Laserska obrada i rezanje & LBM

Laser Cutting_CC781905-5CDE-3194-BB3B-136BAD5CF58D_IS A_CC781905-5CDE-3194-BB3B APDISTICACD APIDACIOCIS APIDACIOCD-BACDAS-BEAME PROIZVODNJA U LASER BEAM MACHINING (LBM), laserski izvor fokusira optičku energiju na površinu obratka. Lasersko rezanje usmjerava visoko fokusirani izlaz lasera velike gustoće, pomoću računala, na materijal koji se reže. Ciljani materijal se tada ili topi, gori, isparava ili ga otpuhuje mlaz plina, na kontrolirani način ostavljajući rub s visokokvalitetnom završnom obradom. Naši industrijski laserski rezači prikladni su za rezanje pločastih materijala, kao i konstrukcijskih materijala i materijala za cjevovode, metalnih i nemetalnih izradaka. Općenito, u procesima obrade i rezanja laserskom zrakom nije potreban vakuum. Postoji nekoliko vrsta lasera koji se koriste u laserskom rezanju i proizvodnji. Pulsirajući ili kontinuirani val CO2 LASER prikladan je za rezanje, bušenje i graviranje. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical u stilu i razlikuju se samo u primjeni. Neodimijski Nd se koristi za bušenje i gdje je potrebna visoka energija, ali malo ponavljanja. S druge strane, Nd-YAG laser se koristi tamo gdje je potrebna vrlo velika snaga i za bušenje i graviranje. I CO2 i Nd/Nd-YAG laseri mogu se koristiti za LASERSKO ZAVARIVANJE. Ostali laseri koje koristimo u proizvodnji uključuju Nd:STAKLO, RUBIN i EXCIMER. U obradi laserskim snopom (LBM) važni su sljedeći parametri: Reflektivnost i toplinska vodljivost površine obratka i njegova specifična toplina i latentna toplina taljenja i isparavanja. Učinkovitost procesa obrade laserskom zrakom (LBM) raste sa smanjenjem ovih parametara. Dubina rezanja može se izraziti kao:

 

t ~ P / (vxd)

 

To znači da je dubina rezanja "t" proporcionalna ulaznoj snazi P i obrnuto proporcionalna brzini rezanja v i promjeru mrlje laserske zrake d. Površina proizvedena LBM-om općenito je hrapava i ima zonu utjecaja topline.

 

 

 

REZANJE I OBRADA LASEROM S KARBONDIOKSIDOM (CO2): CO2 laseri pobuđeni istosmjernom strujom pumpaju se propuštanjem struje kroz mješavinu plina, dok CO2 laseri pobuđeni RF-om koriste radiofrekventnu energiju za pobuđivanje. RF metoda je relativno nova i postala je sve popularnija. Dizajni s istosmjernom strujom zahtijevaju elektrode unutar šupljine i stoga mogu imati eroziju elektrode i optiku od materijala elektrode. Naprotiv, RF rezonatori imaju vanjske elektrode i stoga nisu skloni tim problemima. Koristimo CO2 lasere u industrijskom rezanju mnogih materijala kao što su meki čelik, aluminij, nehrđajući čelik, titan i plastika.

 

 

 

YAG LASERSKO REZANJE and MACHINING: Koristimo YAG lasere za rezanje i piskanje metala i keramike. Laserski generator i vanjska optika zahtijevaju hlađenje. Otpadna toplina se stvara i prenosi rashladnom tekućinom ili izravno u zrak. Voda je uobičajena rashladna tekućina, koja obično cirkulira kroz hladnjak ili sustav za prijenos topline.

 

 

 

REZANJE I OBRADA EXCIMER LASEROM: Excimer laser je vrsta lasera s valnim duljinama u ultraljubičastom području. Točna valna duljina ovisi o korištenim molekulama. Na primjer, sljedeće valne duljine povezane su s molekulama prikazanim u zagradama: 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Neki excimer laseri su podesivi. Excimer laseri imaju privlačno svojstvo da mogu ukloniti vrlo fine slojeve površinskog materijala gotovo bez zagrijavanja ili promjene u ostatak materijala. Stoga su excimer laseri prikladni za preciznu mikrostrojnu obradu organskih materijala kao što su neki polimeri i plastika.

 

 

 

LASERSKO REZANJE POMOĆU PLINOVA: Ponekad koristimo laserske zrake u kombinaciji sa strujom plina, poput kisika, dušika ili argona za rezanje tankih pločastih materijala. To se radi pomoću a LASER-BEAM TORCH. Za nehrđajući čelik i aluminij koristimo visokotlačno lasersko rezanje dušikom potpomognuto inertnim plinom. To rezultira rubovima bez oksida za bolju zavarljivost. Ovi tokovi plina također otpuhuju rastaljeni i ispareni materijal s površina obratka.

 

 

 

U a LASER MICROJET CUTTING imamo laser vođen vodenim mlazom u kojem je pulsirajuća laserska zraka spojena u niskotlačni vodeni mlaz. Koristimo ga za lasersko rezanje dok vodeni mlaz vodi lasersku zraku, slično optičkom vlaknu. Prednosti laserskog mikrojeta su u tome što voda također uklanja ostatke i hladi materijal, brži je od tradicionalnog "suhog" laserskog rezanja s većim brzinama rezanja, paralelnim rezom i mogućnošću rezanja u svim smjerovima.

 

 

 

Koristimo različite metode rezanja pomoću lasera. Neke od metoda su vaporizacija, melt and blow, melt blow and burn, pucanje pod toplinskim naprezanjem, scribing, hladno rezanje i spaljivanje, stabilizirano lasersko rezanje.

 

- Rezanje isparavanjem: fokusirana zraka zagrijava površinu materijala do točke vrenja i stvara rupu. Rupa dovodi do naglog povećanja upijanja i brzo produbljuje rupu. Kako se rupa produbljuje i materijal vrije, stvorena para nagriza rastaljene stijenke ispuhujući materijal i dodatno povećavajući rupu. Materijali koji se ne otapaju kao što su drvo, ugljik i duroplast obično se režu ovom metodom.

 

- Rezanje taljenjem i puhanjem: Koristimo plin pod visokim pritiskom za upuhivanje rastaljenog materijala iz područja rezanja, smanjujući potrebnu snagu. Materijal se zagrijava do točke taljenja, a zatim mlaz plina ispuhuje rastaljeni materijal iz proreza. Time se eliminira potreba za daljnjim podizanjem temperature materijala. Ovom tehnikom režemo metale.

 

- Pukotine uslijed toplinskog naprezanja: krti materijali osjetljivi su na toplinski lom. Zraka je usmjerena na površinu uzrokujući lokalno zagrijavanje i toplinsko širenje. To rezultira pukotinom koja se zatim može voditi pomicanjem grede. Ovu tehniku koristimo u rezanju stakla.

 

- Stealth dicing silicijskih pločica: Odvajanje mikroelektroničkih čipova od silicijskih pločica izvodi se postupkom stealth dicinga, pomoću pulsirajućeg Nd:YAG lasera, valna duljina od 1064 nm dobro je prilagođena elektroničkom zabranjenom pojasu silicija (1,11 eV ili 1117 nm). Ovo je popularno u proizvodnji poluvodičkih uređaja.

 

- Reaktivno rezanje: Također se naziva i rezanje plamenom, ova tehnika može biti slična rezanju bakljom kisikom, ali s laserskom zrakom kao izvorom paljenja. Koristimo ga za rezanje ugljičnog čelika debljine preko 1 mm, pa čak i vrlo debelih čeličnih ploča s malom snagom lasera.

 

 

 

PULSNI LASER omogućuju nam izljev energije velike snage na kratko razdoblje i vrlo su učinkoviti u nekim postupcima laserskog rezanja, kao što je bušenje, ili kada su potrebne vrlo male rupe ili vrlo niske brzine rezanja. Ako se umjesto toga koristi konstantna laserska zraka, toplina bi mogla doseći točku topljenja cijelog komada koji se obrađuje. Naši laseri imaju mogućnost pulsiranja ili rezanja CW (kontinuirani val) pod kontrolom programa NC (numeričko upravljanje). Koristimo DOUBLE PULSE LASERS emitirajući niz parova impulsa za poboljšanje brzine uklanjanja materijala i kvalitete rupa. Prvi puls uklanja materijal s površine, a drugi puls sprječava da izbačeni materijal zalijepi za rub rupe ili reza.

 

 

 

Tolerancije i obrada površine kod laserskog rezanja i strojne obrade su izvanredni. Naši moderni laserski rezači imaju točnost pozicioniranja u blizini 10 mikrometara i ponovljivost od 5 mikrometara. Standardne hrapavosti Rz rastu s debljinom lima, ali se smanjuju sa snagom lasera i brzinom rezanja. Postupci laserskog rezanja i strojne obrade mogu postići niske tolerancije, često unutar 0,001 inča (0,025 mm). Geometrija dijelova i mehaničke značajke naših strojeva optimizirane su za postizanje najboljih mogućnosti tolerancije. Površinska obrada koju možemo dobiti rezanjem laserskom zrakom može se kretati između 0,003 mm i 0,006 mm. Općenito lako postižemo rupe s promjerom od 0,025 mm, a rupe od samo 0,005 mm i omjerom dubine i promjera od 50 prema 1 proizvedene su u različitim materijalima. Naši najjednostavniji i najstandardniji laserski rezači rezat će metal od ugljičnog čelika od 0,020–0,5 inča (0,51–13 mm) u debljinu i lako mogu biti do trideset puta brži od standardnog piljenja.

 

 

 

Strojna obrada laserskom zrakom naširoko se koristi za bušenje i rezanje metala, nemetala i kompozitnih materijala. Prednosti laserskog rezanja u odnosu na mehaničko rezanje uključuju lakše držanje, čistoću i smanjenu kontaminaciju obratka (budući da nema rezne oštrice kao kod tradicionalnog glodanja ili tokarenja koja se može kontaminirati materijalom ili kontaminirati materijal, tj. nakupljanje bue). Abrazivna priroda kompozitnih materijala može otežati njihovu strojnu obradu konvencionalnim metodama, ali laku laserskom strojnom obradom. Budući da se laserska zraka ne troši tijekom procesa, dobivena preciznost može biti bolja. Budući da laserski sustavi imaju malu zonu utjecaja topline, postoji i manja mogućnost savijanja materijala koji se reže. Za neke materijale lasersko rezanje može biti jedina opcija. Postupci rezanja laserskim snopom su fleksibilni, a isporuka snopa optičkih vlakana, jednostavno učvršćivanje, kratko vrijeme postavljanja, dostupnost trodimenzionalnih CNC sustava omogućavaju da se lasersko rezanje i strojna obrada uspješno natječu s drugim procesima izrade lima kao što je probijanje. S tim u vezi, laserska tehnologija ponekad se može kombinirati s tehnologijama mehaničke izrade za poboljšanu ukupnu učinkovitost.

 

 

 

Lasersko rezanje metalnih limova ima prednosti u odnosu na plazma rezanje jer je preciznije i koristi manje energije, međutim, većina industrijskih lasera ne može rezati metal veće debljine kao plazma. Laseri koji rade na većim snagama kao što je 6000 W približavaju se plazma strojevima u svojoj sposobnosti rezanja kroz debele materijale. Međutim, kapitalni trošak ovih laserskih rezača od 6000 W mnogo je veći od troškova strojeva za plazma rezanje koji mogu rezati debele materijale poput čeličnih ploča.

 

 

 

Postoje i nedostaci laserskog rezanja i strojne obrade. Lasersko rezanje uključuje veliku potrošnju energije. Učinkovitost industrijskog lasera može se kretati od 5% do 15%. Potrošnja energije i učinkovitost svakog pojedinog lasera varirat će ovisno o izlaznoj snazi i radnim parametrima. To će ovisiti o vrsti lasera io tome koliko dobro laser odgovara poslu koji je pri ruci. Količina snage laserskog rezanja potrebna za određeni zadatak ovisi o vrsti materijala, debljini, korištenom procesu (reaktivni/inertni) i željenoj brzini rezanja. Maksimalna stopa proizvodnje kod laserskog rezanja i strojne obrade ograničena je brojnim čimbenicima uključujući snagu lasera, vrstu procesa (jesu li reaktivni ili inertni), svojstva materijala i debljinu.

 

 

 

In LASERSKA ABLACIJA uklanjamo materijal s čvrste površine zračenjem laserskom zrakom. Pri niskom laserskom protoku, materijal se zagrijava apsorbiranom laserskom energijom i isparava ili sublimira. Pri visokom protoku lasera, materijal se obično pretvara u plazmu. Laseri velike snage čiste veliko mjesto jednim impulsom. Laseri manje snage koriste mnogo malih impulsa koji se mogu skenirati preko područja. Kod laserske ablacije materijal uklanjamo pulsnim laserom ili laserskom zrakom kontinuiranog vala ako je intenzitet lasera dovoljno visok. Pulsirajući laseri mogu bušiti iznimno male, duboke rupe kroz vrlo tvrde materijale. Vrlo kratki laserski impulsi uklanjaju materijal tako brzo da okolni materijal apsorbira vrlo malo topline, stoga se lasersko bušenje može raditi na osjetljivim materijalima ili materijalima osjetljivim na toplinu. Premazi mogu selektivno apsorbirati energiju lasera, stoga se CO2 i Nd:YAG pulsirajući laseri mogu koristiti za čišćenje površina, uklanjanje boje i premaza ili pripremu površina za bojanje bez oštećenja podloge.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. Ove dvije tehnike zapravo su najčešće korištene primjene. Ne koriste se tinte, niti se radi o dijelovima alata koji dolaze u dodir s graviranom površinom i troše se, što je slučaj s tradicionalnim metodama mehaničkog graviranja i označavanja. Materijali posebno dizajnirani za lasersko graviranje i označavanje uključuju laserski osjetljive polimere i posebne nove metalne legure. Iako je oprema za lasersko označavanje i graviranje relativno skuplja u usporedbi s alternativama kao što su bušilice, igle, igle, žigovi za jetkanje… itd., postali su popularniji zbog svoje točnosti, ponovljivosti, fleksibilnosti, jednostavnosti automatizacije i on-line primjene u širokom rasponu proizvodnih okruženja.

 

 

 

Konačno, koristimo laserske zrake za nekoliko drugih proizvodnih operacija:

 

- LASERSKO ZAVARIVANJE

 

- LASERSKA TOPLINSKA OBRADA: Toplinska obrada metala i keramike u malim razmjerima radi modifikacije mehaničkih i triboloških svojstava njihove površine.

 

- LASERSKA OBRADA / MODIFIKACIJA POVRŠINA: Laseri se koriste za čišćenje površina, uvođenje funkcionalnih skupina, modificiranje površina u nastojanju da se poboljša prianjanje prije nanošenja premaza ili procesa spajanja.