Лазерна обработка и рязане & 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. В ОБРАБОТКА С ЛАЗЕРЕН ЛЪЧ (LBM), лазерен източник фокусира оптичната енергия върху повърхността на детайла. Лазерното рязане насочва силно фокусирания изход с висока плътност на високомощен лазер чрез компютър към материала, който ще се реже. След това целевият материал се стопява, изгаря, изпарява или се издухва от струя газ, по контролиран начин, оставяйки ръб с висококачествено покритие на повърхността. Нашите промишлени лазерни ножове са подходящи за рязане на плоски листови материали, както и на структурни и тръбопроводни материали, метални и неметални детайли. Обикновено не се изисква вакуум при процесите на обработка и рязане с лазерен лъч. Има няколко типа лазери, използвани при лазерно рязане и производство. Импулсната или непрекъсната вълна CO2 LASER е подходяща за рязане, пробиване и гравиране. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical по стил и се различават само по приложение. Неодимовият Nd се използва за пробиване и където се изисква висока енергия, но малко повторение. Nd-YAG лазерът от друга страна се използва, когато се изисква много висока мощност и за пробиване и гравиране. Както CO2, така и Nd/Nd-YAG лазери могат да се използват за ЛАЗЕРНО ЗАВАРЯВАНЕ. Други лазери, които използваме в производството, включват Nd:GLASS, RUBY и EXCIMER. При обработката с лазерен лъч (LBM) следните параметри са важни: Коефициентът на отразяване и топлопроводимостта на повърхността на детайла и неговата специфична топлина и латентна топлина на топене и изпарение. Ефективността на процеса на обработка с лазерен лъч (LBM) се увеличава с намаляването на тези параметри. Дълбочината на рязане може да се изрази като:

 

t ~ P / (vxd)

 

Това означава, че дълбочината на рязане „t“ е пропорционална на входящата мощност P и обратно пропорционална на скоростта на рязане v и диаметъра на петното на лазерния лъч d. Повърхността, произведена с LBM, обикновено е грапава и има зона, засегната от топлина.

 

 

 

ЛАЗЕРНО РЯЗАНЕ И ОБРАБОТКА С КАРБОНДИКСИД (CO2): CO2 лазерите с постоянен ток се изпомпват чрез пропускане на ток през газовата смес, докато RF възбудените CO2 лазери използват радиочестотна енергия за възбуждане. RF методът е сравнително нов и стана по-популярен. Дизайните с постоянен ток изискват електроди вътре в кухината и следователно могат да имат електродна ерозия и покритие от електроден материал върху оптиката. Напротив, RF резонаторите имат външни електроди и следователно не са склонни към тези проблеми. Ние използваме CO2 лазери при индустриално рязане на много материали като мека стомана, алуминий, неръждаема стомана, титан и пластмаси.

 

 

 

YAG LASER CUTTING and MACHINING: Ние използваме YAG лазери за рязане и писане на метали и керамика. Лазерният генератор и външната оптика изискват охлаждане. Отпадната топлина се генерира и пренася от охлаждаща течност или директно във въздуха. Водата е обичайна охлаждаща течност, обикновено циркулираща през охладител или система за пренос на топлина.

 

 

 

ЕКСИМЕРНО ЛАЗЕРНО РЯЗАНЕ и ОБРАБОТКА: Ексимерният лазер е вид лазер с дължини на вълните в ултравиолетовата област. Точната дължина на вълната зависи от използваните молекули. Например следните дължини на вълните са свързани с молекулите, показани в скоби: 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Някои ексимерни лазери са регулируеми. Ексимерните лазери имат привлекателното свойство, че могат да премахват много фини слоеве от повърхностен материал без почти никакво нагряване или промяна на останалата част от материала. Следователно ексимерните лазери са много подходящи за прецизна микрообработка на органични материали като някои полимери и пластмаси.

 

 

 

ЛАЗЕРНО РЯЗАНЕ С ГАЗ: Понякога използваме лазерни лъчи в комбинация с газов поток, като кислород, азот или аргон за рязане на тънки листови материали. Това се прави с помощта на a LASER-BEAM TORCH. За неръждаема стомана и алуминий ние използваме лазерно рязане под високо налягане с инертен газ и азот. Това води до ръбове без оксиди за подобряване на заваряемостта. Тези газови потоци също издухват разтопен и изпарен материал от повърхностите на детайлите.

 

 

 

В a LASER MICROJET CUTTING  имаме направляван с водна струя лазер, в който импулсен лазерен лъч се свързва с водна струя с ниско налягане. Използваме го за извършване на лазерно рязане, докато използваме водната струя за насочване на лазерния лъч, подобно на оптично влакно. Предимствата на лазерната микроструя са, че водата също премахва остатъците и охлажда материала, тя е по-бърза от традиционното „сухо“ лазерно рязане с по-високи скорости на рязане, паралелно рязане и възможност за многопосочно рязане.

 

 

 

Ние използваме различни методи за рязане с помощта на лазери. Някои от методите са изпаряване, разтопяване и издухване, издухване с разтопяване и изгаряне, крекинг под термично напрежение, скрабиране, студено рязане и изгаряне, стабилизирано лазерно рязане.

 

- Изпарително рязане: Фокусираният лъч нагрява повърхността на материала до точката на кипене и създава дупка. Дупката води до внезапно увеличаване на абсорбцията и бързо задълбочава дупката. Тъй като дупката се задълбочава и материалът кипи, генерираната пара разяжда разтопените стени, издухвайки материала навън и допълнително разширявайки дупката. Нетопими материали като дърво, въглерод и термореактивни пластмаси обикновено се режат по този метод.

 

- Рязане с разтопяване и издухване: Ние използваме газ под високо налягане, за да издухаме разтопен материал от зоната на рязане, като намаляваме необходимата мощност. Материалът се нагрява до точката на топене и след това газова струя издухва разтопения материал от прореза. Това елиминира необходимостта от допълнително повишаване на температурата на материала. Ние режем метали с тази техника.

 

- Напукване от термичен стрес: Крехките материали са чувствителни към термично счупване. Лъчът се фокусира върху повърхността, причинявайки локално нагряване и топлинно разширение. Това води до пукнатина, която след това може да бъде направлявана чрез преместване на гредата. Използваме тази техника при рязане на стъкло.

 

- Стелт нарязване на силициеви пластини: Отделянето на микроелектронни чипове от силициеви пластини се извършва чрез процес на стелт нарязване, като се използва импулсен Nd:YAG лазер, дължината на вълната от 1064 nm е добре адаптирана към електронната забранена лента на силиций (1,11 eV или 1117 nm). Това е популярно при производството на полупроводникови устройства.

 

- Реактивно рязане: Наричано също пламъчно рязане, тази техника може да бъде подобна на рязане с кислородна горелка, но с лазерен лъч като източник на запалване. Използваме това за рязане на въглеродна стомана с дебелина над 1 mm и дори много дебели стоманени плочи с малка мощност на лазера.

 

 

 

ИМПУЛСНИ ЛАЗЕРИ  ни осигуряват мощен изблик на енергия за кратък период от време и са много ефективни при някои процеси на лазерно рязане, като пробиване, или когато са необходими много малки отвори или много ниски скорости на рязане. Ако вместо това се използва постоянен лазерен лъч, топлината може да достигне точката на разтопяване на цялото обработвано парче. Нашите лазери имат способността да пулсират или режат CW (непрекъсната вълна) под NC (цифрово управление) програмно управление. Ние използваме ДВОЙНИ ИМПУЛСНИ ЛАЗЕРИ излъчване на поредица от импулсни двойки за подобряване на скоростта на отстраняване на материала и качеството на отвора. Първият импулс премахва материала от повърхността, а вторият импулс предотвратява залепването на изхвърления материал отстрани на отвора или среза.

 

 

 

Допустимите отклонения и повърхностното покритие при лазерно рязане и машинна обработка са изключителни. Нашите модерни лазерни ножове имат точност на позициониране от около 10 микрометра и повторяемост от 5 микрометра. Стандартните грапавини Rz нарастват с дебелината на листа, но намаляват с лазерната мощност и скоростта на рязане. Процесите на лазерно рязане и машинна обработка са в състояние да постигнат близки допуски, често до 0,001 инча (0,025 mm). Геометрията на детайлите и механичните характеристики на нашите машини са оптимизирани за постигане на най-добри възможности за толеранс. Повърхностното покритие, което можем да получим чрез рязане с лазерен лъч, може да варира между 0,003 mm до 0,006 mm. Като цяло ние лесно постигаме отвори с диаметър 0,025 mm, а отвори с размери до 0,005 mm и съотношения между дълбочина и диаметър на отвора 50 към 1 са произведени в различни материали. Нашите най-прости и най-стандартни лазерни ножове ще режат метал от въглеродна стомана с дебелина 0,020–0,5 инча (0,51–13 mm) и лесно могат да бъдат до тридесет пъти по-бързи от стандартното рязане.

 

 

 

Обработката с лазерен лъч се използва широко за пробиване и рязане на метали, неметали и композитни материали. Предимствата на лазерното рязане пред механичното рязане включват по-лесно захващане, чистота и намалено замърсяване на детайла (тъй като няма режещ ръб, както при традиционното фрезоване или струговане, който може да се замърси от материала или да замърси материала, т.е. натрупване). Абразивната природа на композитните материали може да ги направи трудни за машинна обработка чрез конвенционални методи, но лесни чрез лазерна обработка. Тъй като лазерният лъч не се износва по време на процеса, получената прецизност може да бъде по-добра. Тъй като лазерните системи имат малка зона, засегната от топлината, има и по-малък шанс за изкривяване на материала, който се реже. За някои материали лазерното рязане може да бъде единствената възможност. Процесите на рязане с лазерен лъч са гъвкави, а доставянето на оптичен лъч, простото закрепване, кратките времена за настройка, наличието на триизмерни CNC системи правят възможно лазерното рязане и машинната обработка да се конкурират успешно с други процеси за производство на ламарина, като щанцоване. Като се има предвид това, лазерната технология понякога може да се комбинира с технологиите за механично производство за подобрена обща ефективност.

 

 

 

Лазерното рязане на ламарина има предимствата пред плазменото рязане, че е по-прецизно и използва по-малко енергия, но повечето индустриални лазери не могат да режат метал с по-голяма дебелина, отколкото плазмата. Лазерите, работещи с по-високи мощности като 6000 вата, се доближават до плазмените машини по способността си да режат дебели материали. Въпреки това капиталовите разходи за тези лазерни ножове с мощност 6000 вата са много по-високи от тези на машините за плазмено рязане, способни да режат дебели материали като стоманена плоча.

 

 

 

Има и недостатъци на лазерното рязане и механична обработка. Лазерното рязане включва висока консумация на енергия. Ефективността на индустриалния лазер може да варира от 5% до 15%. Консумацията на енергия и ефективността на всеки конкретен лазер ще варира в зависимост от изходната мощност и работните параметри. Това ще зависи от вида на лазера и от това колко добре лазерът отговаря на работата, която извършвате. Количеството мощност на лазерно рязане, необходимо за конкретна задача, зависи от вида на материала, дебелината, използвания процес (реактивен/инертен) и желаната скорост на рязане. Максималната производителност при лазерно рязане и механична обработка е ограничена от редица фактори, включително лазерна мощност, тип процес (независимо дали е реактивен или инертен), свойства на материала и дебелина.

 

 

 

In ЛАЗЕРНА АБЛАЦИЯ отстраняваме материал от твърда повърхност, като я облъчваме с лазерен лъч. При нисък лазерен поток материалът се нагрява от абсорбираната лазерна енергия и се изпарява или сублимира. При висок лазерен поток материалът обикновено се превръща в плазма. Високомощните лазери почистват голямо петно с един импулс. Лазерите с по-ниска мощност използват много малки импулси, които могат да бъдат сканирани в дадена област. При лазерната аблация премахваме материал с импулсен лазер или с лазерен лъч с непрекъсната вълна, ако интензитетът на лазера е достатъчно висок. Импулсните лазери могат да пробиват изключително малки, дълбоки отвори в много твърди материали. Много късите лазерни импулси премахват материала толкова бързо, че околният материал абсорбира много малко топлина, следователно лазерното пробиване може да се извършва върху деликатни или чувствителни към топлина материали. Лазерната енергия може да се абсорбира селективно от покритията, следователно CO2 и Nd:YAG импулсните лазери могат да се използват за почистване на повърхности, премахване на боя и покритие или подготовка на повърхности за боядисване, без да се повреди основната повърхност.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. Тези две техники всъщност са най-широко използваните приложения. Не се използват мастила, нито се включват части от инструменти, които влизат в контакт с гравираната повърхност и се износват, какъвто е случаят с традиционните методи за механично гравиране и маркиране. Материалите, специално проектирани за лазерно гравиране и маркиране, включват лазерно чувствителни полимери и специални нови метални сплави. Въпреки че оборудването за лазерно маркиране и гравиране е сравнително по-скъпо в сравнение с алтернативи като перфоратори, щифтове, стилуси, гравиращи печати… и т.н., те станаха по-популярни поради своята точност, възпроизводимост, гъвкавост, лекота на автоматизация и онлайн приложение в голямо разнообразие от производствени среди.

 

 

 

И накрая, ние използваме лазерни лъчи за няколко други производствени операции:

 

- ЛАЗЕРНО ЗАВАРЯВАНЕ

 

- ЛАЗЕРНА ТОПЛИННА ОБРАБОТКА: Малкомащабна топлинна обработка на метали и керамика за модифициране на повърхностните им механични и трибологични свойства.

 

- ЛАЗЕРНА ПОВЪРХНОСТНА ТРЕТИРАНЕ / МОДИФИКАЦИЯ: Лазерите се използват за почистване на повърхности, въвеждане на функционални групи, модифициране на повърхности в опит да се подобри адхезията преди нанасяне на покритие или процеси на свързване.