Лазерна обробка та різання та LBM

Laser Curte_CC781905-5CDE-3194-BB3B-136BAD5CF58D_IS A_CC781905-5CDE-3194-BB3B-136BAD5CF58D_HIGH-ENERGY-BB361905CF58D_HIGH-ENERGY-BB361905-5CDE-3194-BB3B-BB36 У ЛАЗЕРНА ПРОМЕНЕВА ОБРОБКА (LBM), лазерне джерело фокусує оптичну енергію на поверхні заготовки. Лазерне різання спрямовує високосфокусований і високощільний вихід потужного лазера за допомогою комп’ютера на матеріал, який потрібно розрізати. Цільовий матеріал потім або плавиться, горить, випаровується або здувається струменем газу, контрольованим чином залишаючи край із високоякісною поверхнею. Наші промислові лазерні різаки підходять для різання плоского листового матеріалу, а також конструкційних і трубопровідних матеріалів, металевих і неметалевих заготовок. Як правило, у процесах обробки лазерним променем і різання вакуум не потрібен. Існує кілька типів лазерів, які використовуються для лазерного різання та виробництва. Імпульсний або безперервний хвиля CO2 LASER підходить для різання, розточування та гравірування. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical за стилем і відрізняються лише застосуванням. Неодимовий Nd використовується для розточування та там, де потрібна висока енергія, але низька кількість повторень. З іншого боку, лазер Nd-YAG використовується там, де потрібна дуже висока потужність, а також для розточування та гравірування. І CO2, і Nd/Nd-YAG лазери можна використовувати для ЛАЗЕРНОГО ЗВАРЮВАННЯ. Інші лазери, які ми використовуємо у виробництві, включають Nd:GLASS, RUBY і EXCIMER. При обробці лазерним променем (LBM) важливі такі параметри: Коефіцієнт відбиття та теплопровідність поверхні заготовки, її питома теплота та прихована теплота плавлення та випаровування. Ефективність процесу обробки лазерним променем (LBM) підвищується зі зменшенням цих параметрів. Глибина різання може бути виражена як:

 

t ~ P / (vxd)

 

Це означає, що глибина різання «t» пропорційна вхідній потужності P і обернено пропорційна швидкості різання v і діаметру плями лазерного променя d. Поверхня, виготовлена за допомогою LBM, зазвичай шорстка і має зону теплового впливу.

 

 

 

ЛАЗЕРНЕ РІЗАННЯ та ОБРОБКА НА КАРБОНДІОКСИДІ (CO2): CO2-лазери, що збуджуються постійним струмом, накачуються шляхом пропускання струму через газову суміш, тоді як CO2-лазери, що збуджуються радіочастотами, для збудження використовують радіочастотну енергію. RF метод відносно новий і став більш популярним. Конструкції постійного струму вимагають електродів усередині порожнини, і тому вони можуть мати електродну ерозію та покриття електродного матеріалу на оптиці. Навпаки, радіочастотні резонатори мають зовнішні електроди, тому вони не схильні до цих проблем. Ми використовуємо CO2-лазери для промислового різання багатьох матеріалів, таких як м’яка сталь, алюміній, нержавіюча сталь, титан і пластик.

 

 

 

YAG LASER CUTTING and MACHINING: Ми використовуємо YAG лазери для різання та скрайбування металів і кераміки. Лазерний генератор і зовнішня оптика потребують охолодження. Відпрацьоване тепло утворюється та передається теплоносієм або безпосередньо повітрю. Вода є звичайним теплоносієм, який зазвичай циркулює через холодильну машину або систему теплопередачі.

 

 

 

ЕКСІМЕРНЕ ЛАЗЕРНЕ РІЗАННЯ та ОБРОБКА: Ексимерний лазер — це різновид лазера з довжиною хвилі в ультрафіолетовому діапазоні. Точна довжина хвилі залежить від використовуваних молекул. Наприклад, такі довжини хвиль пов’язані з молекулами, показаними в дужках: 193 нм (ArF), 248 нм (KrF), 308 нм (XeCl), 353 нм (XeF). Деякі ексимерні лазери є регульованими. Ексимерні лазери мають привабливу властивість, оскільки вони можуть видаляти дуже тонкі шари поверхневого матеріалу майже без нагрівання або переходу на решту матеріалу. Тому ексимерні лазери добре підходять для точної мікрообробки органічних матеріалів, таких як деякі полімери та пластмаси.

 

 

 

ЛАЗЕРНЕ РІЗАННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ ГАЗУ: іноді ми використовуємо лазерні промені в поєднанні з потоком газу, наприклад кисню, азоту або аргону, для різання тонких листових матеріалів. Це робиться за допомогою a LASER-BEAM TORCH. Для нержавіючої сталі та алюмінію ми використовуємо лазерне різання азотом під високим тиском за допомогою інертного газу. Це призводить до країв без оксидів для покращення зварюваності. Ці газові потоки також видувають розплавлений і випарований матеріал з поверхонь заготовки.

 

 

 

У a LASER MICROJET CUTTING  ми маємо керований водоструминний лазер, у якому імпульсний лазерний промінь поєднується з струменем води низького тиску. Ми використовуємо його для лазерного різання, використовуючи струмінь води для спрямування лазерного променя, подібно до оптичного волокна. Переваги лазерного мікроструменя полягають у тому, що вода також видаляє сміття та охолоджує матеріал, це швидше, ніж традиційне «сухе» лазерне різання з вищою швидкістю нарізання кубиками, паралельним пропилом і можливістю різання у всіх напрямках.

 

 

 

Ми використовуємо різні методи різання за допомогою лазера. Деякі з методів випаровування, розплавлення та випалювання, розплавлення та спалювання, термічний розтріскування, скрайбування, холодне різання та спалювання, стабілізоване лазерне різання.

 

- Пароподібне різання: сфокусований промінь нагріває поверхню матеріалу до точки кипіння та створює отвір. Отвір призводить до раптового збільшення поглинання і швидко поглиблює отвір. Коли отвір поглиблюється і матеріал кипить, утворена пара роз’їдає розплавлені стінки, видуваючи матеріал і ще більше розширюючи отвір. Таким методом зазвичай ріжуть неплавкі матеріали, такі як деревина, вуглець і термореактивний пластик.

 

- Різання розплавом і видуванням: ми використовуємо газ під високим тиском, щоб видувати розплавлений матеріал із зони різання, зменшуючи необхідну потужність. Матеріал нагрівається до точки плавлення, а потім струмінь газу видуває розплавлений матеріал із пропилу. Це усуває необхідність подальшого підвищення температури матеріалу. Ми ріжемо метали цією технікою.

 

- Розтріскування від термічної напруги: крихкі матеріали чутливі до термічного руйнування. Промінь фокусується на поверхні, викликаючи локальне нагрівання та теплове розширення. Це призводить до утворення тріщини, яку потім можна направляти, переміщаючи балку. Цю техніку ми використовуємо в різанні скла.

 

- Стелс-нарізка кремнієвих пластин: відокремлення мікроелектронних чіпів від кремнієвих пластин здійснюється за допомогою процесу стелс-нарізки з використанням імпульсного лазера Nd:YAG, довжина хвилі 1064 нм добре адаптована до електронної забороненої зони кремнію (1,11 еВ або 1117 нм). Це популярно у виробництві напівпровідникових пристроїв.

 

- Реактивне різання: також називається полум’яним різанням, ця техніка може бути схожа на різання кисневим пальником, але з лазерним променем як джерелом запалювання. Ми використовуємо це для різання вуглецевої сталі товщиною понад 1 мм і навіть дуже товстих сталевих пластин із невеликою потужністю лазера.

 

 

 

ІМПУЛЬСНІ ЛАЗЕРИ надають нам потужний викид енергії протягом короткого періоду часу та дуже ефективні в деяких процесах лазерного різання, таких як проколювання, або коли потрібні дуже маленькі отвори чи дуже низькі швидкості різання. Якщо замість цього використовувати постійний лазерний промінь, тепло може досягти точки плавлення всієї деталі, що обробляється. Наші лазери мають можливість імпульсувати або різати CW (безперервну хвилю) під програмним керуванням NC (числове керування). Ми використовуємо DOUBLE PULSE LASERS випромінюючи серію пар імпульсів для покращення швидкості видалення матеріалу та якості отвору. Перший імпульс видаляє матеріал з поверхні, а другий імпульс запобігає прилипанню матеріалу, що викидається, до краю отвору або розрізу.

 

 

 

Допуски та обробка поверхні при лазерному різанні та механічній обробці є надзвичайними. Наші сучасні лазерні різаки мають точність позиціонування близько 10 мікрометрів і повторюваність 5 мікрометрів. Стандартна шорсткість Rz збільшується з товщиною листа, але зменшується з потужністю лазера та швидкістю різання. Процеси лазерного різання та механічної обробки дозволяють досягти малих допусків, часто з точністю до 0,001 дюйма (0,025 мм). Геометрія деталей і механічні характеристики наших машин оптимізовані для досягнення найкращих можливостей допуску. Оздоблення поверхні, яку ми можемо отримати за допомогою різання лазерним променем, може коливатися від 0,003 мм до 0,006 мм. Як правило, ми легко отримуємо отвори діаметром 0,025 мм, а отвори всього 0,005 мм із співвідношенням глибини до діаметра отвору 50 до 1 виготовляються з різних матеріалів. Наші найпростіші та найстандартніші лазерні різаки ріжуть метал з вуглецевої сталі товщиною 0,020–0,5 дюйма (0,51–13 мм) і можуть бути в тридцять разів швидшими, ніж стандартне розпилювання.

 

 

 

Лазерна обробка широко використовується для свердління і різання металів, неметалів і композиційних матеріалів. Переваги лазерного різання перед механічним різанням включають легше утримування, чистоту та зменшення забруднення заготовки (оскільки немає ріжучої кромки, як у традиційному фрезеруванні чи токарній обробці, яка може забруднитися матеріалом або забруднити матеріал, тобто накопичення бума). Абразивна природа композитних матеріалів може ускладнити їх механічну обробку звичайними методами, але полегшити лазерну обробку. Оскільки лазерний промінь не зношується під час процесу, отримана точність може бути кращою. Оскільки лазерні системи мають невелику зону теплового впливу, також є менша ймовірність викривлення матеріалу, який ріжеться. Для деяких матеріалів лазерне різання може бути єдиним варіантом. Процеси різання лазерним променем є гнучкими, а подача волоконно-оптичних променів, просте кріплення, короткий час налагодження, наявність тривимірних систем ЧПК дозволяють лазерному різанню та механічній обробці успішно конкурувати з іншими процесами виготовлення листового металу, такими як штампування. Зважаючи на це, лазерну технологію іноді можна поєднувати з технологіями механічного виготовлення для підвищення загальної ефективності.

 

 

 

Лазерне різання листового металу має переваги порівняно з плазмовим різанням, оскільки воно точніше та споживає менше енергії, однак більшість промислових лазерів не можуть розрізати метал більшої товщини, ніж плазма. Лазери, що працюють із більшою потужністю, наприклад 6000 Вт, наближаються до плазмових машин у своїй здатності прорізати товсті матеріали. Однак капітальні витрати на ці лазерні різаки потужністю 6000 Вт набагато вищі, ніж на машини для плазмового різання, здатні різати товсті матеріали, наприклад сталеву пластину.

 

 

 

Існують також недоліки лазерного різання та механічної обробки. Лазерне різання передбачає високе енергоспоживання. Ефективність промислового лазера може коливатися від 5% до 15%. Споживана потужність і ефективність будь-якого конкретного лазера залежать від вихідної потужності та робочих параметрів. Це залежатиме від типу лазера та того, наскільки добре лазер відповідає поточній роботі. Потужність лазерного різання, необхідна для конкретного завдання, залежить від типу матеріалу, товщини, використовуваного процесу (реактивний/інертний) і бажаної швидкості різання. Максимальна продуктивність при лазерному різанні та механічній обробці обмежена рядом факторів, включаючи потужність лазера, тип процесу (реактивний чи інертний), властивості матеріалу та товщину.

 

 

 

In LASER ABLATION  ми видаляємо матеріал з твердої поверхні, опромінюючи її лазерним променем. При низькому лазерному потоці матеріал нагрівається поглиненою лазерною енергією та випаровується або сублімується. При високому лазерному потоці матеріал зазвичай перетворюється на плазму. Високопотужні лазери очищають велику пляму одним імпульсом. Лазери меншої потужності використовують багато малих імпульсів, які можна сканувати по всій області. При лазерній абляції ми видаляємо матеріал за допомогою імпульсного лазера або безперервного лазерного променя, якщо інтенсивність лазера достатньо висока. Імпульсні лазери можуть свердлити дуже маленькі глибокі отвори в дуже твердих матеріалах. Дуже короткі лазерні імпульси видаляють матеріал настільки швидко, що навколишній матеріал поглинає дуже мало тепла, тому лазерне свердління можна проводити на делікатних або термочутливих матеріалах. Лазерна енергія може вибірково поглинатися покриттями, тому імпульсні лазери CO2 та Nd:YAG можна використовувати для очищення поверхонь, видалення фарби та покриття або підготовки поверхонь до фарбування без пошкодження основної поверхні.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. Ці дві техніки насправді є найбільш широко використовуваними програмами. Чорнила не використовуються, а також інструменти, які контактують із вигравіруваною поверхнею та зношуються, як у випадку з традиційними методами механічного гравіювання та маркування. Матеріали, спеціально розроблені для лазерного гравіювання та маркування, включають чутливі до лазера полімери та спеціальні нові металеві сплави. Незважаючи на те, що обладнання для лазерного маркування та гравірування є відносно дорожчим порівняно з такими альтернативами, як пуансони, шпильки, стилуси, штампи для травлення… тощо, вони стали більш популярними завдяки своїй точності, відтворюваності, гнучкості, простоті автоматизації та онлайн-застосуванню. у різноманітних виробничих середовищах.

 

 

 

Нарешті, ми використовуємо лазерні промені для кількох інших виробничих операцій:

 

- ЛАЗЕРНЕ ЗВАРЮВАННЯ

 

- ЛАЗЕРНА ТЕРМІЧНА ОБРОБКА: невелика термічна обробка металів і кераміки для зміни механічних і трибологічних властивостей їх поверхні.

 

- ЛАЗЕРНА ОБРОБКА ПОВЕРХНІ / МОДИФІКАЦІЯ: Лазери використовуються для очищення поверхонь, введення функціональних груп, модифікації поверхонь з метою покращення адгезії перед процесом нанесення покриття або з’єднання.