Підпишіться на наші соціальні мережі для оперативної публікації
Вступ до лазерної обробки у виробництві
Технологія лазерної обробки зазнала швидкого розвитку та широко використовується в різних галузях, таких як аерокосмічна, автомобільна, електроніка тощо. Вона відіграє значну роль у підвищенні якості продукції, продуктивності праці та автоматизації, одночасно зменшуючи забруднення та споживання матеріалів (Gong, 2012).
Лазерна обробка металевих та неметалевих матеріалів
Основне застосування лазерної обробки за останнє десятиліття було в металевих матеріалах, включаючи різання, зварювання та плакування. Однак ця галузь розширюється і на неметалеві матеріали, такі як текстиль, скло, пластмаси, полімери та кераміка. Кожен з цих матеріалів відкриває можливості в різних галузях промисловості, хоча для них вже існують усталені методи обробки (Yumoto et al., 2017).
Проблеми та інновації в лазерній обробці скла
Скло, з його широким застосуванням у таких галузях промисловості, як автомобілебудування, будівництво та електроніка, є важливою галуззю для лазерної обробки. Традиційні методи різання скла, які передбачають використання твердосплавних або алмазних інструментів, обмежені низькою ефективністю та шорсткими краями. Натомість лазерне різання пропонує більш ефективну та точну альтернативу. Це особливо очевидно в таких галузях промисловості, як виробництво смартфонів, де лазерне різання використовується для кришок об'єктивів камер та великих екранів дисплеїв (Ding et al., 2019).
Лазерна обробка високоцінних видів скла
Різні типи скла, такі як оптичне скло, кварцове скло та сапфірове скло, створюють унікальні проблеми через свою крихкість. Однак передові лазерні методи, такі як фемтосекундне лазерне травлення, дозволили здійснювати точну обробку цих матеріалів (Sun & Flores, 2010).
Вплив довжини хвилі на лазерні технологічні процеси
Довжина хвилі лазера суттєво впливає на процес, особливо для таких матеріалів, як конструкційна сталь. Лазери, що випромінюють в ультрафіолетовому, видимому, ближньому та далекому інфрачервоному діапазонах, були проаналізовані на предмет їхньої критичної щільності потужності для плавлення та випаровування (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019).
Різноманітні застосування на основі довжин хвиль
Вибір довжини хвилі лазера не є довільним, а значною мірою залежить від властивостей матеріалу та бажаного результату. Наприклад, УФ-лазери (з коротшими довжинами хвиль) чудово підходять для прецизійного гравіювання та мікрообробки, оскільки вони можуть створювати дрібніші деталі. Це робить їх ідеальними для напівпровідникової та мікроелектронної промисловості. Навпаки, інфрачервоні лазери ефективніші для обробки товстіших матеріалів завдяки своїм можливостям глибшого проникнення, що робить їх придатними для важких промислових застосувань. (Majumdar & Manna, 2013). Аналогічно, зелені лазери, які зазвичай працюють на довжині хвилі 532 нм, знаходять свою нішу в застосуваннях, що вимагають високої точності з мінімальним тепловим впливом. Вони особливо ефективні в мікроелектроніці для таких завдань, як створення схем, у медичних застосуваннях для таких процедур, як фотокоагуляція, та в секторі відновлюваної енергетики для виготовлення сонячних елементів. Унікальна довжина хвилі зелених лазерів також робить їх придатними для маркування та гравірування різноманітних матеріалів, включаючи пластмаси та метали, де потрібна висока контрастність та мінімальне пошкодження поверхні. Ця адаптивність зелених лазерів підкреслює важливість вибору довжини хвилі в лазерній технології, забезпечуючи оптимальні результати для конкретних матеріалів та застосувань.
TheЗелений лазер 525 нм– це специфічний тип лазерної технології, що характеризується виразним зеленим випромінюванням світла на довжині хвилі 525 нанометрів. Зелені лазери на цій довжині хвилі знаходять застосування у фотокоагуляції сітківки, де їхня висока потужність і точність є вигідними. Вони також потенційно корисні в обробці матеріалів, особливо в галузях, що потребують точної обробки з мінімальним термічним впливом..Розробка зелених лазерних діодів на підкладці GaN у c-площині для досягнення більших довжин хвиль у діапазоні 524–532 нм знаменує собою значний прогрес у лазерних технологіях. Ця розробка має вирішальне значення для застосувань, що вимагають специфічних характеристик довжин хвиль.
Джерела безперервної хвилі та лазери з синхронізацією моделей
Для лазерного легування сонячних елементів із селективним емітером розглядаються лазерні джерела безперервної хвилі (CW) та квазі-CW лазери з синхронізацією моделей на різних довжинах хвиль, таких як ближній інфрачервоний (NIR) діапазон 1064 нм, зелений діапазон 532 нм та ультрафіолетовий діапазон 355 нм. Різні довжини хвиль впливають на адаптивність та ефективність виробництва (Patel et al., 2011).
Ексимерні лазери для матеріалів із широкою забороненою зоною
Ексимерні лазери, що працюють на ультрафіолетовому діапазоні довжин хвиль, підходять для обробки матеріалів із широкою забороненою зоною, таких як скло та полімер, армований вуглецевим волокном (CFRP), забезпечуючи високу точність та мінімальний тепловий вплив (Kobayashi et al., 2017).
Nd:YAG лазери для промислового застосування
Nd:YAG-лазери, завдяки своїй адаптивності до налаштування довжини хвилі, використовуються в широкому спектрі застосувань. Їхня здатність працювати як на довжинах хвиль 1064 нм, так і 532 нм забезпечує гнучкість в обробці різних матеріалів. Наприклад, довжина хвилі 1064 нм ідеально підходить для глибокого гравіювання на металах, тоді як довжина хвилі 532 нм забезпечує високоякісне гравіювання поверхні на пластмасах і металах з покриттям (Moon et al., 1999).
→Супутні товари：Твердотільний лазер з діодним накачуванням безперервного випромінювання з довжиною хвилі 1064 нм
Зварювання високопотужним волоконним лазером
Лазери з довжинами хвиль, близькими до 1000 нм, що володіють гарною якістю променя та високою потужністю, використовуються для лазерного зварювання металів методом замкової щілини. Ці лазери ефективно випаровують та плавлять матеріали, створюючи високоякісні зварні шви (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).
Інтеграція лазерної обробки з іншими технологіями
Інтеграція лазерної обробки з іншими виробничими технологіями, такими як плакування та фрезерування, призвела до створення більш ефективних та універсальних виробничих систем. Ця інтеграція особливо корисна в таких галузях, як виробництво інструментів та штампів, а також ремонт двигунів (Nowotny et al., 2010).
Лазерна обробка в нових галузях
Застосування лазерної технології поширюється на нові галузі, такі як виробництво напівпровідників, дисплеїв та тонкоплівок, пропонуючи нові можливості та покращуючи властивості матеріалів, точність продукції та продуктивність пристроїв (Hwang et al., 2022).
Майбутні тенденції в лазерній обробці
Майбутні розробки в технології лазерної обробки зосереджені на нових методах виготовлення, покращенні якості продукції, розробці інтегрованих багатоматеріальних компонентів та збільшенні економічних та процедурних переваг. Це включає швидке лазерне виготовлення конструкцій з контрольованою пористістю, гібридне зварювання та лазерне профільне різання металевих листів (Kukreja et al., 2013).
Технологія лазерної обробки, з її різноманітним застосуванням та постійними інноваціями, формує майбутнє виробництва та обробки матеріалів. Її універсальність та точність роблять її незамінним інструментом у різних галузях промисловості, розширюючи межі традиційних методів виробництва.
Лазов, Л., Ангелов, Н., та Тейрумнієкс, Е. (2019). МЕТОД ПОПЕРЕДНЬОЇ ОЦІНКИ КРИТИЧНОЇ ГУСТИНИ ПОТУЖНОСТІ В ЛАЗЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСАХ.НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ. ТЕХНОЛОГІЇ. РЕСУРСИ. Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції. Посилання
Патель, Р., Венхем, С., Тьяджоно, Б., Халлам, Б., Суджанто, А., та Боватсек, Дж. (2011). Високошвидкісне виготовлення сонячних елементів із селективним випромінювачем з лазерним легуванням з використанням лазерних джерел безперервної хвилі (CW) 532 нм та квазібезперервної лазерної синхронізації з моделлю.Посилання
Кобаясі М., Какізакі К., Оідзумі Х., Мімура Т., Фудзімото Дж. та Мізогуті Х. (2017). Високопотужний лазер DUV для обробки скла та вуглепластику.Посилання
Мун, Х., Йі, Дж., Рі, Ю., Ча, Б., Лі, Дж. та Кім, К.-С. (1999). Ефективне подвоєння внутрішньорезонаторної частоти з використанням дифузійного відбивального діодного лазера Nd:YAG з боковим накачуванням та використанням кристала KTP.Посилання
Салмінен, А., Піілі, Х., і Пуртонен, Т. (2010). Характеристики потужного волоконного лазерного зварювання.Праці Інституту інженерів-механіків, частина C: Журнал машинобудівної науки, 224, 1019-1029.Посилання
Маджумдар, Дж. та Манна, І. (2013). Вступ до лазерного виготовлення матеріалів.Посилання
Гонг, С. (2012). Дослідження та застосування передової технології лазерної обробки.Посилання
Юмото, Дж., Торізука, К. та Курода, Р. (2017). Розробка випробувального стенду та бази даних для лазерної обробки матеріалів.Огляд лазерної інженерії, 45, 565-570.Посилання
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j., & Hong, M. (2019). Досягнення в технології моніторингу на місці для лазерної обробки.SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica. Посилання
Sun, H., & Flores, K. (2010). Мікроструктурний аналіз лазерно обробленого об'ємного металевого скла на основі Zr.Металургійні та матеріальні операції A. Посилання
Новотни, С., Мюнстер, Р., Шарек, С. та Бейєр, Е. (2010). Інтегрована лазерна комірка для комбінованого лазерного наплавлення та фрезерування.Автоматизація складання, 30(1), 36–38.Посилання
Кукреджа, Л.М., Каул, Р., Пол, К., Ганеш, П. та Рао, Б.Т. (2013). Новітні методи лазерної обробки матеріалів для майбутнього промислового застосування.Посилання
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022). Новітні лазерні вакуумні процеси для надточного виробництва з високою продуктивністю.Наномасштаб. Посилання
Час публікації: 18 січня 2024 р.