ლაზერული დამუშავება და ჭრა და 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. In LASER BEAM MACHINING (LBM), ლაზერული წყარო ფოკუსირებს ოპტიკურ ენერგიას სამუშაო ნაწილის ზედაპირზე. ლაზერული ჭრა მიმართავს მაღალი სიმძლავრის ლაზერის უაღრესად ფოკუსირებულ და მაღალი სიმკვრივის გამომუშავებას, კომპიუტერის საშუალებით, დასაჭრელ მასალაზე. მიზანმიმართული მასალა ან დნება, იწვის, ორთქლდება, ან აფეთქდება გაზის ჭავლით, კონტროლირებადი წესით, ტოვებს კიდეს მაღალი ხარისხის ზედაპირის დასრულებას. ჩვენი სამრეწველო ლაზერული საჭრელები შესაფერისია ბრტყელი ფურცლის მასალის, ასევე სტრუქტურული და მილსადენის მასალების, მეტალის და არამეტალის სამუშაო ნაწილების დასაჭრელად. ზოგადად არ არის საჭირო ვაკუუმი ლაზერული სხივის დამუშავებისა და ჭრის პროცესებში. ლაზერული ჭრისა და წარმოებაში გამოყენებულია რამდენიმე სახის ლაზერი. პულსირებული ან უწყვეტი ტალღა CO2 LASER  შესაფერისია ჭრისთვის, მოსაწყენი და გრავირებისთვის. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical სტილით და განსხვავდება მხოლოდ აპლიკაციით. ნეოდიმი Nd გამოიყენება მოსაწყენად და სადაც საჭიროა მაღალი ენერგია, მაგრამ დაბალი გამეორება. მეორეს მხრივ, Nd-YAG ლაზერი გამოიყენება იქ, სადაც ძალიან მაღალი სიმძლავრეა საჭირო და მოსაწყენი და გრავირება. CO2 და Nd/Nd-YAG ლაზერები შეიძლება გამოყენებულ იქნას LASER WELDING. სხვა ლაზერები, რომლებსაც ჩვენ ვიყენებთ წარმოებაში, მოიცავს Nd: GLASS, RUBY და EXCIMER. ლაზერული სხივის დამუშავებაში (LBM) მნიშვნელოვანია შემდეგი პარამეტრები: სამუშაო ნაწილის ზედაპირის ამრეკლავობა და თერმული გამტარობა და მისი სპეციფიკური სითბო და დნობისა და აორთქლების ფარული სითბო. ლაზერული სხივის დამუშავების (LBM) პროცესის ეფექტურობა იზრდება ამ პარამეტრების შემცირებით. ჭრის სიღრმე შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად:

 

t ~ P / (vxd)

 

ეს ნიშნავს, რომ ჭრის სიღრმე „t“ პროპორციულია შეყვანის სიმძლავრის P-ს და უკუპროპორციულია ჭრის სიჩქარისა v და ლაზერის სხივის ლაქის დიამეტრის d. LBM-ით წარმოებული ზედაპირი ძირითადად უხეშია და აქვს სითბოს ზემოქმედების ზონა.

 

 

 

კარბონდიოქსიდის (CO2) ლაზერული ჭრა და დამუშავება: DC-აღგზნებული CO2 ლაზერები ტუმბოს დენის გავლისას გაზის მიქსში, მაშინ როცა RF-აღგზნებული CO2 ლაზერები იყენებენ რადიოსიხშირის ენერგიას აგზნებისთვის. RF მეთოდი შედარებით ახალია და უფრო პოპულარული გახდა. DC დიზაინს სჭირდება ელექტროდები ღრუს შიგნით და, შესაბამისად, მათ შეიძლება ჰქონდეთ ელექტროდის ეროზია და ელექტროდის მასალის დაფარვა ოპტიკაზე. პირიქით, RF რეზონატორებს აქვთ გარე ელექტროდები და ამიტომ ისინი არ არიან მიდრეკილნი ამ პრობლემებისადმი. ჩვენ ვიყენებთ CO2 ლაზერებს მრავალი მასალის სამრეწველო ჭრისთვის, როგორიცაა რბილი ფოლადი, ალუმინი, უჟანგავი ფოლადი, ტიტანი და პლასტმასი.

 

 

 

YAG LASER CUTTING and MACHINING: ჩვენ ვიყენებთ YAG ლაზერებს ლითონის ჭრისა და ჭრისთვის. ლაზერული გენერატორი და გარე ოპტიკა საჭიროებს გაგრილებას. ნარჩენი სითბო წარმოიქმნება და გადადის გამაგრილებლის საშუალებით ან პირდაპირ ჰაერში. წყალი ჩვეულებრივი გამაგრილებელი საშუალებაა, რომელიც ჩვეულებრივ ცილერებს ჩილერის ან სითბოს გადაცემის სისტემის მეშვეობით.

 

 

 

ექსიმერული ლაზერული ჭრა და დამუშავება: ექსიმერული ლაზერი არის ერთგვარი ლაზერი ტალღის სიგრძით ულტრაიისფერ რეგიონში. ტალღის ზუსტი სიგრძე დამოკიდებულია გამოყენებული მოლეკულებზე. მაგალითად, შემდეგი ტალღის სიგრძე ასოცირდება პარანთეზებში გამოსახულ მოლეკულებთან: 193 ნმ (ArF), 248 ნმ (KrF), 308 ნმ (XeCl), 353 ნმ (XeF). ზოგიერთი ექსიმერული ლაზერი რეგულირებადია. ექსიმერის ლაზერებს აქვთ მიმზიდველი თვისება, რომ მათ შეუძლიათ ზედაპირული მასალის ძალიან თხელი ფენების მოცილება თითქმის გაცხელების გარეშე ან შეცვალონ მასალის დარჩენილი ნაწილი. ამიტომ ექსიმერული ლაზერები კარგად შეეფერება ორგანული მასალების ზუსტი მიკროდამუშავებას, როგორიცაა ზოგიერთი პოლიმერი და პლასტმასი.

 

 

 

გაზის დახმარებით ლაზერული ჭრა: ზოგჯერ ვიყენებთ ლაზერის სხივებს გაზის ნაკადთან ერთად, როგორიცაა ჟანგბადი, აზოტი ან არგონი თხელი ფურცლის მასალების ჭრისთვის. ეს კეთდება a LASER-BEAM TORCH-ის გამოყენებით. უჟანგავი ფოლადისა და ალუმინისთვის ჩვენ ვიყენებთ მაღალი წნევის ინერტული აირის დახმარებით ლაზერულ ჭრას აზოტის გამოყენებით. ეს იწვევს ოქსიდისგან თავისუფალ კიდეებს შედუღების გასაუმჯობესებლად. ეს გაზის ნაკადები ასევე აფრქვევს გამდნარ და ორთქლებულ მასალას სამუშაო ნაწილის ზედაპირებიდან.

 

 

 

a LASER MICROJET CUTTING გვაქვს წყლის ჭავლით მართვადი ლაზერი, რომელშიც დაბალი წნევის პულსირებული წყლის პულსია. ჩვენ ვიყენებთ მას ლაზერული ჭრის შესასრულებლად, ხოლო წყლის ჭავლით ვიყენებთ ლაზერის სხივს, ოპტიკური ბოჭკოს მსგავსი. ლაზერული მიკროჯეტის უპირატესობები ისაა, რომ წყალი ასევე აშორებს ნამსხვრევებს და აციებს მასალას, ის უფრო სწრაფია ვიდრე ტრადიციული ''მშრალი'' ლაზერული ჭრის მაღალი კუბების სიჩქარით, პარალელური კეფის და ყოვლისმომცველი ჭრის შესაძლებლობით.

 

 

 

ლაზერის გამოყენებით ჭრის სხვადასხვა მეთოდს ვიყენებთ. ზოგიერთი მეთოდია აორთქლება, დნობა და აფეთქება, დნობის დარტყმა და დამწვრობა, თერმული სტრესის გატეხვა, დაფქვა, ცივი ჭრა და წვა, სტაბილიზებული ლაზერული ჭრა.

 

- აორთქლების ჭრა: ფოკუსირებული სხივი ათბობს მასალის ზედაპირს დუღილის წერტილამდე და ქმნის ხვრელს. ხვრელი იწვევს შთანთქმის უეცარ ზრდას და სწრაფად აღრმავებს ხვრელს. როგორც ხვრელი ღრმავდება და მასალა ადუღდება, წარმოქმნილი ორთქლი ანადგურებს გამდნარ კედლებს, აფრქვევს მასალას და კიდევ უფრო აფართოებს ხვრელს. ამ მეთოდით, როგორც წესი, იჭრება არადნობის მასალები, როგორიცაა ხე, ნახშირბადი და თერმორეფიცირებული პლასტმასი.

 

- დნობისა და აფეთქების ჭრა: ჩვენ ვიყენებთ მაღალი წნევის გაზს საჭრელი ადგილიდან მდნარი მასალის გასაბერად, რაც ამცირებს საჭირო სიმძლავრეს. მასალა თბება დნობის წერტილამდე და შემდეგ გაზის ჭავლი აფრქვევს გამდნარ მასალას კერფიდან. ეს გამორიცხავს მასალის ტემპერატურის შემდგომ აწევას. ამ ტექნიკით ვჭრით ლითონებს.

 

- თერმული სტრესის გატეხვა: მყიფე მასალები მგრძნობიარეა თერმული მოტეხილობის მიმართ. სხივი ფოკუსირებულია ზედაპირზე, რაც იწვევს ლოკალიზებულ გათბობას და თერმულ გაფართოებას. ეს იწვევს ბზარს, რომელიც შემდეგ შეიძლება იხელმძღვანელოს სხივის გადაადგილებით. ამ ტექნიკას ვიყენებთ მინის ჭრისას.

 

- სილიკონის ვაფლის სტელსი კუბირება: მიკროელექტრონული ჩიპების გამოყოფა სილიკონის ვაფლებისგან ხორციელდება სტელსი კუბების პროცესით, პულსირებული Nd:YAG ლაზერის გამოყენებით, ტალღის სიგრძე 1064 ნმ კარგად არის მიღებული სილიკონის ელექტრო ზოლის უფსკრულისთვის (1.11 eV ან 1117 ნმ). ეს პოპულარულია ნახევარგამტარული მოწყობილობების წარმოებაში.

 

- რეაქტიული ჭრა: ასევე ცეცხლოვანი ჭრას უწოდებენ, ეს ტექნიკა შეიძლება დაემსგავსოს ჟანგბადის ჩირაღდნის ჭრას, მაგრამ ლაზერის სხივით, როგორც ანთების წყარო. ჩვენ ვიყენებთ ნახშირბადოვანი ფოლადის 1 მმ-ზე მეტი სისქის და თუნდაც ძალიან სქელი ფოლადის ფირფიტების ჭრისთვის ლაზერული სიმძლავრით.

 

 

 

პულსირებული ლაზერები  გვაძლევს ენერგიის მაღალი სიმძლავრის ამოფრქვევას მოკლე პერიოდის განმავლობაში და ძალიან ეფექტურია ლაზერული ჭრის ზოგიერთ პროცესში, როგორიცაა პირსინგი, ან როდესაც საჭიროა ძალიან მცირე ხვრელები ან ძალიან დაბალი ჭრის სიჩქარე. თუ მუდმივი ლაზერის სხივი გამოიყენებოდა, სითბო შეიძლება მიაღწიოს დამუშავების მთლიანი ნაწილის დნობას. ჩვენს ლაზერებს აქვთ CW (მუდმივი ტალღა) პულსის ან ამოჭრის უნარი NC (რიცხობრივი კონტროლი) პროგრამის კონტროლის ქვეშ. ჩვენ ვიყენებთ DOUBLE PULSE LASERS იმპულსების წყვილების სერიის გამოსხივებას მასალის ამოღების სიჩქარისა და ხვრელის ხარისხის გასაუმჯობესებლად. პირველი პულსი აშორებს მასალას ზედაპირიდან და მეორე პულსი ხელს უშლის ამოღებული მასალის წაკითხვას ხვრელის მხარეს ან ჭრილში.

 

 

 

ლაზერული ჭრისა და დამუშავების ტოლერანტობა და ზედაპირის დასრულება გამორჩეულია. ჩვენს თანამედროვე ლაზერულ საჭრელებს აქვთ პოზიციონირების სიზუსტე 10 მიკრომეტრის სიახლოვეს და განმეორებადობა 5 მიკრომეტრი. სტანდარტული უხეშობები Rz იზრდება ფურცლის სისქესთან ერთად, მაგრამ მცირდება ლაზერული სიმძლავრის და ჭრის სიჩქარით. ლაზერული ჭრისა და დამუშავების პროცესებს შეუძლიათ მიაღწიონ ახლო ტოლერანტობას, ხშირად 0,001 ინჩის (0,025 მმ) ნაწილის გეომეტრია და ჩვენი მანქანების მექანიკური მახასიათებლები ოპტიმიზირებულია საუკეთესო ტოლერანტობის შესაძლებლობების მისაღწევად. ზედაპირის მოპირკეთება, რომელიც შეგვიძლია მივიღოთ ლაზერული სხივის ჭრის შედეგად, შეიძლება იყოს 0,003 მმ-დან 0,006 მმ-მდე. როგორც წესი, ჩვენ ადვილად ვაღწევთ 0,025 მმ დიამეტრის ხვრელებს და 0,005 მმ-მდე მცირე ხვრელებს და ხვრელების სიღრმე-დიამეტრის შეფარდება 50-დან 1-მდე, წარმოებულია სხვადასხვა მასალებში. ჩვენი უმარტივესი და ყველაზე სტანდარტული ლაზერული საჭრელი დაჭრის ნახშირბადოვანი ფოლადის ლითონს 0,020–0,5 დიუმიდან (0,51–13 მმ) სისქით და ადვილად შეიძლება იყოს ოცდაათჯერ უფრო სწრაფი ვიდრე სტანდარტული ხერხი.

 

 

 

ლაზერული სხივის დამუშავება ფართოდ გამოიყენება ლითონების, არამეტალების და კომპოზიტური მასალების ბურღვისა და ჭრისთვის. ლაზერული ჭრის უპირატესობები მექანიკურ ჭრასთან შედარებით მოიცავს სამუშაო ნაწილის გაადვილებას, სისუფთავეს და შემცირებულ დაბინძურებას (რადგან არ არსებობს საჭრელი ზღვარი, როგორც ტრადიციული დაფქვისა ან შემობრუნებისას, რომელიც შეიძლება დაბინძურდეს მასალისგან ან დაბინძურდეს მასალისგან, ე.ი. დაგროვება). კომპოზიტური მასალების აბრაზიულმა ბუნებამ შეიძლება გაართულოს მათი დამუშავება ჩვეულებრივი მეთოდებით, მაგრამ მარტივი ლაზერული დამუშავებით. იმის გამო, რომ ლაზერის სხივი არ აცვიათ პროცესის დროს, მიღებული სიზუსტე შეიძლება უკეთესი იყოს. იმის გამო, რომ ლაზერულ სისტემებს აქვთ სითბოს ზემოქმედების მცირე ზონა, ასევე ნაკლებია მოსაჭრელი მასალის დამახინჯების შანსი. ზოგიერთი მასალისთვის ლაზერული ჭრა შეიძლება იყოს ერთადერთი ვარიანტი. ლაზერული სხივით ჭრის პროცესები მოქნილია და ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სხივის მიწოდება, მარტივი დამაგრება, დაყენების მოკლე დრო, სამგანზომილებიანი CNC სისტემების ხელმისაწვდომობა შესაძლებელს ხდის ლაზერული ჭრისა და დამუშავების წარმატებით კონკურენციას სხვა ფურცლის დამზადების პროცესებთან, როგორიცაა პუნჩირება. როგორც ითქვა, ლაზერული ტექნოლოგია ზოგჯერ შეიძლება გაერთიანდეს მექანიკური წარმოების ტექნოლოგიებთან საერთო ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.

 

 

 

ლითონის ფურცლების ლაზერული ჭრის უპირატესობები პლაზმური ჭრის მიმართ არის უფრო ზუსტი და ნაკლები ენერგიის მოხმარება, თუმცა, სამრეწველო ლაზერების უმეტესობას არ შეუძლია გაჭრას ლითონის უფრო დიდი სისქე, რაც პლაზმას შეუძლია. ლაზერები, რომლებიც მუშაობენ უფრო მაღალი სიმძლავრეებით, როგორიცაა 6000 ვატი, უახლოვდებიან პლაზმურ აპარატებს სქელი მასალების გაჭრის უნარით. თუმცა ამ 6000 ვატიანი ლაზერული საჭრელების კაპიტალური ღირებულება გაცილებით მაღალია, ვიდრე პლაზმური საჭრელი მანქანების, რომლებსაც შეუძლიათ სქელი მასალების მოჭრა, როგორიცაა ფოლადის ფირფიტა.

 

 

 

ასევე არსებობს ლაზერული ჭრისა და დამუშავების უარყოფითი მხარეები. ლაზერული ჭრა გულისხმობს ენერგიის მაღალ მოხმარებას. სამრეწველო ლაზერის ეფექტურობა შეიძლება იყოს 5%-დან 15%-მდე. ნებისმიერი კონკრეტული ლაზერის ენერგიის მოხმარება და ეფექტურობა განსხვავდება გამომავალი სიმძლავრისა და ოპერაციული პარამეტრების მიხედვით. ეს დამოკიდებული იქნება ლაზერის ტიპზე და რამდენად შეესაბამება ლაზერი სამუშაოს. კონკრეტული ამოცანისთვის საჭირო ლაზერული ჭრის სიმძლავრე დამოკიდებულია მასალის ტიპზე, სისქეზე, გამოყენებულ პროცესზე (რეაქტიული/ინერტული) და ჭრის სასურველ სიჩქარეზე. ლაზერული ჭრისა და დამუშავების დროს წარმოების მაქსიმალური სიჩქარე შემოიფარგლება მრავალი ფაქტორით, მათ შორის ლაზერული სიმძლავრით, პროცესის ტიპით (რეაქტიული თუ ინერტული), მასალის თვისებებითა და სისქით.

 

 

 

In LASER ABLATION ჩვენ ვაშორებთ მასალას მყარი ზედაპირიდან ლაზერის სხივით დასხივებით. დაბალი ლაზერული ნაკადის დროს მასალა თბება შთანთქმის ლაზერის ენერგიით და აორთქლდება ან სუბლიმირებულია. მაღალი ლაზერული ნაკადის დროს მასალა ჩვეულებრივ გარდაიქმნება პლაზმად. მაღალი სიმძლავრის ლაზერები ასუფთავებენ დიდ ადგილს ერთი იმპულსით. დაბალი სიმძლავრის ლაზერები იყენებენ ბევრ მცირე იმპულსს, რომელიც შეიძლება სკანირდეს მთელ ტერიტორიაზე. ლაზერული აბლაციისას ჩვენ ვაშორებთ მასალას პულსირებული ლაზერით ან უწყვეტი ტალღის ლაზერის სხივით, თუ ლაზერის ინტენსივობა საკმარისად მაღალია. პულსირებულ ლაზერებს შეუძლიათ ძალიან მცირე, ღრმა ხვრელების გაბურღვა ძალიან მძიმე მასალების მეშვეობით. ძალიან მოკლე ლაზერული პულსი აშორებს მასალას ისე სწრაფად, რომ მიმდებარე მასალა შთანთქავს ძალიან მცირე სითბოს, ამიტომ ლაზერული ბურღვა შეიძლება გაკეთდეს დელიკატურ ან სითბოსადმი მგრძნობიარე მასალებზე. ლაზერის ენერგია შეიძლება შერჩევით შეიწოვოს საფარებით, ამიტომ CO2 და Nd:YAG პულსირებული ლაზერები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზედაპირების გასაწმენდად, საღებავისა და საფარის მოსაშორებლად ან ზედაპირების მოსამზადებლად ფერწერისთვის, ძირი ზედაპირის დაზიანების გარეშე.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. ეს ორი ტექნიკა ფაქტობრივად ყველაზე ფართოდ გამოყენებული აპლიკაციებია. არ გამოიყენება მელანი და არც ხელსაწყოს ნაჭრები, რომლებიც ეკონტაქტება გრავირებულ ზედაპირს და ცვდება, რაც ხდება ტრადიციული მექანიკური გრავირებისა და მარკირების მეთოდების შემთხვევაში. ლაზერული გრავირებისა და მარკირებისთვის სპეციალურად შექმნილი მასალები მოიცავს ლაზერზე მგრძნობიარე პოლიმერებს და სპეციალურ ახალ ლითონის შენადნობებს. მიუხედავად იმისა, რომ ლაზერული მარკირებისა და გრავიურის აღჭურვილობა შედარებით უფრო ძვირია ალტერნატივებთან შედარებით, როგორიცაა პუნჩები, ქინძისთავები, სტილები, ბეჭდები... და ა. მრავალფეროვან საწარმოო გარემოში.

 

 

 

და ბოლოს, ჩვენ ვიყენებთ ლაზერის სხივებს რამდენიმე სხვა საწარმოო ოპერაციებისთვის:

 

- LASER WELDING

 

- LASER სითბოს დამუშავება: ლითონებისა და კერამიკის მცირე ზომის თერმული დამუშავება მათი ზედაპირის მექანიკური და ტრიბოლოგიური თვისებების შესაცვლელად.

 

- ლაზერული ზედაპირის დამუშავება / მოდიფიკაცია: ლაზერები გამოიყენება ზედაპირების გასაწმენდად, ფუნქციური ჯგუფების დასანერგად, ზედაპირების შესაცვლელად, რათა გააუმჯობესონ ადჰეზია საფარის დეპონირებამდე ან შეერთების პროცესამდე.