Подпишитесь на наши социальные сети, чтобы получать быстрые публикации
Введение в лазерную обработку в производстве
Технология лазерной обработки быстро развивается и широко используется в различных областях, таких как аэрокосмическая, автомобильная, электронная и многие другие. Он играет значительную роль в повышении качества продукции, производительности труда и автоматизации, одновременно снижая загрязнение окружающей среды и потребление материалов (Гонг, 2012).
Лазерная обработка металлических и неметаллических материалов
В последнее десятилетие лазерная обработка в основном применялась при обработке металлических материалов, включая резку, сварку и плакирование. Однако эта область расширяется и включает в себя неметаллические материалы, такие как текстиль, стекло, пластмассы, полимеры и керамика. Каждый из этих материалов открывает возможности в различных отраслях, хотя технологии их обработки уже созданы (Юмото и др., 2017).
Проблемы и инновации в лазерной обработке стекла
Стекло с его широким применением в таких отраслях, как автомобилестроение, строительство и электроника, представляет собой важную область для лазерной обработки. Традиционные методы резки стекла, в которых используются твердосплавные или алмазные инструменты, ограничены низкой эффективностью и неровными краями. Напротив, лазерная резка предлагает более эффективную и точную альтернативу. Это особенно очевидно в таких отраслях, как производство смартфонов, где лазерная резка используется для изготовления крышек объективов камер и больших экранов дисплеев (Ding et al., 2019).
Лазерная обработка ценных видов стекла
Различные типы стекла, такие как оптическое стекло, кварцевое стекло и сапфировое стекло, представляют собой уникальные проблемы из-за своей хрупкой природы. Однако передовые лазерные методы, такие как фемтосекундное лазерное травление, позволили прецизионно обрабатывать эти материалы (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 ультрафиолетовой, видимой, ближней и дальней инфракрасной областях, были проанализированы на предмет их 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 во многом зависит от свойств материала и желаемого результата. Например, УФ-лазеры (с более короткими длинами волн) отлично подходят для точной гравировки и микрообработки, поскольку они позволяют создавать более мелкие детали. Это делает их идеальными для полупроводниковой и микроэлектронной промышленности. Напротив, инфракрасные лазеры более эффективны для обработки более толстых материалов из-за их более глубокого проникновения, что делает их подходящими для тяжелого промышленного применения. (Маджумдар и Манна, 2013). Аналогично, зеленые 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 создание схем, в медицине для таких процедур, как фотокоагуляция, а также в секторе возобновляемых источников энергии для изготовления солнечных элементов. Уникальная длина волны зеленых лазеров также делает их пригодными для маркировки и гравировки различных материалов, включая пластики и металлы, где желательны высокая контрастность и минимальное повреждение поверхности. Такая адаптируемость зеленых лазеров подчеркивает важность выбора длины волны в лазерных технологиях, обеспечивая оптимальные результаты для конкретных материалов и применений.
зеленый лазер 525 нмпредставляет собой особый тип лазерной технологии, характеризующийся отчетливым излучением зеленого света с длиной волны 525 нанометров. Зеленые лазеры на этой длине волны находят применение в фотокоагуляции сетчатки, где их высокая мощность и точность оказываются полезными. Они также потенциально полезны при обработке материалов, особенно в областях, требующих точной и минимальной термической обработки..Разработка зеленых лазерных диодов на подложке GaN c-плоскости в сторону более длинных волн 524–532 нм знаменует собой значительный прогресс в лазерной технологии. Эта разработка имеет решающее значение для приложений, требующих определенных характеристик длины волны.
Лазерные источники непрерывного действия и синхронизированные модели
Лазерные источники непрерывной волны (CW) и квазинепрерывные лазерные источники с синхронизацией моделей на различных длинах волн, таких как ближний инфракрасный (NIR) при 1064 нм, зеленый при 532 нм и ультрафиолетовый (УФ) при 355 нм, рассматриваются для солнечных элементов с селективным излучателем с лазерным легированием. Различные длины волн влияют на адаптацию и эффективность производства (Patel et al., 2011).
Эксимерные лазеры для широкозонных материалов
Эксимерные лазеры, работающие на длине волны УФ-излучения, подходят для обработки широкозонных материалов, таких как полимеры, армированные стеклом и углеродным волокном (CFRP), обеспечивая высокую точность и минимальное тепловое воздействие (Kobayashi et al., 2017).
Nd:YAG лазеры для промышленного применения
Лазеры Nd:YAG, благодаря своей адаптируемости с точки зрения настройки длины волны, используются в широком спектре приложений. Их способность работать как на длине волны 1064 нм, так и на длине волны 532 нм обеспечивает гибкость при обработке различных материалов. Например, длина волны 1064 нм идеальна для глубокой гравировки на металлах, а длина волны 532 нм обеспечивает высококачественную поверхностную гравировку на пластике и металлах 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 около 1000 нм, обладающие хорошим качеством луча и высокой мощностью, используются для лазерной сварки металлов. Эти лазеры эффективно испаряют и плавят материалы, создавая 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 новые области, такие как производство полупроводников, дисплеев и тонких пленок, предлагая новые возможности и улучшая свойства материалов, точность продукции и производительность устройств (Hwang et al., 2022).
Будущие тенденции в лазерной обработке
Будущие разработки в области лазерной обработки сосредоточены на новых технологиях изготовления, улучшении качества продукции, разработке интегрированных компонентов из нескольких материалов и повышении экономических и процедурных преимуществ. Сюда входит лазерное быстрое изготовление конструкций с контролируемой пористостью, гибридная сварка и лазерная профильная резка металлических листов (Кукрея и др., 2013).
Технология лазерной обработки с ее разнообразными применениями и постоянными инновациями формирует будущее производства и обработки материалов. Его универсальность и точность делают его незаменимым инструментом в различных отраслях промышленности, расширяя границы традиционных методов производства.
Лазов Л., Ангелов Н. и Тейрумниекс Э. (2019). МЕТОД ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КРИТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ В ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ.СРЕДА. ТЕХНОЛОГИИ. РЕСУРСЫ. Материалы Международной научно-практической конференции. Связь
Патель Р., Уэнам С., Тьяджоно Б., Халлам Б., Сугианто А. и Бовацек Дж. (2011). Высокоскоростное изготовление солнечных элементов с селективным излучателем с лазерным легированием с использованием источников непрерывного излучения (CW) с длиной волны 532 нм и квазинепрерывных лазерных источников с синхронизацией моделей.Связь
Кобаяши М., Какизаки К., Оидзуми Х., Мимура Т., Фудзимото Дж. и Мизогути Х. (2017). Обработка стекла и углепластика мощными лазерами DUV.Связь
Мун Х., Йи Дж., Ри Ю., Ча Б., Ли Дж. и Ким К.-С. (1999). Эффективное внутрирезонаторное удвоение частоты за счет диффузионного рефлекторного Nd:YAG-лазера с диодной боковой накачкой с использованием кристалла 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). Создание испытательного стенда лазерного производства и базы данных по лазерной обработке 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 объемного металлического стекла на основе Zr, обработанного лазером.Металлургические и сырьевые операции A. 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 будущего промышленного применения.Связь
Хван Э., Чхве Дж. и Хонг С. (2022). Новые вакуумные процессы с использованием лазера для сверхточного и высокопроизводительного производства.Наномасштаб. Связь
Время публикации: 18 января 2024 г.