikrometrov in ponovljivost 5 mikrometrov. Standardne hrapavosti Rz se povečujejo z debelino pločevine, zmanjšujejo pa z močjo laserja in hitrostjo rezanja. Postopki laserskega rezanja in strojne obdelave lahko dosežejo majhne tolerance, pogosto do 0,001 palca (0,025 mm). Geometrija delov in mehanske lastnosti naših strojev so optimizirane za doseganje najboljših tolerančnih zmogljivosti. Površinska obdelava, ki jo lahko pridobimo z rezanjem z laserskim žarkom, se lahko giblje med 0,003 mm in 0,006 mm. Na splošno zlahka dosežemo luknje s premerom 0,025 mm, luknje pa so majhne kot 0,005 mm in razmerje med globino in premerom 50 proti 1 so bile izdelane v različnih materialih. Naši najpreprostejši in najbolj standardni laserski rezalniki bodo rezali kovino iz ogljikovega jekla od 0,020–0,5 palca (0,51–13 mm) v debelino in so zlahka do tridesetkrat hitrejši od standardnega žaganja.

 

 

 

Strojna obdelava z laserskim žarkom se široko uporablja za vrtanje in rezanje kovin, nekovin in kompozitnih materialov. Prednosti laserskega rezanja pred mehanskim rezanjem vključujejo lažje držanje obdelovanca, čistočo in manjšo kontaminacijo obdelovanca (saj ni rezalnega roba kot pri tradicionalnem rezkanju ali struženju, ki bi se lahko onesnažil z materialom ali kontaminiral material, tj. kopičenje bue). Abrazivna narava kompozitnih materialov lahko oteži njihovo strojno obdelavo z običajnimi metodami, vendar enostavno z lasersko obdelavo. Ker se laserski žarek med postopkom ne obrabi, je lahko dosežena natančnost boljša. Ker imajo laserski sistemi majhno območje toplotnega vpliva, je tudi manjša možnost zvijanja materiala, ki ga režemo. Za nekatere materiale je lasersko rezanje lahko edina možnost. Postopki rezanja z laserskim žarkom so prilagodljivi, dostava žarka iz optičnih vlaken, preprosto pritrjevanje, kratki časi nastavitve, razpoložljivost tridimenzionalnih CNC sistemov pa omogočajo, da lasersko rezanje in strojna obdelava uspešno tekmujeta z drugimi postopki izdelave pločevine, kot je prebijanje. Ob tem je mogoče lasersko tehnologijo včasih kombinirati s tehnologijami mehanske izdelave za izboljšano splošno učinkovitost.

 

 

 

Lasersko rezanje pločevine ima prednosti pred plazemskim rezanjem, saj je natančnejše in porabi manj energije, vendar večina industrijskih laserjev ne more rezati kovine večje debeline kot plazma. Laserji, ki delujejo pri višjih močeh, kot je 6000 vatov, se po svoji sposobnosti rezanja skozi debele materiale približujejo plazemskim strojem. Vendar pa so kapitalski stroški teh 6000 W laserskih rezalnikov veliko višji od stroškov strojev za plazemsko rezanje, ki lahko režejo debele materiale, kot je jeklena plošča.

 

 

 

Obstajajo tudi slabosti laserskega rezanja in strojne obdelave. Lasersko rezanje zahteva visoko porabo energije. Učinkovitost industrijskega laserja se lahko giblje od 5 % do 15 %. Poraba energije in učinkovitost vsakega posameznega laserja se razlikujeta glede na izhodno moč in delovne parametre. To bo odvisno od vrste laserja in tega, kako dobro se laser ujema z opravljenim delom. Količina moči laserskega rezanja, ki je potrebna za določeno nalogo, je odvisna od vrste materiala, debeline, uporabljenega postopka (reaktivni/inertni) in želene hitrosti rezanja. Največja proizvodna stopnja pri laserskem rezanju in strojni obdelavi je omejena s številnimi dejavniki, vključno z močjo laserja, vrsto postopka (reaktivni ali inertni), lastnostmi materiala in debelino.

 

 

 

In LASERSKA ABLACIJA odstranjujemo material s trdne površine z obsevanjem z laserskim žarkom. Pri nizkem laserskem toku se material segreje z absorbirano lasersko energijo in izhlapi ali sublimira. Pri visokem laserskem toku se material običajno pretvori v plazmo. Laserji visoke moči očistijo veliko mesto z enim samim impulzom. Laserji z manjšo močjo uporabljajo veliko majhnih impulzov, ki jih je mogoče skenirati čez območje. Pri laserski ablaciji odstranjujemo material s pulznim laserjem ali z laserskim žarkom z zveznimi valovi, če je intenziteta laserja dovolj visoka. Impulzni laserji lahko vrtajo izjemno majhne, globoke luknje skozi zelo trde materiale. Zelo kratki laserski impulzi odstranijo material tako hitro, da okoliški material absorbira zelo malo toplote, zato je lasersko vrtanje mogoče izvajati na občutljivih ali toplotno občutljivih materialih. Lasersko energijo lahko premazi selektivno absorbirajo, zato se CO2 in Nd:YAG impulzni laserji lahko uporabljajo za čiščenje površin, odstranjevanje barve in premaza ali pripravo površin za barvanje, ne da bi poškodovali osnovno površino.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. Ti dve tehniki sta pravzaprav najpogosteje uporabljeni aplikaciji. Ne uporablja se nobenih črnil, prav tako ne vključuje nastavkov orodja, ki pridejo v stik z vgravirano površino in se obrabijo, kar je v primeru tradicionalnih metod mehanskega graviranja in označevanja. Materiali, posebej zasnovani za lasersko graviranje in označevanje, vključujejo lasersko občutljive polimere in posebne nove kovinske zlitine. Čeprav je oprema za lasersko označevanje in graviranje sorazmerno dražja v primerjavi z alternativami, kot so luknjači, zatiči, igle, jedkane štampiljke … itd., so postali bolj priljubljeni zaradi svoje natančnosti, ponovljivosti, prilagodljivosti, enostavnosti avtomatizacije in spletne aplikacije. v najrazličnejših proizvodnih okoljih.

 

 

 

Končno uporabljamo laserske žarke za več drugih proizvodnih postopkov:

 

- LASERSKO VARJENJE

 

- LASERSKA TOPLOTNA OBDELAVA: Majhna toplotna obdelava kovin in keramike za spreminjanje njihovih mehanskih in triboloških lastnosti na površini.

 

- LASERSKA OBDELAVA/MODIFIKACIJA POVRŠIN: Laserji se uporabljajo za čiščenje površin, uvedbo funkcionalnih skupin, modificiranje površin v prizadevanju za izboljšanje oprijema pred nanašanjem premaza ali postopki spajanja.