TehnilineIntroduktsioon
Lasertöötlus on kõige arenenum töötlemistehnoloogia, mis kasutab materjalide graveerimiseks ja lõikamiseks peamiselt kõrge efektiivsusega laserit. Põhivarustuses on arvuti ja laserlõikuse (graveerimise) masin. Laserlõikuse ja nikerdamise kasutamise protsess on väga lihtne, nagu arvuti ja printeri kasutamine paberile printimiseks ning graafilise disaini jaoks mitmesuguste graafiliste töötlemistarkvarade (CAD, circuitcam, CorelDRAW jne) kasutamine.
Alates rubiinlaseri leiutamisest Bell Laboratories'is 1960. aastal on laserit järk-järgult rakendatud audiovisuaalsetele seadmetele, valdkondadele, meditsiiniseadmetele, töötlemisele ja muudele valdkondadele.
Lasertöötluse valdkonnas, kuigi lasersaatja hind on väga kallis (sadu tuhandeid kuni miljoneid), kuid kuna lasertöötlusel on eeliseid, mida traditsiooniline töötlemine ei suuda sobitada, on lasertöötlemine moodustanud rohkem kui 50% Ameerika Ühendriikide, Itaalia, Saksamaa ja teiste riikide töötlevast tööstusest.
Laserkiirt saab fokusseeritud väga väikesele suurusele, seega sobib see eriti täppistöötluseks. Vastavalt töödeldud materjalide suurusele ja töötlemise täpsusnõuetele jaguneb lasertöötlustehnoloogia kolmeks tasemeks:
(1) Suuremahuliste materjalide lasertöötlustehnoloogia, mille peamiseks objektiks on paksud plaadid (mitu millimeetrit kuni 10 millimeetrit), on selle töötlemise täpsus üldjuhul millimeetri või alammillimeetri tasemel;
(2) Täppislasertöötlustehnoloogia võtab peatöötlusobjektiks õhukese plaadi (0,1-1,0mm) ja selle töötlemise täpsus on üldjuhul kümme mikronit;
(3)Lasermikrotöötlustehnoloogia, mille peamine töötlemisobjekt on suunatud igasugustele õhukestele kiletele paksusega alla 100 μm, on selle töötlemistäpsus tavaliselt alla 10 μm või isegi μM.
Mehaanilises tööstuses viitab täpsus tavaliselt väikesele pinna karedusele ja erinevate tolerantside väikesele valikule (sealhulgas asend, kuju, suurus jne). "Täpsus" viitab siin väikesele lõhele töödeldud piirkonnas, see tähendab, et töötlemisega saavutatav piirmäär on väike.
Ülaltoodud kolme tüüpi lasertöötluses on suuremahuliste osade lasertöötlustehnoloogia muutunud üha küpsemaks ja industrialiseerimise aste on olnud väga kõrge; tööstuses on laialdaselt kasutatud ka lasermikrotöötlustehnoloogiat, nagu laseri peenhäälestus, lasertäpsuse söövitamine, laseri otsekirjutamise tehnoloogia.
Lasertäpsusega masinaehitusel on järgmised tähelepanuväärsed omadused:
(1) Lai valik: lasertäppistöötlusel on lai valik esemeid, sealhulgas peaaegu kõik metalli- ja mittemetallimaterjalid; sobib materjalide paagutamiseks, puurimiseks, märgistamiseks, lõikamiseks, keevitamiseks, pinna modifitseerimiseks ja keemiliseks aurusadestamiseks.
Elektrokeemiline mehaaniline töötlemine võib töödelda ainult juhtivaid materjale, fotokeemilist mehaanilist töötlust saab kasutada ainult söövitavate materjalide jaoks, plasma mehaaniline töötlemine on raske töödelda mõningaid materjale kõrge sulamistemperatuuriga.
(2) Täpne ja täpne: laserkiirt saab fokusseeritud väga väikesele suurusele, seega sobib see eriti hästi täppistöötluseks. Üldiselt on lasertäppistöötlus parem kui teised traditsioonilised mehaaniliste meetoditega, kuna selle mõjutegurid on vähe ja masinaehitustäpsus on suur.
(3)Suur kiirus ja suur kiirus: mehaaniliste tsüklite seisukohast nõuab EDM-tööriista elektrood suurt täpsust, suurt kadu ja pikka mehaanilist tsüklit; õõnsuse elektrokeemiline mehaaniline töötlemine ja pinnakatoodiga hallituse konstruktsiooni töökoormus on suur ja tootmistsükkel on pikk; fotokeemiline mehaaniline protsess on keeruline; lasertäpsusega mehaaniline töötlemine on lihtne ja pilu laiust on lihtne kontrollida, mida saab kohe väljastada vastavalt arvuti joonisele Kiire graveerimine, lõikamine ja töötlemine on kiire ning töötlemistsükkel on lühem kui teised meetodid.
(4) Ohutu ja usaldusväärne: lasertäppistöötlus kuulub mittekontaktsesse masinaehitusse, mis ei põhjusta materjalide mehaanilist väljapressimist ega mehaanilist stressi; võrreldes EDM-i ja plasmakaare töötlemisega on selle soojust mõjutav tsoon ja deformatsioon väga väikesed, nii et see võib töödelda väga väikeseid osi.
(3)Madalad kulud: mitte ainult töötlemise arv, väikeste pakktöötlusteenuste puhul on lasertöötlemine odavam. Suurte toodete töötlemiseks on suurte toodete hallitusseente tootmiskulud väga kõrged, lasertöötlemine ei vaja hallituse tootmist ja lasertöötlemine võib täielikult vältida materjali kokkuvarisemist löömise ja lõikamise ajal, mis võib oluliselt vähendada ettevõtete tootmiskulusid ja parandada toodete kvaliteeti.
(6) Lõikeõmblus on väike: laserlõikamise lõikeõmblus on üldjuhul 0,1-0,2mm.
(7) Sile lõikepind: laserlõikamispind ei sisalda purunemisi.
(8) Väike termiline deformatsioon: lasertöötluse laserlõikusõmblus on õhuke, kiire ja energia kontsentreeritud, nii et lõikatavale materjalile ülekantav soojus on väike, mille tulemuseks on materjali väga väike deformatsioon.
(9) Materjali säästmine: lasertöötlemine arvutiprogrammeerimisega, võib olla materjali pesitsemise toodete erinev kuju, maksimeerida materjalide kasutamist, oluliselt vähendada ettevõtte materjalide maksumust.
(10)See sobib väga hästi uute toodete arendamiseks: kui toote joonised on moodustatud, saab lasertöötluse kohe läbi viia ja uued tooted saate kõige lühema aja jooksul.
Üldiselt on lasertäppistöötlustehnoloogial traditsiooniliste mehaaniliste meetodite ees palju eeliseid ja selle rakendusväljavaade on väga lai.
Üldiselt kasutatakse täppistöötluseks järgmisi lasereid: CO2 laser, YAG laser, vaskauru laser, erutav laser ja CO laser.
Nende hulgas kasutatakse suuremahulises lasertöötlustehnoloogias laialdaselt suure võimsusega CO2 laserit ja suure võimsusega YAG laserit; vaseauru laserit ja ergastuslaserit kasutatakse laialdaselt lasermikrotöötlustehnoloogias; keskmise ja väikese võimsusega YAG laserit kasutatakse tavaliselt täppistöötluses.
ÜhiseApplications
Tehnoloogia arenguga ei suuda traditsioonilised puurimismeetodid paljudel juhtudel vajadusi rahuldada. Näiteks ei ole tavaliste mehaaniliste meetoditega võimalik töödelda väikeseid auke, mille läbimõõt on kümneid mikrone kõva volframkarbiidi sulamil ja sügavaid auke, mille läbimõõt on sadu mikroneid kõval ja rabedal punasel ja safiiril.
Laserkiire hetkeline võimsustihedus on kuni 108 w / cm2. Materjali saab lühikese aja jooksul kuumutada sulamistemperatuurini või keemistemperatuurini ning ülaltoodud materjale saab perforeerida. Võrreldes elektronkiire, elektrolüüsi, elektrilise sädeme ja mehaanilise puurimisega on laserpuurimisel hea kvaliteet, kõrge kordustäpsus, kõrge universaalsus, kõrge efektiivsus, madalad kulud ja märkimisväärne terviklik tehniline ja majanduslik kasu. Välisriigid on lasertäppispuurimisel saavutanud väga kõrge taseme.
Šveitsi ettevõte kasutab tahkis-laserit, et puurida auke õhusõidukite turbiiniteradesse. See võib töödelda mikropoose läbimõõduga 20 μm kuni 80 μ m ja läbimõõdu ja sügavuse suhe võib ulatuda 1:80-ni. Laserkiirt saab kasutada ka mitmesuguste mikrokujuliste aukude töötlemiseks rabedatel materjalidel, nagu keraamika, nagu pimedad augud, ruudukujulised augud jne, mida ei ole võimalik saavutada tavalise töötlemisega.
Võrreldes traditsioonilise lõikamismeetodiga on lasertäpsusega lõikamisel palju eeliseid. Näiteks võib see lõigata kitsa sisselõike, peaaegu ei ole lõikejääke, mõjutatud soojuspiirkond on väike, lõikamismüra on väike ja see võib säästa 15% - 30% materjalist.
Kuna laser ei suuda vaevalt tekitada mehaanilist impulssi ja survet lõikatavale materjalile, sobib see klaasi, keraamika, pooljuhtide ja muude kõvade ja rabedate materjalide lõikamiseks. Lisaks on laserlaik väike ja pilu on kitsas, mistõttu sobib see eriti väikeste osade igasuguseks täppislõikamiseks. Šveitsi ettevõte kasutab täppislõikamiseks tahkis-laserit ja selle mõõtmete täpsus on jõudnud väga kõrgele tasemele.
Lasertäpsuse lõikamise tüüpiline rakendus on SMT šablooni lõikamine trükkplaatidel. SMT-malli traditsiooniline töötlemismeetod on keemiline söövitamine. Selle surmav puudus on see, et töötlemise piirsuurus ei tohiks olla väiksem kui plaadi paksus ja keemiline söövitamisprotsess on keeruline, töötlemistsükkel on pikk ja söövitav keskkond saastab keskkonda.
Lasertöötluse abil ei saa mitte ainult neid puudusi ületada, vaid ka valmis malli ümber töödelda, eriti töötlemise täpsus ja vahetihedus on ilmselgelt paremad kui esimesed, ja tootmiskulud on ka veidi madalamad kui esimesed, mis on palju kõrgemad kui keemiline söövitamine. Kuid kogu lasertöötlusseadmete komplekti kõrge tehnilise sisu ja kõrge hinna tõttu saavad kogu masinat toota vaid mõned ettevõtted Ameerika Ühendriikides, Jaapanis, Saksamaal ja teistes riikides.
Laserkeevituse soojust mõjutav tsoon on väga kitsas ja keevis on väike, eriti võib see keevitada kõrge sulamistemperatuuriga materjale ja erinevaid metalle ning see ei pea materjale lisama. Välisriikides on õmbluskeevituseks ja laiguliseks keevitamiseks kõrgel tasemel kasutatud tahkis-YAG laserit. Lisaks ei nõua trükkplaadi väljuva joone laserkeevitus vooluvoogu ja võib vähendada termilist lööki ning ei mõjuta vooluahela südamikku, tagades seega integraallülituse südamiku kvaliteedi.
Pärast enam kui 20 aastat jõupingutusi, laser täppistöötluse tehnoloogia ja täielik seadmete komplekt, kuigi Hiina on rakendatud laser spot keevitus, õmbluskeevitus, õhukindel keevitus ja märgistamine keraamiline laser kritseldamine ja mikro- ja väikesed metallosad, kuid laser täppistöötluse tehnoloogia, mikroelektroonika ahela malli täppislõikamise ja söövitamise tehnoloogia, keraamika kõrgtehnoloogiline sisu ja lai rakendusturg Laser täppistöötlus läbi augu , pime auk, erineva suurusega ebanormaalne auk ja soon portselanil ning trükkplaat on endiselt uurimis- ja arendusetapis ning vastavat tööstuslikku prototüüpi ei ole.
Viimastel aastatel on mõned suured välismaised ettevõtted näinud Hiina lasertäpsusega töötleva tööstuse tohutut potentsiaalset turgu ja hakanud hiinas filiaale asutama. Töötlemise kõrged kulud suurendavad siiski toodete maksumust ja paljud ettevõtted on endiselt heidutatud.
Arengusuundum
Kõrge kvaliteedi, kõrge efektiivsuse, stabiilsuse, usaldusväärsuse ja madalate kuludega laser on täppistöötluse populariseerimise ja rakendamise eeldus. Üks lasertäppistöötluse arengusuundi on masinaehitussüsteemi miniatuursus. Viimastel aastatel on dioodiga pumbatud laseri areng väga kiire. Sellel on mitmeid eeliseid, nagu kõrge muundamise tõhusus, hea stabiilsus, hea tala kvaliteet, väike suurus jne. Tõenäoliselt muutub see järgmise põlvkonna lasertäppistöötluse peamiseks laseriks.
Masinaehitussüsteemi integreerimine on veel üks oluline lasertäpsusega töötlemise suundumus. Lasertäpsustöötluse arendamisel on paratamatu trend süstematiseerida ja täiustada erinevate materjalide lasertäpsuse töötlemise protsessi, töötada välja spetsiaalne juhtimistarkvara, millel on sõbralik kasutajaliides ja mis sobib lasertäpsusega töötlemiseks, ning täiendada seda vastava protsessiandmebaasiga, kombineerida kontroll, protsess ja laser, et realiseerida optilise, mehaanilise, elektrilise ja materjali töötlemise integreerimine.
Kuigi Hiina ja välisriikide vahel on suur lõhe lasertöötlustehnoloogia ja -seadmete vahel, kui me pidevalt parandame laserkiire kvaliteeti ja töötlemise täpsust originaalsetel alustel koos materjalide töötlemise tehnoloogia uuringutega, hõivame lasertäpsuse töötlemise turul nii palju kui võimalik ja järk-järgult tungime lasermikrotöötluse valdkonda, saame edendada lasertöötlustehnoloogia kiiret arengut Lõpuks , moodustab lasertäppistöötlus suuremahulise tööstuse. JaKING' laseron pühendunud tipptasemel laserseadmete arendamisele ja tootmisele kasutajatele kogu maailmas.