Подпишитесь на наши социальные сети для получения быстрых публикаций
Введение в лазерную обработку в производстве
Технология лазерной обработки стремительно развивается и широко применяется в различных областях, таких как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, электроника и др. Она играет важную роль в повышении качества продукции, производительности труда и автоматизации, одновременно снижая загрязнение окружающей среды и расход материалов (Gong, 2012).
Лазерная обработка металлических и неметаллических материалов
В последнее десятилетие лазерная обработка применялась преимущественно в обработке металлических материалов, включая резку, сварку и плакирование. Однако эта область расширяется и на неметаллические материалы, такие как текстиль, стекло, пластик, полимеры и керамика. Каждый из этих материалов открывает возможности для применения в различных отраслях промышленности, хотя для них уже существуют отработанные методы обработки (Yumoto et al., 2017).
Проблемы и инновации в лазерной обработке стекла
Стекло, широко применяемое в таких отраслях, как автомобилестроение, строительство и электроника, представляет собой важную область лазерной обработки. Традиционные методы резки стекла, использующие инструменты из твёрдых сплавов или алмазов, ограничены низкой эффективностью и шероховатостью кромок. В отличие от этого, лазерная резка предлагает более эффективную и точную альтернативу. Это особенно заметно в таких отраслях, как производство смартфонов, где лазерная резка используется для изготовления защитных колец объективов камер и больших дисплеев (Ding et al., 2019).
Лазерная обработка высококачественных сортов стекла
Различные типы стекла, такие как оптическое стекло, кварцевое стекло и сапфировое стекло, представляют собой особую сложность из-за своей хрупкости. Однако передовые лазерные технологии, такие как фемтосекундное лазерное травление, позволили осуществлять прецизионную обработку этих материалов (Sun & Flores, 2010).
Влияние длины волны на лазерные технологические процессы
Длина волны лазера существенно влияет на процесс, особенно для таких материалов, как конструкционная сталь. Лазеры, излучающие в ультрафиолетовом, видимом, ближнем и дальнем инфракрасном диапазонах, были проанализированы на предмет критической плотности мощности для плавления и испарения (Лазов, Ангелов и Тейрумниекс, 2019).
Разнообразные приложения на основе длин волн
Выбор длины волны лазера не является произвольным, а в значительной степени зависит от свойств материала и желаемого результата. Например, ультрафиолетовые лазеры (с более короткими длинами волн) отлично подходят для прецизионной гравировки и микрообработки, поскольку позволяют создавать более мелкие детали. Это делает их идеальными для полупроводниковой и микроэлектронной промышленности. Напротив, инфракрасные лазеры более эффективны при обработке более толстых материалов благодаря своей глубокой проникающей способности, что делает их пригодными для применения в тяжёлой промышленности (Majumdar & Manna, 2013). Аналогичным образом, зелёные лазеры, обычно работающие на длине волны 532 нм, находят свою нишу в приложениях, требующих высокой точности с минимальным тепловым воздействием. Они особенно эффективны в микроэлектронике для таких задач, как формирование схем, в медицине для таких процедур, как фотокоагуляция, и в секторе возобновляемой энергетики для производства солнечных элементов. Уникальная длина волны зелёных лазеров также делает их пригодными для маркировки и гравировки различных материалов, включая пластики и металлы, где требуются высокая контрастность и минимальное повреждение поверхности. Такая адаптивность зеленых лазеров подчеркивает важность выбора длины волны в лазерной технологии, обеспечивая оптимальные результаты для конкретных материалов и областей применения.
TheЗеленый лазер 525 нм— это особый тип лазерной технологии, характеризующийся выраженным зелёным излучением на длине волны 525 нм. Зелёные лазеры с этой длиной волны применяются в фотокоагуляции сетчатки, где их высокая мощность и точность играют важную роль. Они также потенциально полезны в обработке материалов, особенно в областях, требующих точной обработки с минимальным термическим воздействием..Разработка зелёных лазерных диодов на подложке GaN с c-плоскостью в направлении более длинных волн (524–532 нм) знаменует собой значительный прогресс в лазерной технологии. Эта разработка имеет решающее значение для приложений, требующих особых характеристик длины волны.
Лазерные источники непрерывного излучения и лазеры с синхронизированной модой
Для лазерного легирования селективных излучателей солнечных элементов рассматриваются источники непрерывного излучения (CW) и квазинепрерывного излучения с синхронизированными модами на различных длинах волн, таких как ближний инфракрасный (NIR) на 1064 нм, зелёный на 532 нм и ультрафиолетовый (UV) на 355 нм. Различные длины волн влияют на технологичность и эффективность производства (Patel et al., 2011).
Эксимерные лазеры для широкозонных материалов
Эксимерные лазеры, работающие на длине волны УФ, подходят для обработки широкозонных материалов, таких как стекло и полимер, армированный углеродным волокном (CFRP), обеспечивая высокую точность и минимальное тепловое воздействие (Kobayashi et al., 2017).
Лазеры Nd:YAG для промышленного применения
Лазеры Nd:YAG, благодаря своей гибкости в настройке длины волны, находят широкое применение. Возможность работы как на 1064 нм, так и на 532 нм обеспечивает гибкость при обработке различных материалов. Например, длина волны 1064 нм идеально подходит для глубокой гравировки металлов, а длина волны 532 нм обеспечивает высококачественную поверхностную гравировку пластика и металлов с покрытием (Moon et al., 1999).
→Сопутствующие товары：Твердотельный лазер непрерывного действия с диодной накачкой и длиной волны 1064 нм
Сварка волоконным лазером высокой мощности
Лазеры с длиной волны, близкой к 1000 нм, обладающие хорошим качеством луча и высокой мощностью, используются для лазерной сварки металлов методом «замочной скважины». Эти лазеры эффективно испаряют и плавят материалы, обеспечивая высококачественные сварные швы (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).
Интеграция лазерной обработки с другими технологиями
Интеграция лазерной обработки с другими производственными технологиями, такими как наплавка и фрезерование, привела к созданию более эффективных и универсальных производственных систем. Эта интеграция особенно полезна в таких отраслях, как производство инструментов и штампов, а также ремонт двигателей (Nowotny et al., 2010).
Лазерная обработка в новых областях
Применение лазерных технологий распространяется на такие новые области, как производство полупроводников, дисплеев и тонкопленочных технологий, открывая новые возможности и улучшая свойства материалов, точность продукции и производительность устройств (Хван и др., 2022).
Будущие тенденции в лазерной обработке
Дальнейшие разработки в области лазерной обработки направлены на разработку новых методов изготовления, повышение качества продукции, разработку интегрированных многокомпонентных компонентов и повышение экономических и технологических преимуществ. Это включает в себя быстрое лазерное изготовление конструкций с контролируемой пористостью, гибридную сварку и лазерную профильную резку металлических листов (Kukreja et al., 2013).
Технология лазерной обработки, благодаря своему разнообразию сфер применения и постоянным инновациям, формирует будущее производства и обработки материалов. Универсальность и точность делают её незаменимым инструментом в различных отраслях, расширяя границы традиционных методов производства.
Лазов, Л., Ангелов, Н., и Тейрумниекс, Э. (2019). МЕТОД ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КРИТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ В ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ.ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА. ТЕХНОЛОГИИ. РЕСУРСЫ. Материалы Международной научно-практической конференции. Связь
Патель, Р., Венам, С., Тьяхджоно, Б., Халлам, Б., Сугианто, А. и Бовацек, Дж. (2011). Высокоскоростное изготовление селективных излучателей солнечных элементов с лазерным легированием с использованием непрерывного излучения (CW) длиной волны 532 нм и квазинепрерывного лазерного излучения с синхронизированными модами.Связь
Кобаяши М., Какизаки К., Оидзуми Х., Мимура Т., Фудзимото Дж. и Мидзогучи Х. (2017). Обработка стекла и углепластика мощными лазерами DUV.Связь
Мун, Х., И, Дж., Ри, Й., Ча, Б., Ли, Дж. и Ким, К.-С. (1999). Эффективное внутрирезонаторное удвоение частоты в диодном Nd:YAG-лазере с боковой накачкой и диффузионным отражателем, использующем кристалл KTP.Связь
Салминен А., Пиили Х. и Пуртонен Т. (2010). Характеристики сварки волоконным лазером высокой мощности.Труды Института инженеров-механиков, часть C: Журнал машиностроительной науки, 224, 1019-1029.Связь
Маджумдар, Дж. и Манна, И. (2013). Введение в лазерное изготовление материалов.Связь
Гонг, С. (2012). Исследования и применение передовых технологий лазерной обработки.Связь
Юмото, Дж., Торизука, К. и Курода, Р. (2017). Разработка испытательного стенда и базы данных для лазерной обработки материалов.Обзор лазерной техники, 45, 565-570.Связь
Дин Ю., Сюэ Ю., Пан Дж., Ян Л.-Дж. и Хонг М. (2019). Достижения в области технологий мониторинга лазерной обработки на месте.SCIENTIA SINICA Физика, Механика и Астрономика. Связь
Сан, Х. и Флорес, К. (2010). Микроструктурный анализ обработанного лазером объёмного металлического стекла на основе циркония.Металлургические и материальные операции А. Связь
Новотны, С., Мюнстер, Р., Шарек, С. и Бейер, Э. (2010). Интегрированная лазерная ячейка для комбинированной лазерной наплавки и фрезерования.Автоматизация сборки, 30(1), 36-38.Связь
Кукреджа, Л.М., Каул, Р., Пол, К., Ганеш, П. и Рао, Б.Т. (2013). Новые методы лазерной обработки материалов для будущих промышленных применений.Связь
Хванг, Э., Чой, Дж. и Хонг, С. (2022). Новые лазерные вакуумные процессы для сверхточного и высокопроизводительного производства.Наномасштаб. Связь
Время публикации: 18 января 2024 г.