Ultimativni vodič za obradu laserskim snopom

Početkom 1960-ih, obrada laserskim snopom (LBM) pojavio se ubrzo nakon pronalaska lasera. Došao je kao tehnološko poboljšanje za primjenu lasera, a to je prvenstveno označavanje i graviranje. Taj izum je dao ton tehnologiji laserskih zraka u obradi metalnih i nemetalnih materijala. Želite li znati o njegovim komponentama i kako funkcionira? Ovaj članak je vaš konačni vodič za obradu laserskim snopom. 

Šta je obrada laserskim snopom?

LBM je nekonvencionalan proces obrade koji koristi visoko fokusirani laserski snop za rezanje i uklanjanje materijala sa radnog komada. Poznato je da ova metoda daje visoka preciznost rezanje, bušenje i graviranje na materijalu. 

Zbog toga služi energetskom sektoru, vazduhoplovstvu, automobilskoj industriji, istraživanju i nekoliko industrija u kojima je važna precizna obrada. LBM proces je kontroliran naprednim kompjuterska numerička kontrola (CNC) sistemi koji osiguravaju da laserski snop precizno prati željenu putanju i održava dosljedan kvalitet.

Kako radi obrada laserskim snopom?

Laserska obrada je efikasan alat za uklanjanje materijala sa radnog komada. Opslužuje nekoliko proizvodnih industrija na visokom nivou zahvaljujući optimizaciji i netradicionalnim procesima obrade. Ali kako to funkcionira?

Laser Generation

Proces proizvodnje lasera uključuje proizvodnju lasera kroz medij kao što je CO2, vlakna ili materijali u čvrstom stanju. Nastaje kada ovaj medij apsorbira energiju iz električne energije i pojačava svjetlosnu energiju. Proces je rasprostranjen u CO2 uređajima gdje dodatno napajanje pobuđuje plinovite mješavine čiji je krajnji proizvod lasersko svjetlo. 

Iako ova metoda nije primjenjiva za generiranje fiber lasera. Umjesto toga, the proizvodi se laser preko dioda i pojačava se preko optičkih vlakana.

Materijalna interakcija

Nakon laserske generacije, dolazi faza interakcije materijala u kojoj stvari postaju zanimljive. Tokom interakcije materijala sa laserskim snopom, dolazi do intenzivnog zagrijavanja koje topi, isparava ili uklanja materijal. Zahvaljujući kontrolisanoj interakciji materijala, proizvodni inženjeri, mašinisti, istraživači i drugi profesionalci mogu da izvrše precizne gravure ili rezove.

Manipulacija snopom

Manipulacija snopom zahtijeva upotrebu sočiva i ogledala kako bi se usmjerio i fokusirao laserski snop iz operater mašine za laserske zrake, osiguravajući da direktno i precizno udari u radni predmet željenim intenzitetom.

Kontrola procesa

Kontrola procesa je manje mehanička i više računalna zahvaljujući pomoći naprednih kompjuterskih sistema. Ova faza upravlja i sprovodi preciznost i ponovljivost procesa tokom proizvodnje.

Vrste lasera koji se koriste u mašinskoj obradi

CO2 laseri

Ovi laseri se koriste za rezanje nemetalnih materijala kao što su drvo, plastika i staklo zbog svoje visoke efikasnosti i snage. Nude raspon snage od 1 kilovata do 20 kilovata, ovisno o snazi ​​potrebnoj za rezanje, zavarivanje ili graviranje. CO2 laseri služe različitim slučajevima upotrebe i industrijama u kojima su materijali poput stakla, metala i plastike dio radnog komada koji se obrađuje. 

Solid-state laseri

Solid-state laseri koriste solid-state pojačane medije poput čaša ili kristala. Ovi materijali se kombinuju sa ionima prelaznih metala ili čak sa retkim zemljom da daju željeni izlaz energije. Oni su u stanju da generišu izlaznu snagu od 1 milivata do nekoliko kilovata. U verzijama solid-state lasera veće snage, izlazna snaga kontinuiranog snopa može doseći hiljade vati.

Fiber lasers

Fiber laseri se smatraju naprednijim u industriji laserskog rezanja. Ovaj drugačiji pristup rezanju oslanja se na niz dioda pojačanih preko nekog oblika optičkih vlakana za generiranje laserske svjetlosti. Relativno su efikasniji i lakši za održavanje zahvaljujući talasnoj dužini od oko 1070 nm. 

Ako tražite preciznu mašinsku obradu za graviranje ili fino rezanje, ovo bi mogla biti najbolja opcija. Ovisno o izboru proizvođača ili primjene, fiber laseri mogu doseći nivoe snage od 10 kW do 100 kW.

Liquid Lasers

Tečni laseri se koriste u mašinskoj obradi laserskih materijala tako što proizvode lasersko svetlo zahvaljujući podesivim talasnim dužinama. Ovaj tip lasera koristi organske boje i podesive talasne dužine spadaju u određeno područje elektromagnetnog spektra. 

Tečni laseri imaju primenu u laserskoj medicini i spektroskopiji i mogu dati izlaznu snagu od 1 W do nekoliko kilovata u zavisnosti od izbora proizvođača ili primene.

Semiconductor Lasers

Poluvodički ili diodni laseri su laseri koji koriste male čipove kao aktivni medij. Ovi čipovi su napravljeni od poluvodičkih materijala. Poluprovodnički laser je sposoban da emituje nekoliko kilovata izlazne snage čak i do 50 mW. Ovi laseri su traženi za snimanje optičkih diskova ili Blu-ray aplikacije.

Materijali koji se koriste za obradu laserskim zrakama

Mašinska obrada zraka obrađuje različite vrste materijala i laserska zraka se ne razlikuje. Njegova prilagodljivost znači da je neophodan za razne proizvodne postavke koje koriste više radnih materijala. Evo materijala koji se koriste za lasersku obradu:

Metali

Nemetali

Specijalizovani materijali

Koje su komponente sistema za obradu laserskim snopom?

Mnogi važni dijelovi ulaze u to da mašina za laserski snop postane funkcionalni sistem za rezanje ili graviranje i druge slučajeve upotrebe. 

Power Supply

Napajanje je ključna komponenta mašine. Obezbeđuje odgovarajuću količinu električne energije potrebnu za napajanje mašine i generisanje laserskih zraka. 

Flash Lamps

Za proizvodnju toplote potrebne za pretvaranje u snop visokog intenziteta, bljeskalica ili lučna lampa su od vitalnog značaja. Ova lampa je prepuna gasova koji će se pretvoriti u jone. Ova konverzija je neophodna za stvaranje dovoljno energije za topljenje ili isparavanje materijala. 

Laserski svjetlosni snop

Zračenje laserskog svjetlosnog zraka koje je fokusirano i kontrolirano. Proces optičkog pojačanja proizvodi ovu vrlo ključnu komponentu zahvaljujući koherentnosti svjetlosti koja nastaje fokusiranjem na aktivne materijale.

Objektivi

Leće pomažu snopu da se fokusira na materijal koji se obrađuje radi najbolje preciznosti. Svetlost ulazi u sočivo na različitim nivoima. Ulazi kao ekspanzivno ili kolimirajuće sočivo, dok se poravnava na paralelan način. Strojar može podesiti lasersku zraku na savršenu veličinu pomoću ekspanzivnog sočiva.

kondenzator

Kondenzatori su još jedna važna komponenta procesa obrade laserskim snopom. Oni pune i oslobađaju generisanu energiju tokom procesa koji se zove treperenje. Kondenzator funkcionira kao napunjeni memorijski uređaj u impulsnom načinu rada. Osigurava efikasno i konzistentno punjenje i pražnjenje energije.

Reflecting Mirror

Ova komponenta je ili eksternog ili internog tipa. Unutrašnje opcije su neophodne za pojačavanje ili održavanje generisanih laserskih zraka. Baš kao i sočiva, oni također usmjeravaju laserski snop prema radnom komadu za obradu.

Obradak

Radni komad se smatra najvažnijim dijelom sistema za obradu laserskim snopom. Može biti nemetalni ili metalni kada prolazi kroz proces koji obrađuje različite vrste materijala poput plastike, dijelovi od nehrđajućeg čelika, drvo, titanijum i još mnogo toga.

Koji su ključni parametri u obradi laserskim snopom?

Kada je u pitanju obrada laserskim snopom, određeni faktori stoje između dobrog i odličnog ishoda. 

Beam Power 

Snaga zraka mjeri količinu laserske topline usmjerene na radni komad. Ovo mjerenje se bilježi u vatima. Na primjer, 2000 W i više je energetski raspon potreban za debele materijale kao što su titan i nehrđajući čelik. Dok je za materijale srednje veličine poput plastike potreban energetski raspon od oko 500W do 2000W.

Brzina sečenja

Važno je razumjeti brzinu koja je prikladnija za materijal tokom obrade laserskim snopom. Kako brzina rezanja direktno utiče na kvalitet rezanja i ukupnu efikasnost procesa obrade.

Tolerancija

Nivo tolerancije sistema za obradu laserskim snopom je velika prednost za njegovu izdržljivost u različitim zamornim aplikacijama. The tolerancija nivo može biti u rasponu od opće proizvodne tolerancije do visoke precizne, a zatim i ultra precizne proizvodnje.

Završno

Sistem obrade laserskim snopom nudi odličnu završnu obradu površine zahvaljujući preciznosti i svestranosti u operacijama. Ovo smanjuje potrebu za dodatnim koracima obrade.

Prednosti obrade laserskim snopom

Obrada laserskim snopom ima vrhunske ocjene za brzinu i sigurnost, ali koliku korist možete dobiti? Pogledajmo mnoge prednosti LBM-a:

Preciznost i tačnost

Rezanje laserskim snopom je sposobno za veliku preciznost i nivoe preciznosti. Ova karakteristika je odlična kada radite na teškim dizajnima. Takva preciznost u kreiranju finih karakteristika dobro služi industriji mikroinženjeringa. Laserska mikroobrada koristi se za postizanje fino precizne i precizne završne obrade na radnom komadu na mikroskopskom nivou.

prilagodljivost

Laserska obrada je dovoljno prilagodljiva da služi raznim materijalima, uključujući nemetale kao što su plastika, staklo ili drvo. Bez obzira na gustinu ili debljinu materijala, obrada laserskim snopom održava radnu dinamiku.

Beskontaktni proces

Laserska obrada je beskontaktni proces. To jednostavno znači da se rezanje, oblikovanje, označavanje i graviranje mogu izvesti na radnom komadu bez ikakve fizičke interakcije ili sudara dijelova mašine za laserske zrake. Smanjuje rizik od kontaminacije kada se koristi u preradi hrane, a također minimizira mehaničko habanje i habanje dijelova stroja.

Prilagodba i fleksibilnost dizajna

Obrada laserskim snopom omogućava izradu složenih i zamršenih dizajna koje je teško napraviti konvencionalnom obradom. Takva kreativna sloboda za prilagođavanje i fleksibilnost dizajna znači sečenje laserskim snopom mašina će kreirati jedinstvene geometrije ili gravure za različite slučajeve upotrebe.

Energetska efikasnost i održivost

Sistemi laserskih zraka su energetski efikasni zbog niže potrošnje energije. Ova jedinstvenost pomaže u proizvodnji minimalnog otpada tokom proizvodnje, čineći LBM ekološki prihvatljivim procesom obrade.

brzina

Laserska obrada je vrlo brza metoda obrade. Ova brzina omogućava proizvodnju velikog obima i niske troškove proizvodnje. Trošite manje vremena, novca ili rada u procesu.

Poboljšana sigurnost i ergonomija

S obzirom da je obrada laserskim snopom nekonvencionalna tehnika u kojoj se koriste beskontaktne metode, nema šanse za interakciju s oštrim ili teškim predmetima. Smanjuje rizik od nesreća na radnom mjestu.

Primjena laserske obrade za industriju

Efikasnost i preciznost mašine za sečenje laserskim snopom služe i niskim i visokim svrhama u sledećim primenama.

Aerospace

Vazduhoplovna industrija zahtijeva preciznu lasersku obradu za izradu složenih dijelova zraka ili svemirskih letjelica koji poštuju zakone aerodinamike. Takođe pomaže u prilagođavanju svemirske opreme i komponenti satelitskog sistema. 

Arhitektura i građevinarstvo

U arhitekturi i građevinarstvu, mašine za sečenje laserskim snopom omogućavaju profesionalcima da isporuče precizno rezane građevinske materijale kao što su staklo ili čelik. Fino rezani složeni materijali ili prototipi povećati estetsku privlačnost zgrada.

Automotive

Toliko zamršenih i delikatnih delova ulazi u automobil da proces obrade laserskim snopom lako izlazi na kraj. Neki od ovih dijelova su vanjski ili unutrašnji, a njihova izrada povećava efikasnost goriva za automobil. Karoserija i šasija, konektori za EV baterije takođe imaju koristi od laserskog snopa.

Obrada mikro rupa

Lasersko zavarivanje je odlično za dalje precizno bušenje mikro rupa i/ili lakih spojnih konstrukcija. Ovo je idealan alat za obradu visokog naprezanja komponente.

Makro mašinska proizvodnja

U proizvodnji makro mašinske obrade, laserski snop velike snage koristi se za modifikovanje, rezanje ili oblikovanje velikih karakteristika na bilo kom radnom komadu na kojem radite. Karakteristike i dimenzije stvorene makro mašinskom proizvodnjom su relativno veće i zahtevaju više snage od mikro mašinska obrada.

elektronika

U procesima visoke preciznosti, laserski snop se koristi za izradu dijelova za nuklearne energetske objekte ili za laserski isječene cjevovode, a također i za proizvodnju turbinskih i solarnih komponenti.

Energetski sektor

Globalni energetski sektor ima potražnju za mašinama za laserske zrake koje mogu rezati ili zavarivati ​​ploče. Oni također pomažu urezati serijske ili identifikacijske brojeve na osjetljivim elektronske komponente. Proizvođači računara, pametnih telefona, tableta i štampanih ploča takođe koriste precizno sečenje i lasersko bušenje laserskih zraka.

Istraživanje i razvoj

Obrada laserskim snopom je neophodna za izradu prototipa i razvoj novih tehnologija u različitim industrijama. Neke specijalizovane laboratorijske komponente moraju da prođu kroz mašinu za laserske zrake kontrola kvaliteta kako bi se utvrdila njihova podobnost za komercijalnu upotrebu. 

Ograničenja obrade laserskim snopom

Unatoč brojnim prednostima za nekoliko industrija, ova tehnika ima određena ograničenja u implementaciji i dugotrajnoj upotrebi. Visok početni trošak jedan je od najtežih izazova za postavljanje laserske obrade. 

Međutim, ova visoka cijena ovisi o nekoliko faktora, uključujući nabavku i instalaciju kompjuterskih kontrolnih sistema, sočiva, obradaka ili kondenzatora.

Razlike između obrade laserskim snopom i obrade elektronskim snopom

U poređenju mašina sa laserskim snopom i elektronskim snopom, dva odlučujuća faktora su njihova primena i principi rada. Laserska obrada uključuje rezanje, graviranje i zavarivanje obradaka pomoću laserskih zraka. Dok je obrada elektronskim snopom proces koristi električnu energiju za mašinsku obradu. Najvažnija razlika je u tome kako laserska obrada zahtijeva koncentriranu svjetlosnu energiju za funkcioniranje dok elektronski snop koristi elektrone.

zaključak

LBM je revolucionarna tehnika koja nudi neusporedivu preciznost, efikasnost i svestranost u brojnim industrijama. S kontinuiranim poboljšanjima laserske tehnologije, proces postaje nezamjenjiv alat u modernoj proizvodnji. Trebate ponudu za početak obrade laserskim snopom? Dobijte brzu i jednostavnu ponudu kada... Kontaktiraj nas.