Pemotongan laser minangka teknologi sing nggunakake laser kanggo nguap bahan, nyebabake pinggiran potong.Nalika biasane digunakake kanggo aplikasi manufaktur industri, saiki digunakake dening sekolah, bisnis cilik, arsitektur, lan hobi.Pemotongan laser dianggo kanthi ngarahake output laser daya dhuwur sing paling umum liwat optik.Optik laser lan CNC (kontrol numerik komputer) digunakake kanggo ngarahake sinar laser menyang materi.Laser komersial kanggo nglereni bahan nggunakake sistem kontrol gerakan kanggo tindakake CNC utawa G-kode saka pola kanggo Cut menyang materi.Sinar laser fokus diarahake menyang materi, sing banjur nyawiji, ngobong, nguap, utawa dibuwang dening jet gas, [1] ninggalake pinggiran kanthi permukaan sing berkualitas tinggi.
Sajarah
Ing taun 1965, mesin nglereni laser produksi pisanan digunakake kanggo ngebor bolongan ing diamond mati.Mesin iki digawe dening Western Electric Engineering Research Center.[3]Ing taun 1967, Inggris ngrintis nglereni jet oksigen kanthi bantuan laser kanggo logam.[4]Ing wiwitan taun 1970-an, teknologi iki diprodhuksi kanggo ngethok titanium kanggo aplikasi aerospace.Ing wektu sing padha laser CO2 diadaptasi kanggo ngethok non-logam, kayata tekstil, amarga, ing wektu iku, laser CO2 ora cukup kuat kanggo ngatasi konduktivitas termal logam.[5]
Proses
Pemotongan laser industri baja kanthi instruksi nglereni sing diprogram liwat antarmuka CNC
Sinar laser umume fokus nggunakake lensa kualitas dhuwur ing zona kerja.Kualitas balok duwe pengaruh langsung ing ukuran titik fokus.Sisih paling sempit saka balok fokus umume kurang saka 0,0125 inci (0,32 mm) kanthi diameter.Gumantung ing kekandelan materi, jembaré kerf minangka cilik minangka 0,004 inci (0,10 mm) bisa.[6]Supaya bisa miwiti nglereni saka ngendi wae saliyane pinggiran, tusukan ditindakake sadurunge saben potong.Piercing biasane nglibatake sinar laser pulsed daya dhuwur sing alon-alon nggawe bolongan ing materi, umpamane udakara 5-15 detik kanggo baja tahan karat 0,5 inci (13 mm).
Sinar podo saka cahya koheren saka sumber laser asring tiba ing sawetara antarane 0,06-0,08 inci (1,5-2,0 mm) ing diameteripun.Beam iki biasane fokus lan intensif dening lensa utawa pangilon menyang titik cilik banget watara 0,001 inci (0,025 mm) kanggo nggawe sinar laser sing kuat banget.Kanggo entuk asil sing paling lancar sajrone nglereni kontur, arah polarisasi sinar kudu diputer nalika ngubengi pinggiran benda kerja sing dikontur.Kanggo nglereni lembaran logam, dawa fokus biasane 1.5–3 inci (38–76 mm).[7]
Kaluwihan nglereni laser liwat nglereni mechanical kalebu workholding luwih gampang lan suda kontaminasi workpiece (amarga ora ana pinggiran nglereni kang bisa dadi ono racune dening materi utawa contaminate materi).Presisi bisa uga luwih apik, amarga sinar laser ora nyandhang sajrone proses kasebut.Ana uga kasempatan suda kanggo warping materi sing lagi Cut, amarga sistem laser duwe zona cilik kena pengaruh panas.[8]Sawetara bahan uga angel banget utawa ora bisa dipotong kanthi cara sing luwih tradisional.
Nglereni laser kanggo logam nduweni kaluwihan tinimbang nglereni plasma dadi luwih tepat [9] lan nggunakake kurang energi nalika nglereni sheet metal;Nanging, paling laser industri ora bisa Cut liwat kekandelan logam luwih sing plasma bisa.Mesin laser sing luwih anyar beroperasi kanthi daya sing luwih dhuwur (6000 watt, dibandhingake karo rating 1500 watt mesin pemotong laser awal) nyedhaki mesin plasma kanthi kemampuan kanggo ngethok bahan sing kandel, nanging biaya modal mesin kasebut luwih dhuwur tinimbang plasma. mesin pemotong sing bisa nglereni bahan sing kandel kaya piring baja.[10]
Jinis
Pemotong laser CO2 4000 watt
Ana telung jinis utama laser digunakake ing nglereni laser.Laser CO2 cocok kanggo nglereni, mboseni, lan ngukir.Laser neodymium (Nd) lan neodymium yttrium-aluminium-garnet (Nd:YAG) padha ing gaya lan mung beda ing aplikasi.Nd digunakake kanggo mboseni lan ngendi energi dhuwur nanging kurang Ambalan dibutuhake.Laser Nd:YAG digunakake ing ngendi daya sing dhuwur banget dibutuhake lan kanggo mboseni lan ngukir.Laser CO2 lan Nd/Nd:YAG bisa digunakake kanggo welding.[11]
Laser CO2 biasane "dipompa" kanthi nglewati arus liwat campuran gas (DC-excited) utawa nggunakake energi frekuensi radio (RF-excited).Cara RF luwih anyar lan dadi luwih populer.Wiwit desain DC mbutuhake elektroda ing jero rongga, bisa nemoni erosi elektroda lan plating materi elektroda ing barang kaca lan optik.Wiwit resonator RF duwe elektroda eksternal, mula ora rawan masalah kasebut.Laser CO2 digunakake kanggo nglereni industri akeh bahan kalebu titanium, stainless steel, baja ringan, aluminium, plastik, kayu, kayu rekayasa, lilin, kain, lan kertas.Laser YAG utamané dipigunakaké kanggo nglereni lan nulis logam lan keramik.[12]
Saliyane sumber daya, jinis aliran gas bisa uga mengaruhi kinerja.Varian umum laser CO2 kalebu aliran aksial cepet, aliran aksial alon, aliran transversal, lan slab.Ing resonator aliran aksial cepet, campuran karbon dioksida, helium lan nitrogen disebarake kanthi kecepatan dhuwur kanthi turbin utawa blower.Laser aliran transversal nyebarake campuran gas kanthi kecepatan sing luwih murah, mbutuhake blower sing luwih gampang.Resonator sing digawe adhem slab utawa difusi duwe lapangan gas statis sing ora mbutuhake tekanan utawa peralatan gelas, sing ndadékaké penghematan ing turbin panggantos lan barang kaca.
Generator laser lan optik eksternal (kalebu lensa fokus) mbutuhake pendinginan.Gumantung saka ukuran lan konfigurasi sistem, panas sampah bisa ditransfer dening coolant utawa langsung menyang udhara.Banyu minangka coolant sing umum digunakake, biasane disebarake liwat chiller utawa sistem transfer panas.
laser microjet punika laser dipandu banyu-jet kang sinar laser pulsed ditambahake menyang jet banyu-tekanan kurang.Iki digunakake kanggo nindakake fungsi nglereni laser nalika nggunakake jet banyu kanggo nuntun sinar laser, kaya serat optik, liwat total bayangan internal.Kauntungan saka iki yaiku banyu uga mbusak lebu lan adhem bahan kasebut.Kaluwihan tambahan tinimbang nglereni laser "garing" tradisional yaiku kecepatan dicing dhuwur, kerf paralel, lan pemotongan omnidirectional.[13]
Laser serat minangka jinis laser solid state sing berkembang kanthi cepet ing industri pemotongan logam.Ora kaya CO2, teknologi Serat nggunakake medium gain padhet, tinimbang gas utawa cairan."Laser wiji" ngasilake sinar laser lan banjur digedhekake ing serat kaca.Kanthi dawa gelombang mung 1064 nanometer serat laser ngasilake ukuran titik sing cilik banget (nganti 100 kaping luwih cilik tinimbang CO2) dadi becik kanggo nglereni bahan logam reflektif.Iki minangka salah sawijining kaluwihan utama Serat dibandhingake karo CO2.[14]
Keuntungan pemotong laser serat kalebu: -
Wektu pangolahan kanthi cepet.
Suda konsumsi energi & tagihan - amarga efisiensi sing luwih gedhe.
Keandalan lan kinerja sing luwih gedhe - ora ana optik sing bisa diatur utawa diselarasake lan ora ana lampu sing diganti.
pangopènan minimal.
Kemampuan kanggo ngolah bahan sing reflektif banget kayata tembaga lan kuningan
Produktivitas sing luwih dhuwur - biaya operasional sing luwih murah menehi pengembalian investasi sing luwih gedhe.[15]
Metode
Ana macem-macem cara ing nglereni nggunakake laser, karo macem-macem jinis digunakake kanggo Cut materi beda.Sawetara cara yaiku vaporization, nyawiji lan jotosan, nyawiji jotosan lan ngobong, retak stres termal, scribing, nglereni kadhemen lan ngobong nglereni laser stabil.
Pemotongan penguapan
Ing vaporization nglereni balok fokus heats lumahing materi kanggo titik flashpoint lan ngasilake keyhole.The keyhole ndadékaké kanggo Tambah dadakan ing absorptivity cepet deepening bolongan.Minangka bolongan deepens lan materi nggodhok, uap kui erodes tembok molten ndamu metu lan luwih enlarging bolongan.Bahan sing ora leleh kayata kayu, karbon lan plastik termoset biasane dipotong kanthi cara iki.
Nyawiji lan jotosan
Nyawiji lan jotosan utawa nglereni fusi nggunakake gas tekanan dhuwur kanggo jotosan materi molten saka wilayah nglereni, nemen mudun requirement daya.Kaping pisanan, bahan kasebut dipanasake nganti titik leleh, banjur jet gas nyebul materi molten metu saka kerf supaya ora perlu ngunggahake suhu bahan kasebut.Bahan sing dipotong kanthi proses iki biasane logam.
Thermal stress cracking
Bahan rapuh utamané sensitif marang fraktur termal, fitur sing dieksploitasi ing retak stres termal.Beam fokus ing permukaan sing nyebabake pemanasan lokal lan ekspansi termal.Iki nyebabake retakan sing banjur bisa dipandu kanthi ngobahake balok.Retakan bisa dipindhah ing urutan m / s.Biasane digunakake kanggo nglereni kaca.
Siluman dicing saka wafer silikon
Informasi luwih lengkap: Wafer dicing
Pemisahan chip mikroelektronik sing disiapake ing fabrikasi piranti semikonduktor saka wafer silikon bisa ditindakake kanthi cara sing disebut proses dicing siluman, sing dioperasikake nganggo laser Nd:YAG pulsed, dawane gelombang (1064 nm) uga dicocogake karo elektronik. celah pita silikon (1,11 eV utawa 1117 nm).
Pemotongan reaktif
Uga disebut "ngobong nglereni gas laser stabil", "nglereni geni".Pemotongan reaktif kaya nglereni obor oksigen nanging kanthi sinar laser minangka sumber kontak.Biasane digunakake kanggo nglereni baja karbon ing kekandelan luwih saka 1 mm.Proses iki bisa digunakake kanggo Cut piring baja banget nglukis karo daya laser relatif sethitik.
Toleransi lan permukaan rampung
Pemotong laser nduweni akurasi posisi 10 mikrometer lan bisa diulang 5 mikrometer.[rujukan?]
roughness standar Rz mundhak karo kekandelan sheet, nanging sudo karo daya laser lan kacepetan nglereni.Nalika nglereni baja karbon rendah kanthi daya laser 800 W, kekasaran standar Rz yaiku 10 μm kanggo ketebalan lembaran 1 mm, 20 μm kanggo 3 mm, lan 25 μm kanggo 6 mm.
{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542}}{P^{0.528}\cdot V^{0.322}}}}{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542 }}{P^{0,528}\cdot V^{0,322}}}}
Where: {\displaystyle S=}S= ketebalan lembaran baja ing mm;{\displaystyle P=}P= daya laser ing kW (sawetara pemotong laser anyar duwe daya laser 4 kW);{\displaystyle V=}V= kacepetan nglereni ing meter saben menit.[16]
Proses iki bisa nahan toleransi sing cukup cedhak, asring nganti 0,001 inci (0,025 mm).Part geometri lan soundness mechanical saka mesin wis akeh apa karo Kapabilitas toleransi.Rampung lumahing khas asil saka nglereni sinar laser bisa sawetara saka 125 kanggo 250 mikro-inci (0,003 mm kanggo 0,006 mm).[11]
Konfigurasi mesin
Laser optik mabur dual-pallet
Kepala laser optik mabur
Umume ana telung konfigurasi mesin pemotong laser industri: materi obah, hibrida, lan sistem optik mabur.Iki nuduhake cara sinar laser dipindhah ing materi sing bakal dipotong utawa diproses.Kanggo kabeh iki, sumbu gerakan biasane ditetepake sumbu X lan Y.Yen sirah nglereni bisa dikontrol, ditunjuk minangka sumbu Z.
Laser materi obah duwe sirah nglereni stasioner lan mindhah materi ing ngisor.Cara iki menehi kadohan pancet saka generator laser kanggo workpiece lan titik siji saka kang mbusak effluent nglereni.Mbutuhake optik luwih sithik, nanging mbutuhake obah workpiece.Mesin gaya iki cenderung duwe optik pangiriman balok paling sithik, nanging uga cenderung paling alon.
Laser hibrida nyedhiyakake meja sing obah ing siji sumbu (biasane sumbu X) lan mindhah sirah ing sumbu sing luwih cendhek (Y).Iki nyebabake dawa jalur kiriman sinar sing luwih konstan tinimbang mesin optik sing mabur lan bisa ngidini sistem pangiriman sinar sing luwih gampang.Iki bisa nyebabake mundhut daya ing sistem pangiriman lan luwih akeh kapasitas saben watt tinimbang mesin optik mabur.
Laser optik mabur nduweni meja stasioner lan kepala pemotong (karo sinar laser) sing ngobahake benda kerja ing loro dimensi horisontal.Pemotong optik mabur njaga benda kerja tetep sajrone proses lan asring ora mbutuhake clamping materi.Massa obah tetep, mula dinamika ora kena pengaruh ukuran benda kerja sing beda-beda.Mesin optik mabur minangka jinis sing paling cepet, sing nguntungake nalika nglereni benda kerja sing luwih tipis.[17]
Mesin optik mabur kudu nggunakake sawetara cara kanggo njupuk dawa balok ganti saka cedhak lapangan (cedhak resonator) nglereni menyang lapangan adoh (adoh saka resonator) nglereni.Cara umum kanggo ngontrol iki kalebu collimation, optik adaptif utawa nggunakake sumbu dawa balok konstan.
Mesin lima lan enem sumbu uga ngidini potongan kerja sing dibentuk.Kajaba iku, ana macem-macem cara kanggo ngarahake sinar laser menyang benda kerja sing bentuke, njaga jarak fokus sing tepat lan nozzle standoff, lsp.
Pulsing
Laser pulsa sing nyedhiyakake bledosan energi dhuwur kanggo wektu sing cendhak banget efektif ing sawetara proses nglereni laser, utamane kanggo tindikan, utawa nalika bolongan cilik utawa kecepatan potong sing sithik banget dibutuhake, amarga yen sinar laser sing tetep digunakake, panas bisa tekan titik leleh kabeh Piece kang Cut.
Paling laser industri duwe kemampuan kanggo pulsa utawa Cut CW (gelombang terus-terusan) ing kontrol program NC (kontrol numerik).
Laser pulsa pindho nggunakake seri pasangan pulsa kanggo nambah tingkat aman materi lan kualitas bolongan.Ateges, pulsa pisanan mbusak materi saka lumahing lan kapindho nyegah ejecta saka adhering ing sisih bolongan utawa Cut.[18]
Wektu kirim: Jun-16-2022