Laserbearbetning & skärning & 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. In LASERBEAM MACHINING (LBM), fokuserar en laserkälla optisk energi på arbetsstyckets yta. Laserskärning riktar den mycket fokuserade och högdensitetsuteffekten från en högeffektlaser, via dator, mot materialet som ska skäras. Det riktade materialet smälter sedan antingen, bränns, förångas bort eller blåses bort av en gasstråle, på ett kontrollerat sätt och lämnar en kant med en ytfinish av hög kvalitet. Våra industriella laserskärare är lämpliga för skärning av platt-plåtmaterial samt struktur- och rörmaterial, metalliska och icke-metalliska arbetsstycken. I allmänhet krävs inget vakuum i laserstrålebearbetnings- och skärprocesserna. Det finns flera typer av lasrar som används vid laserskärning och tillverkning. Den pulserade eller kontinuerliga vågen CO2 LASER  är lämplig för skärning, borrning och gravering. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical i stil och skiljer sig endast i tillämpning. Neodymium Nd används för borrning och där hög energi men låg upprepning krävs. Nd-YAG-lasern å andra sidan används där mycket hög effekt krävs och för borrning och gravering. Både CO2- och Nd/Nd-YAG-lasrar kan användas för LASERSVETSNING. Andra lasrar vi använder i tillverkningen inkluderar Nd:GLASS, RUBY och EXCIMER. I Laser Beam Machining (LBM) är följande parametrar viktiga: Reflexionsförmågan och värmeledningsförmågan hos arbetsstyckets yta och dess specifika värme och latenta värme från smältning och förångning. Effektiviteten hos laserstrålebearbetningsprocessen (LBM) ökar med minskningen av dessa parametrar. Skärdjupet kan uttryckas som:

 

t ~ P / (vxd)

 

Detta betyder att skärdjupet "t" är proportionellt mot effekttillförseln P och omvänt proportionellt mot skärhastigheten v och laserstrålens punktdiameter d. Ytan som produceras med LBM är i allmänhet grov och har en värmepåverkad zon.

 

 

 

KOLDIOXID (CO2) LASERSKÄRNING och BEARBETNING: De DC-exciterade CO2-lasrarna pumpas genom att passera en ström genom gasblandningen medan de RF-exciterade CO2-lasrarna använder radiofrekvensenergi för excitation. RF-metoden är relativt ny och har blivit mer populär. DC-konstruktioner kräver elektroder inuti kaviteten, och därför kan de ha elektroderosion och plätering av elektrodmaterial på optiken. Tvärtom har RF-resonatorer externa elektroder och därför är de inte utsatta för dessa problem. Vi använder CO2-lasrar vid industriell skärning av många material såsom mjukt stål, aluminium, rostfritt stål, titan och plast.

 

 

 

YAG LASER CUTTING and MACHINING: Vi använder YAG-lasrar för att skära och rita metaller och keramiska metaller. Lasergeneratorn och extern optik kräver kylning. Spillvärme genereras och överförs av en kylvätska eller direkt till luft. Vatten är en vanlig kylvätska, vanligtvis cirkuleras genom en kylare eller värmeöverföringssystem.

 

 

 

EXCIMER LASER Skärning och bearbetning: En excimer laser är en sorts laser med våglängder i det ultravioletta området. Den exakta våglängden beror på vilka molekyler som används. Till exempel är följande våglängder associerade med molekylerna som visas inom parentes: 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Vissa excimerlasrar är avstämbara. Excimerlasrar har den attraktiva egenskapen att de kan ta bort mycket fina lager av ytmaterial nästan utan uppvärmning eller byta till resten av materialet. Därför är excimerlasrar väl lämpade för precisionsmikrobearbetning av organiska material som vissa polymerer och plaster.

 

 

 

GASASSISTERAD LASERSKÄRNING: Ibland använder vi laserstrålar i kombination med en gasström, som syre, kväve eller argon för att skära tunna plåtmaterial. Detta görs med hjälp av a LASER-BEAM TORCH. För rostfritt stål och aluminium använder vi högtrycks inertgasassisterad laserskärning med kväve. Detta resulterar i oxidfria kanter för att förbättra svetsbarheten. Dessa gasströmmar blåser också bort smält och förångat material från arbetsstyckets ytor.

 

 

 

I a LASER MICROJET CUTTING  har vi en vattenstrålestyrd laser i vilken en tryckpulsad laserstråle kopplas in i en lågstråle. Vi använder den för att utföra laserskärning medan vi använder vattenstrålen för att styra laserstrålen, liknande en optisk fiber. Fördelarna med lasermikrojet är att vattnet också tar bort skräp och kyler materialet, det är snabbare än traditionell "torr" laserskärning med högre tärningshastigheter, parallella snitt och rundstrålande skärningsförmåga.

 

 

 

Vi använder olika metoder för att skära med laser. Några av metoderna är förångning, smältning och blås, smältblåsning och bränning, termisk spänningssprickning, ritsning, kallskärning och bränning, stabiliserad laserskärning.

 

- Förångningsskärning: Den fokuserade strålen värmer materialets yta till sin kokpunkt och skapar ett hål. Hålet leder till en plötslig ökning av absorptionsförmågan och fördjupar snabbt hålet. När hålet blir djupare och materialet kokar, eroderar den alstrade ångan de smälta väggarna och blåser ut material och förstorar hålet ytterligare. Icke-smältande material som trä, kol och härdplast skärs vanligtvis med denna metod.

 

- Smält- och blåsskärning: Vi använder högtrycksgas för att blåsa smält material från skärområdet, vilket minskar den erforderliga effekten. Materialet värms upp till sin smältpunkt och sedan blåser en gasstråle ut det smälta materialet ur snittet. Detta eliminerar behovet av att höja temperaturen på materialet ytterligare. Vi skär metaller med denna teknik.

 

- Termisk sprickbildning: Spröda material är känsliga för termiska brott. En stråle fokuseras på ytan och orsakar lokal uppvärmning och termisk expansion. Detta resulterar i en spricka som sedan kan styras genom att förflytta balken. Vi använder denna teknik vid glasskärning.

 

- Stealth-tärning av kiselskivor: Separationen av mikroelektroniska chip från kiselskivor utförs genom smyg-tärningsprocessen, med användning av en pulsad Nd:YAG-laser, våglängden på 1064 nm är väl anpassad till det elektroniska bandgapet hos kisel (1,11 eV eller 1117 nm). Detta är populärt vid tillverkning av halvledarenheter.

 

- Reaktiv skärning: Kallas även flamskärning, denna teknik kan liknas vid skärning med syrgasbrännare men med en laserstråle som tändkälla. Vi använder detta för att skära kolstål i tjocklekar över 1 mm och även mycket tjocka stålplåtar med liten laserkraft.

 

 

 

PULSED LASERS ger oss en kraftfull energiskur under en kort period och är mycket effektiva i vissa laserskärningsprocesser, såsom piercing, eller när mycket små hål eller mycket låga skärhastigheter krävs. Om en konstant laserstråle användes istället, kunde värmen nå punkten att smälta hela stycket som bearbetas. Våra lasrar har förmågan att pulsera eller skära CW (Continuous Wave) under NC (numerisk kontroll) programkontroll. Vi använder DOUBLE PULSE LASERS emitterar en serie pulspar för att förbättra materialavlägsningshastigheten och hålkvaliteten. Den första pulsen tar bort material från ytan och den andra pulsen förhindrar att det utsprutade materialet återhämtar sig vid sidan av hålet eller skär.

 

 

 

Toleranser och ytfinish vid laserskärning och bearbetning är enastående. Våra moderna laserskärare har positioneringsnoggrannhet i närheten av 10 mikrometer och repeterbarheter på 5 mikrometer. Standardråheter Rz ökar med plåttjockleken, men minskar med laserkraft och skärhastighet. Laserskärnings- och bearbetningsprocesserna kan uppnå nära toleranser, ofta inom 0,001 tum (0,025 mm). Delarnas geometri och de mekaniska egenskaperna hos våra maskiner är optimerade för att uppnå bästa toleranskapacitet. Ytfinish som vi kan erhålla från laserstråleskärning kan variera mellan 0,003 mm till 0,006 mm. I allmänhet uppnår vi lätt hål med 0,025 mm diameter, och hål så små som 0,005 mm och håldjup-till-diameter-förhållanden på 50 till 1 har tillverkats i olika material. Våra enklaste och vanligaste laserskärare skär kolstålmetall från 0,020–0,5 tum (0,51–13 mm) i tjocklek och kan lätt vara upp till trettio gånger snabbare än standardsågning.

 

 

 

Laserstrålebearbetning används i stor utsträckning för borrning och skärning av metaller, icke-metaller och kompositmaterial. Fördelar med laserskärning framför mekanisk skärning är bland annat enklare arbetshållning, renhet och minskad nedsmutsning av arbetsstycket (eftersom det inte finns någon skäregg som vid traditionell fräsning eller svarvning som kan bli förorenad av materialet eller kontaminera materialet, dvs. Den nötande naturen hos kompositmaterial kan göra dem svåra att bearbeta med konventionella metoder men lätta med laserbearbetning. Eftersom laserstrålen inte slits under processen kan den erhållna precisionen bli bättre. Eftersom lasersystem har en liten värmepåverkad zon är det också mindre risk att materialet som skärs skev. För vissa material kan laserskärning vara det enda alternativet. Laserstråleskärningsprocesser är flexibla, och fiberoptisk strålleverans, enkel fixtur, korta inställningstider, tillgänglighet av tredimensionella CNC-system gör det möjligt för laserskärning och bearbetning att konkurrera framgångsrikt med andra plåttillverkningsprocesser såsom stansning. Med detta sagt kan laserteknik ibland kombineras med mekanisk tillverkningsteknik för förbättrad total effektivitet.

 

 

 

Laserskärning av plåt har fördelarna jämfört med plasmaskärning att den är mer exakt och använder mindre energi, men de flesta industriella lasrar kan inte skära igenom den större metalltjocklek som plasma kan. Lasrar som arbetar med högre effekt som 6000 Watt närmar sig plasmamaskiner i sin förmåga att skära igenom tjocka material. Men kapitalkostnaden för dessa 6000 Watt laserskärare är mycket högre än för plasmaskärmaskiner som kan skära tjocka material som stålplåt.

 

 

 

Det finns också nackdelar med laserskärning och bearbetning. Laserskärning innebär hög strömförbrukning. Industriell lasereffektivitet kan variera från 5 % till 15 %. Strömförbrukningen och effektiviteten för en viss laser kommer att variera beroende på uteffekt och driftsparametrar. Detta beror på typen av laser och hur väl lasern matchar det aktuella arbetet. Mängden laserskärkraft som krävs för en viss uppgift beror på materialtyp, tjocklek, process (reaktiv/inert) som används och önskad skärhastighet. Den maximala produktionshastigheten vid laserskärning och bearbetning begränsas av ett antal faktorer, inklusive lasereffekt, processtyp (oavsett om den är reaktiv eller inert), materialegenskaper och tjocklek.

 

 

 

In LASER ABLATION  tar vi bort material från en fast yta genom att bestråla det med en laserstråle. Vid lågt laserflöde värms materialet upp av den absorberade laserenergin och förångas eller sublimeras. Vid högt laserflöde omvandlas materialet vanligtvis till ett plasma. Högeffektslasrar rengör en stor fläck med en enda puls. Lasrar med lägre effekt använder många små pulser som kan skannas över ett område. Vid laserablation tar vi bort material med en pulsad laser eller med en kontinuerlig våg laserstråle om laserintensiteten är tillräckligt hög. Pulserande lasrar kan borra extremt små, djupa hål genom mycket hårda material. Mycket korta laserpulser tar bort material så snabbt att det omgivande materialet absorberar väldigt lite värme, därför kan laserborrning göras på ömtåliga eller värmekänsliga material. Laserenergi kan absorberas selektivt av beläggningar, därför kan CO2 och Nd:YAG pulsade lasrar användas för att rengöra ytor, ta bort färg och beläggning, eller förbereda ytor för målning utan att skada den underliggande ytan.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. Dessa två tekniker är faktiskt de mest använda tillämpningarna. Inga bläck används och inte heller involverar det verktygsbitar som kommer i kontakt med den graverade ytan och slits ut, vilket är fallet med traditionella mekaniska gravyr- och märkningsmetoder. Material speciellt utformade för lasergravering och märkning inkluderar laserkänsliga polymerer och speciella nya metallegeringar. Även om utrustning för lasermärkning och gravering är relativt dyrare jämfört med alternativ som stansar, stift, styli, etsstämplar, etc., har de blivit mer populära på grund av sin noggrannhet, reproducerbarhet, flexibilitet, enkla automatisering och on-line applicering i en mängd olika tillverkningsmiljöer.

 

 

 

Slutligen använder vi laserstrålar för flera andra tillverkningsoperationer:

 

- LASERSVETSNING

 

- LASER VÄRMEBEHANDLING: Småskalig värmebehandling av metaller och keramik för att modifiera deras ytmekaniska och tribologiska egenskaper.

 

- LASER YTBEHANDLING/MODIFIKATION: Lasrar används för att rengöra ytor, införa funktionella grupper, modifiera ytor i ett försök att förbättra vidhäftningen före beläggningsavsättning eller sammanfogningsprocesser.