Lazerli kesish

Poʻlat listni lazer yordamida kesish jarayoni

Lazerli kesish — bu materiallarni kesish uchun lazerdan foydalanadigan texnologiya, buning natijasida kesilgan qirrasi paydo boʻladi. Odatda sanoat ishlab chiqarish ilovalari uchun foydalanilgan boʻlsa-da, endi u maktablar, kichik biznes, arxitektura va havaskorlar tomonidan qoʻllanadi. Lazerni kesish yuqori quvvatli lazerning chiqishini koʻpincha optika orqali yoʻnaltirish orqali ishlaydi. Lazer nurini materialga yoʻnaltirish uchun lazer optikasi va CNC (kompyuterning raqamli boshqaruvi) ishlatiladi. Materiallarni kesish uchun tijorat lazeri materialga kesiladigan naqshning CNC yoki G-kodiga rioya qilish uchun harakatni boshqarish tizimidan foydalanadi. Fokuslangan lazer nurlari materialga yoʻnaltiriladi, keyin u eriydi, yonadi, bugʻlanadi yoki gaz oqimi bilan uchib ketadi, ^[1]

Tarix

1965-yilda birinchi ishlab chiqarish lazerli kesish mashinasi olmos qoliplarida teshiklarni burgʻulash uchun ishlatilgan boʻgan. Ushbu mashina Gʻarbiy elektr muhandislik tadqiqot markazi tomonidan ishlab chiqarilgan. ^[2] 1967 yilda britaniyaliklar metallar uchun lazer yordamida kislorod oqimini kesishga kashf boʻldi. ^[3] 1970-yillarning boshlarida ushbu texnologiya aerokosmik ilovalar uchun, titanni kesish uchun ishlab chiqarildi. Shu bilan birga, CO ₂ lazerlari toʻqimachilik kabi metall boʻlmaganlarni kesish uchun moslashtirildi, chunki oʻsha paytda CO ₂ lazerlari metallarning issiqlik oʻtkazuvchanligini yengish uchun etarlicha kuchli emas edi. ^[4]

Jarayon

CNC interfeysi orqali dasturlashtirilgan kesish koʻrsatmalari bilan poʻlatni sanoat lazer bilan kesish

Lazer nurlari odatda ish zonasida yuqori sifatli linzalar yordamida yoʻnaltiriladi. Nurning sifati yoʻnaltirilgan nuqta oʻlchamiga bevosita taʼsir qiladi. Fokuslangan nurning eng tor qismi odatda 0.0125 inches (0.32 mm) kamroq. diametri. Materialning qalinligiga qarab, kerf kengligi 0.004 inches (0.10 mm) gacha mumkin. ^[5] Kesishni chetidan boshqa joydan boshlash uchun har bir kesishdan oldin pirsing qilinadi. Pirsing odatda yuqori quvvatli impulsli lazer nurini oʻz ichiga oladi, u asta-sekin materialda teshik ochadi va 0.5-inch-thick (13 mm) uchun taxminan 5-15 soniya davom etadi. Misol uchun keltiradigan boʻsak zanglamaydigan poʻlatdan

Lazer manbasidan kogerent yorugʻlikning parallel nurlari koʻpincha 0.06–0.08 inches (1.5–2.0 mm) oraligʻida tushadi. Bu nur odatda linza yoki oyna orqali taxminan 0.001 inches (0.025 mm) boʻlgan juda kichik nuqtaga qaratilgan va kuchaytiriladi. Juda kuchli lazer nurini yaratish uchun. Konturni kesishda iloji boricha silliq tugatishga erishish uchun, konturli ishlov beriladigan qismning atrofini aylanib oʻtayotganda nurning polarizatsiyasi yoʻnalishini aylantirish kerak boʻlgan tajribalardan biridir. Plitalar metall kesish uchun fokus uzunligi odatda 1.5–3 inches (38–76 mm) . ^[6]

Mexanik kesishga nisbatan lazerli kesishning afzalliklari ishni oson ushlab turish va ishlov beriladigan qismning ifloslanishini kamaytirishni oʻz ichiga oladi (chunki material bilan ifloslanishi yoki materialni ifloslantirishi mumkin boʻlgan kesish qirrasi yoʻq). Jarayon davomida lazer nurlari eskirmagani uchun aniqlik yaxshiroq boʻlishi mumkin. Bundan tashqari, kesilayotgan materialning burish ehtimoli kamayadi, chunki lazer tizimlarida issiqlik taʼsir qiladigan kichik zona mavjud. ^[7] Baʼzi materiallarni anʼanaviy usullar bilan kesish juda qiyin yoki imkonsizdir shuning uchun ushbu asbob qoʻl kelishi tayin.

Metalllarni lazer bilan kesishning plazma bilan kesishdan ustunligi aniqroq ^[8] va lavhalarni kesishda kamroq energiya sarflaydi, bu esa bizga katta yordam beradi; ammo, koʻpchilik sanoat lazerlari plazma mumkin boʻlgan kattaroq metall qalinligini kesib oʻtolmaydi. Yuqori quvvatda ishlaydigan yangi lazer mashinalari (ilk lazerli kesish mashinalarining 1500 vatt quvvatlaridan farqli oʻlaroq, 6000 vatt) qalin materiallarni kesish qobiliyatiga koʻra plazma mashinalariga yaqinlashmoqda, ammo bunday mashinalarning kapital qiymati avvalgisidan ancha yuqori. poʻlat plitalar kabi qalin materiallarni kesishga qodir plazma chiqib ketish mashinalari. ^[9]

Turlari

Lazerni kesishda ishlatiladigan uchta asosiy lazer turi mavjud. CO lazeri kesish, zerikarli qilish va oʻyib chizish uchun javob beradi. Neodimiy (Nd) va neodimiy ittriy-alyuminiy-granat (Nd:YAG) lazerlari uslubda bir xil va faqat qoʻllanilishida farqlanadi. Nd zerikarli va yuqori energiya, lekin kam takrorlash talab qilinadigan joylarda ishlatiladi. Nd: YAG lazeri juda yuqori quvvat zarur boʻlgan joylarda va zerikarli va oʻyma uchun ishlatiladi.

Usullari

Lazer yordamida kesishning koʻplab turli usullari mavjud, har xil turdagi materiallarni kesish uchun ishlatiladi. Baʼzi usullarni hisobga olsak bugʻlanish, eritish va zarba, eritish zarbasi va kuyish, termal kuchlanish yorilishi, chizish, sovuq kesish va yonish stabillashgan lazerli kesishdir.

Bugʻlanishni kesish

Bugʻlanishni kesishda fokuslangan nur materialning sirtini yonish nuqtasiga qadar qizdiradi va kalit teshigi hosil qiladi. Kalit teshigi assimilyatsiya qilishning keskin oʻsishiga olib keladi va teshikni tezda chuqurlashtiradi. Teshik chuqurlashib, material qaynayotganda, hosil boʻlgan bug 'erigan devorlarni emiradi va u erdan tashqariga chiqadi va teshikni yanada kengaytiradi. Yogʻoch, uglerod va termoset plastmassa kabi erimaydigan materiallar odatda bu usul bilan kesiladi qttiq jismligi uchun.

Eriting va puflang

Eritma va zarba yoki termoyadroviy kesish kesish joyidan eritilgan materialni puflash uchun yuqori bosimli gazdan foydalanadi, bu esa quvvat talabini sezilarli darajada kamaytiradi. Birinchidan, material erish nuqtasiga qadar isitiladi, keyin gaz oqimi erigan materialni kerfdan tashqariga chiqarib yuboradi, bu esa materialning haroratini yanada koʻtarish zaruratini oldini oladi. Ushbu jarayon bilan kesilgan materiallar odatda metallardir.

Termal stressning yorilishi

Moʻrt materiallar termal sindirishga ayniqsa sezgir, bu xususiyat termal kuchlanish yorilishida qoʻllanadi. Nur sirtga qaratilgan boʻlib, mahalliy isitish va issiqlik kengayishiga olib keladi. Bu keyinchalik nurni harakatlantirish orqali boshqarilishi mumkin boʻlgan yoriqga olib keladi. Yoriq m/s tartibida harakatlanishi mumkin. Odatda shisha kesishda ishlatiladi.

Silikon gofretlarni yashirincha kesish

Yarimoʻtkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarishda tayyorlangan mikroelektron chiplarni kremniy plastinalardan ajratish toʻlqin uzunligi (1064) boʻlgan impulsli Nd: YAG lazeri bilan ishlaydigan „stealth“ deb ataladigan jarayon orqali amalga oshirilishi mumkin. nm) silikonning elektron tarmoqli boʻshligʻiga yaxshi moslashgan (1,11 eV yoki 1117). nm).

Reaktiv kesish

Reaktiv kesish, shuningdek, „yonib turgan stabillashtirilgan lazerli gazni kesish“ va „olovli kesish“ deb ham ataladi. Reaktiv kesish kislorodli mash’alni kesishga oʻxshaydi, lekin ateşleme manbai sifatida lazer nurlari bilan. Koʻpincha 1 dan ortiq qalinlikdagi karbonli poʻlatni kesish uchun ishlatiladi mm. Bu jarayon nisbatan kam lazer quvvati bilan juda qalin poʻlat plitalarni kesish uchun ishlatilishi mumkin.

Mashina konfiguratsiyasi

Odatda sanoat lazerli kesish mashinalarining uch xil konfiguratsiyasi mavjud: harakatlanuvchi material, gibrid va uchuvchi optik tizimlar. Bular lazer nurining kesilishi yoki qayta ishlanishi kerak boʻlgan material ustida harakatlanishini anglatadi. Bularning barchasi uchun harakat oʻqlari odatda X va Y oʻqlari bilan belgilanadi. Agar kesish boshi boshqarilishi mumkin boʻlsa u holda faqat, u Z oʻqi sifatida belgilanadi.

Manbalar

↑ Oberg, p. 1447.
↑ Bromberg 1991, s. 202
↑ The early days of laser cutting, par P. A. Hilton, 11th Nordic Conference in Laser Processing of Materials, Lappeenranta, Finland, August 20-22, 2007, http://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/the-early-days-of-laser-cutting-august-2007
↑ CHEO, P. K. „Chapter 2: CO₂ Lasers.“ UC Berkeley. UC Berkeley, n.d. Web. 14 Jan. 2015.
↑ Todd, p. 185.
↑ Todd, p. 188.
↑ „Laser Cutting - Cutting Processes“ (en-GB). www.twi-global.com. Qaraldi: 2020-yil 14-sentyabr.
↑ Daniel Tuấn. „Gia công cắt laser trên kim loại với nhiều ưu điểm vượt trội“ (vi). vietducmetal.vn (2020-yil 7-oktyabr). 2020-yil 4-noyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2020-yil 4-noyabr.
↑ Happonen, A.; Stepanov, A.; Piili, H.; Salminen, A. (2015-01-01). "Innovation Study for Laser Cutting of Complex Geometries with Paper Materials" (en). Physics Procedia. 15th Nordic Laser Materials Processing Conference, Nolamp 15 78: 128–137. doi:10.1016/j.phpro.2015.11.025. ISSN 1875-3892.

Adabiyotlar

Bromberg, Joan. The Laser in America, 1950-1970. MIT Press, 1991 — 202-bet. ISBN 978-0-262-02318-4.
Oberg, Erik. Machinery's Handbook, 27th, New York, NY: Industrial Press Inc, 2004. ISBN 978-0-8311-2700-8.
Todd, Robert H.. Manufacturing Processes Reference Guide. Industrial Press Inc., 1994. ISBN 0-8311-3049-0.

[1] Oberg, p. 1447.

[2] Bromberg 1991, s. 202

[3] The early days of laser cutting, par P. A. Hilton, 11th Nordic Conference in Laser Processing of Materials, Lappeenranta, Finland, August 20-22, 2007, http://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/the-early-days-of-laser-cutting-august-2007

[4] CHEO, P. K. „Chapter 2: CO₂ Lasers.“ UC Berkeley. UC Berkeley, n.d. Web. 14 Jan. 2015.

[5] Todd, p. 185.

[6] Todd, p. 188.

[7] „Laser Cutting - Cutting Processes“ (en-GB). www.twi-global.com. Qaraldi: 2020-yil 14-sentyabr.

[Laser_cutting_for_metals-8] Daniel Tuấn. „Gia công cắt laser trên kim loại với nhiều ưu điểm vượt trội“ (vi). vietducmetal.vn (2020-yil 7-oktyabr). 2020-yil 4-noyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2020-yil 4-noyabr.

[9] Happonen, A.; Stepanov, A.; Piili, H.; Salminen, A. (2015-01-01). "Innovation Study for Laser Cutting of Complex Geometries with Paper Materials" (en). Physics Procedia. 15th Nordic Laser Materials Processing Conference, Nolamp 15 78: 128–137. doi:10.1016/j.phpro.2015.11.025. ISSN 1875-3892.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]