Растущая роль лазерной обработки в металлургии, стекле и т. д.

Подпишитесь на наши социальные сети для получения оперативных публикаций

Введение в лазерную обработку в производстве

Технология лазерной обработки быстро развивается и широко используется в различных областях, таких как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, электроника и т. д. Она играет важную роль в повышении качества продукции, производительности труда и автоматизации, одновременно снижая загрязнение и потребление материалов (Gong, 2012).

Лазерная обработка металлических и неметаллических материалов

Основное применение лазерной обработки в последнее десятилетие было в металлических материалах, 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 в различных отраслях промышленности, хотя они уже имеют устоявшиеся 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 значительную область для лазерной обработки. Традиционные методы резки стекла, в которых используются инструменты из твердого сплава или алмаза, ограничены низкой эффективностью и грубыми краями. Напротив, лазерная резка предлагает более эффективную и точную альтернативу. Это особенно очевидно в таких отраслях, как производство смартфонов, где лазерная резка используется для крышек объективов камер и больших экранов дисплеев (Ding et al., 2019).

Лазерная обработка ценных сортов стекла

Различные типы стекла, такие как оптическое стекло, кварцевое стекло и сапфировое стекло, представляют собой уникальные проблемы 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 ультрафиолетовой, видимой, ближней и дальней инфракрасной областях, были проанализированы на предмет их критической плотности мощности для плавления и испарения (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019).

Разнообразные приложения на основе длин волн

Выбор длины волны лазера не является произвольным, а сильно зависит от свойств материала и желаемого результата. Например, УФ-лазеры (с более короткими длинами волн) отлично подходят для точной гравировки и микрообработки, поскольку они могут производить 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 глубокой проникающей способности, что делает их пригодными для тяжелых промышленных применений. (Majumdar & Manna, 2013). Аналогичным образом, 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 моделирование схем, в медицинских приложениях для таких процедур, как фотокоагуляция, и в секторе возобновляемой энергии для изготовления солнечных элементов. Уникальная длина волны зеленых лазеров также делает их пригодными для маркировки и гравировки различных материалов, включая пластик и металлы, где желательны 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 нмэто особый тип лазерной технологии, характеризующийся отчетливым зеленым излучением на длине волны 525 нанометров. Зеленые лазеры на этой длине волны находят применение в ретинальной фотокоагуляции, где их высокая мощность и точность являются полезными. Они также потенциально полезны в обработке материалов, особенно в областях, где требуется точная и минимальная обработка термическим воздействием.Разработка зеленых лазерных диодов на подложке GaN c-plane в направлении 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 непрерывной волны и синхронизированной моды

Лазерные источники непрерывной волны (CW) и квазинепрерывной моды с синхронизированными моделями на различных длинах волн, таких как ближний инфракрасный (NIR) на 1064 нм, зеленый на 532 нм и ультрафиолетовый (UV) на 355 нм, рассматриваются для лазерного легирования селективных излучателей солнечных элементов. Различные длины волн влияют на технологическую адаптивность и эффективность (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 с их адаптивностью в плане настройки длины волны используются в широком спектре приложений. Их способность работать как на 1064 нм, так и на 532 нм обеспечивает гибкость в обработке различных материалов. Например, длина волны 1064 нм идеально подходит для глубокой гравировки на металлах, в то время как 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 в лазерной сварке металлов методом keyhole. Эти лазеры эффективно испаряют и плавят материалы, производя высококачественные сварные швы (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).

Интеграция лазерной обработки с другими технологиями

Интеграция лазерной обработки с другими производственными технологиями, такими как плакирование и фрезерование, привела к более эффективным и универсальным производственным системам. Эта интеграция особенно полезна в таких отраслях, как производство инструментов и штампов и ремонт двигателей (Nowotny et al., 2010).

Лазерная обработка в новых областях

Применение лазерных технологий распространяется на такие новые области, как производство полупроводников, дисплеев и тонких пленок, предлагая новые возможности и улучшая свойства материалов, точность продукции и производительность устройств (Хван и др., 2022).

Будущие тенденции в лазерной обработке

Будущие разработки в области лазерной обработки сосредоточены на новых методах изготовления, улучшении качества продукции, проектировании интегрированных многоматериальных компонентов и улучшении экономических и процедурных преимуществ. Сюда входит лазерное быстрое изготовление структур с контролируемой пористостью, гибридная сварка и лазерная профильная резка металлических листов (Kukreja et al., 2013).

Технология лазерной обработки с ее разнообразными применениями и постоянными инновациями формирует будущее производства и обработки материалов. Ее универсальность и точность делают ее незаменимым инструментом в различных отраслях промышленности, расширяя границы традиционных методов производства.

Лазов, Л., Ангелов, Н., Тейрумниекс, Э. (2019). МЕТОД ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КРИТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ В ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ.ЭКОЛОГИЯ. ТЕХНОЛОГИИ. РЕСУРСЫ. Труды Международной научно-практической конференции. Связь
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). Высокоскоростное изготовление селективных излучателей солнечных элементов с лазерным легированием с использованием 532 нм непрерывной волны (CW) и квазинепрерывных лазерных источников с синхронизированной модой.Связь
Кобаяши М., Какизаки К., Оидзуми Х., Мимура Т., Фудзимото Дж. и Мизогути Х. (2017). Обработка стекла и углепластика мощными лазерами DUV.Связь
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J. и Kim, K.-S. (1999). Эффективное внутрирезонаторное удвоение частоты от диодного лазера Nd:YAG с боковой накачкой диффузионного отражателя 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). Разработка испытательного стенда для лазерного производства 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 объемного 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, высокопроизводительного производства.Наномасштаб. Связь

 

Связанные новости
>> Сопутствующий контент

Время публикации: 18 января 2024 г.