lazer kesim

Lazer kesimkullanan bir teknolojidirlazermalzemeleri buharlaştırarak kesme kenarı elde edilmesini sağlar.Tipik olarak endüstriyel üretim uygulamaları için kullanılsa da artık okullar, küçük işletmeler, mimarlar ve hobiciler tarafından kullanılmaktadır.LazerkesmeYüksek güçlü bir lazerin çıkışını çoğunlukla optik aracılığıyla yönlendirerek çalışır.lazer optikVeCNC(bilgisayar sayısal kontrolü) lazer ışınını malzemeye yönlendirmek için kullanılır.Malzemeleri kesmek için kullanılan ticari bir lazer, bir CNC'yi takip etmek için bir hareket kontrol sistemi kullanır veyaG koduMalzemenin üzerine kesilecek desen.Odaklanmış lazer ışını malzemeye yönlendirilir; malzeme daha sonra erir, yanar, buharlaşır veya bir gaz jeti tarafından üflenir. yüksek kaliteli yüzey kalitesine sahip bir kenar bırakıyor.

Tarih

1965 yılında ilk üretim lazer kesim makinesi kullanıldı.delmekdeliklerelmas ölür.Bu makine tarafından yapıldıBatı Elektrik Mühendisliği Araştırma Merkezi.1967'de İngilizler metaller için lazer destekli oksijen püskürtmeli kesime öncülük etti.1970'lerin başında bu teknoloji, havacılık ve uzay uygulamaları için titanyumun kesilmesi amacıyla üretime alındı.Aynı zamanda CO₂lazerler metal olmayan malzemeleri kesmek için uyarlandı.tekstilçünkü o zamanlar CO₂Lazerler bu durumun üstesinden gelebilecek kadar güçlü değildi.termal iletkenlikmetallerden.

İşlem

Lazer ışını genellikle yüksek kaliteli bir mercek kullanılarak çalışma alanına odaklanır.ışının kalitesiodaklanılan nokta boyutu üzerinde doğrudan etkisi vardır.Odaklanmış ışının en dar kısmının çapı genellikle 0,0125 inçten (0,32 mm) azdır.Malzeme kalınlığına bağlı olarakçentik0,004 inç (0,10 mm) kadar küçük genişlikler mümkündür. Kenar dışında bir yerden kesime başlanabilmesi için her kesimden önce delme işlemi yapılır.Delme genellikle, malzemede yavaşça bir delik açan, 0,5 inç kalınlıkta (13 mm) yaklaşık 5-15 saniye süren, yüksek güçlü darbeli bir lazer ışınını içerir.paslanmaz çelik, Örneğin.

Lazer kaynağından gelen tutarlı ışığın paralel ışınlarının çapı genellikle 0,06-0,08 inç (1,5-2,0 mm) aralığındadır.Bu ışın normalde odaklanır ve çok yoğun bir lazer ışını oluşturmak için bir mercek veya ayna tarafından yaklaşık 0,001 inç (0,025 mm) kadar çok küçük bir noktaya kadar yoğunlaştırılır.Kontur kesimi sırasında mümkün olan en pürüzsüz yüzeyi elde etmek için kirişin yönükutuplaşmakonturlu bir iş parçasının çevresi etrafında dönerken döndürülmelidir.Sac metal kesimi için odak uzaklığı genellikle 1,5–3 inçtir (38–76 mm).

Lazer kesimin avantajlarımekanik kesmeiş parçasının daha kolay tutulmasını ve iş parçasının daha az kirlenmesini içerir (çünkü malzeme tarafından kirlenebilecek veya malzemeyi kirletebilecek bir kesici kenar yoktur).Lazer ışınının işlem sırasında aşınmaması nedeniyle hassasiyet daha iyi olabilir.Lazer sistemleri küçük bir boyuta sahip olduğundan, kesilen malzemenin bükülme ihtimali de azalır.Sıcaktan etkilenmiş alan.Bazı malzemelerin daha geleneksel yöntemlerle kesilmesi de çok zor veya imkansızdır.

Metaller için lazer kesim, sac kesimi sırasında daha hassas olması ve daha az enerji kullanması nedeniyle plazma kesime göre avantaja sahiptir;ancak çoğu endüstriyel lazer, plazmanın kesebileceği daha büyük metal kalınlığını kesemez.Daha yüksek güçte (ilk lazer kesim makinelerinin 1500 watt değerlerine kıyasla 6000 watt) çalışan daha yeni lazer makineleri, kalın malzemeleri kesme yetenekleri açısından plazma makinelerine yaklaşıyor, ancak bu tür makinelerin sermaye maliyeti, eski lazer kesim makinelerininkinden çok daha yüksek. çelik levha gibi kalın malzemeleri kesebilen plazma kesme makineleri.

Türler

Lazer kesimde kullanılan üç ana lazer türü vardır.CO2lazerkesme, delme ve gravür için uygundur.neodimyum(Nd) ve neodimyumitriyum-alüminyum-granat(Nd:YAG) lazerler tarz olarak aynıdır ve yalnızca uygulama açısından farklılık gösterir.Nd delik işlemede ve yüksek enerji ancak düşük tekrarın gerekli olduğu yerlerde kullanılır.Nd:YAG lazer, çok yüksek güce ihtiyaç duyulan yerlerde, delik işleme ve oyma işlerinde kullanılır.Her ikisi de CO2ve Nd/Nd:YAG lazerler kullanılabilir.kaynak.

CO2lazerler genellikle gaz karışımından bir akım geçirerek (DC uyarılmış) veya radyo frekansı enerjisi (RF uyarılmış) kullanılarak "pompalanır".RF yöntemidaha yeni ve daha popüler hale geldi.DC tasarımları boşluk içinde elektrotlara ihtiyaç duyduğundan, elektrot erozyonu ve elektrot malzemesinin kaplanmasıyla karşılaşabilirler.ZüccaciyeVeoptik.RF rezonatörleri harici elektrotlara sahip olduğundan bu sorunlara eğilimli değildirler.CO2lazerler titanyum, paslanmaz çelik, yumuşak çelik, alüminyum, plastik, ahşap, işlenmiş ahşap, balmumu, kumaş ve kağıt gibi birçok malzemenin endüstriyel kesimi için kullanılır.YAG lazerleri öncelikle metalleri ve seramikleri kesmek ve çizmek için kullanılır.

Güç kaynağının yanı sıra gaz akışının türü de performansı etkileyebilir.Yaygın CO çeşitleri2lazerler hızlı eksenel akışı, yavaş eksenel akışı, enine akışı ve levhayı içerir.Hızlı eksenel akışlı rezonatörde karbondioksit, helyum ve nitrojen karışımı bir türbin veya üfleyici tarafından yüksek hızda dolaştırılır.Enine akışlı lazerler, gaz karışımını daha düşük bir hızda dolaştırarak daha basit bir üfleyici gerektirir.Döşeme veya difüzyon soğutmalı rezonatörler, basınçlandırma veya cam malzeme gerektirmeyen statik bir gaz alanına sahiptir ve bu da yedek türbin ve cam eşyalardan tasarruf sağlar.

Lazer jeneratörü ve harici optikler (odak lensi dahil) soğutma gerektirir.Sistem boyutuna ve konfigürasyonuna bağlı olarak atık ısı, bir soğutucu aracılığıyla veya doğrudan havaya aktarılabilir.Su, genellikle bir soğutucu veya ısı transfer sistemi aracılığıyla sirküle edilen, yaygın olarak kullanılan bir soğutucudur.

Alazer mikrojetsu jeti güdümlü bir sistemdirlazerdarbeli bir lazer ışınının düşük basınçlı bir su jetine bağlandığı sistem.Bu, tıpkı bir fiber optik gibi, lazer ışınını toplam iç yansıma yoluyla yönlendirmek için su jeti kullanılırken lazer kesme işlevlerini gerçekleştirmek için kullanılır.Bunun avantajı suyun aynı zamanda döküntüleri de temizlemesi ve malzemeyi soğutmasıdır.Geleneksel "kuru" lazer kesime göre ek avantajlar, yüksek kesme hızlarıdır, paralelçentikve çok yönlü kesme.

Fiber lazerlermetal kesme endüstrisinde hızla büyüyen bir tür katı hal lazeridir.CO'nun aksine₂Fiber teknolojisi, gaz veya sıvı yerine katı bir kazanç ortamı kullanır.“Lazer tohumu”, lazer ışınını üretir ve daha sonra bir cam elyaf içerisinde güçlendirilir.Yalnızca 1064 nanometrelik dalga boyuna sahip fiber lazerler, son derece küçük bir nokta boyutu üretir (CO'ya kıyasla 100 kata kadar daha küçük).₂) yansıtıcı metal malzemelerin kesilmesi için idealdir.Bu, CO'ya kıyasla Fiber'in temel avantajlarından biridir.₂.

Fiber lazer kesicinin avantajları şunları içerir: -

• Hızlı işlem süreleri.
• Daha fazla verimlilik sayesinde daha az enerji tüketimi ve faturalar.
• Daha fazla güvenilirlik ve performans; ayarlanması veya hizalanması gereken optikler ve değiştirilmesi gereken lambalar yok.
• Minimum bakım.
• Bakır ve pirinç gibi yüksek derecede yansıtıcı malzemeleri işleme yeteneği
• Daha yüksek üretkenlik - daha düşük işletme maliyetleri, yatırımınızdan daha fazla getiri sağlar.

Yöntemler

Lazer kullanarak kesmenin birçok farklı yöntemi vardır ve farklı malzemeleri kesmek için farklı tipler kullanılır.Yöntemlerden bazıları buharlaştırma, eritme ve üfleme, eriyik üfleme ve yakma, termal gerilimli çatlama, çizme, soğuk kesme ve yanma stabilizeli lazer kesmedir.

Buharlaşma kesme

Buharlaştırmalı kesimde, odaklanmış ışın malzemenin yüzeyini bir parlama noktasına kadar ısıtır ve bir anahtar deliği oluşturur.Anahtar deliği ani bir artışa yol açıyoremicilikdeliğin hızla derinleşmesi.Delik derinleştikçe ve malzeme kaynadıkça, oluşan buhar erimiş duvarları aşındırarak dışarı püskürtür ve deliği daha da genişletir.Ahşap, karbon ve termoset plastikler gibi erimeyen malzemeler genellikle bu yöntemle kesilir.

Erit ve üfle

Eritme ve üfleme veya füzyonla kesme, erimiş malzemeyi kesme alanından üflemek için yüksek basınçlı gaz kullanır, bu da güç gereksinimini büyük ölçüde azaltır.İlk önce malzeme erime noktasına kadar ısıtılır, ardından bir gaz jeti erimiş malzemeyi çentikten dışarı üfleyerek malzemenin sıcaklığının daha fazla yükseltilmesi ihtiyacını ortadan kaldırır.Bu işlemle kesilen malzemeler genellikle metallerdir.

Termal stres çatlaması

Gevrek malzemeler, termal gerilim çatlamasında kullanılan bir özellik olan termal kırılmaya karşı özellikle hassastır.Bir ışın yüzeye odaklanır ve lokal ısınmaya ve termal genleşmeye neden olur.Bu, daha sonra kirişin hareket ettirilmesiyle yönlendirilebilecek bir çatlağa neden olur.Çatlak m/s sırasına göre hareket ettirilebilir.Genellikle cam kesmede kullanılır.

Silikon levhaların gizlice kesilmesi

Ayrılmasımikroelektronikcipsler hazırlandığı gibiyarı iletken cihaz imalatıitibarensilikonlu levhalardarbeli bir sistemle çalışan, gizli dilimleme işlemi olarak adlandırılan yöntemle gerçekleştirilebilir.Nd:YAG lazerdalga boyu (1064 nm) elektronik ortama iyi uyarlanmıştır.bant aralığıile ilgilisilikon(1.11eVveya 1117 nm).

Reaktif kesme

Reaktif kesmeye aynı zamanda "yanma stabilizeli lazer gaz kesme" ve "alevle kesme" de denir.Reaktif kesme, oksijen meşalesiyle kesmeye benzer ancak ateşleme kaynağı olarak bir lazer ışınını kullanır.Çoğunlukla 1 mm'nin üzerindeki kalınlıktaki karbon çeliğini kesmek için kullanılır.Bu işlem, nispeten az lazer gücüyle çok kalın çelik levhaları kesmek için kullanılabilir.