Koupe lazè se yon teknoloji ki sèvi ak yon lazè pou vaporize materyèl, sa ki lakòz yon kwen koupe.Pandan ke anjeneral yo itilize pou aplikasyon pou fabrikasyon endistriyèl, li se kounye a itilize pa lekòl, ti biznis, achitekti, ak amater.Koupe lazè travay pa dirije pwodiksyon an nan yon lazè gwo pouvwa pi souvan atravè optik.Optik lazè a ak CNC (kontwòl nimerik òdinatè) yo itilize pou dirije gwo bout bwa lazè a nan materyèl la.Yon lazè komèsyal pou koupe materyèl itilize yon sistèm kontwòl mouvman pou swiv yon CNC oswa G-kòd nan modèl la yo dwe koupe sou materyèl la.Se gwo bout bwa lazè ki konsantre sou materyèl la, ki Lè sa a, swa fonn, boule, vaporize ale, oswa se soufle lwen pa yon jè gaz,[1] kite yon kwen ak yon fini sifas ki bon jan kalite.
Istwa
An 1965, premye pwodiksyon lazè koupe machin yo te itilize pou fè egzèsis twou nan dyaman mouri.Machin sa a te fè pa Western Electric Engineering Research Center.[3]An 1967, Britanik yo te fè pionnier koupe jè oksijèn ak lazè pou metal yo.[4]Nan kòmansman ane 1970 yo, yo te mete teknoloji sa a nan pwodiksyon pou koupe Titàn pou aplikasyon ayewospasyal.An menm tan an, lazè CO2 yo te adapte pou koupe ki pa metal, tankou twal, paske, nan epòk la, lazè CO2 pa t 'pousan ase pou simonte konduktiviti tèmik metal yo.[5]
Pwosesis
Endistriyèl lazè koupe asye ak enstriksyon koupe pwograme atravè koòdone CNC la
Se gwo bout bwa lazè jeneralman konsantre lè l sèvi avèk yon lantiy-wo kalite sou zòn nan travay.Bon jan kalite a nan gwo bout bwa a gen yon enpak dirèk sou gwosè a tach konsantre.Pati ki pi etwat nan gwo bout bwa a konsantre se jeneralman mwens pase 0.0125 pous (0.32 mm) an dyamèt.Tou depan de epesè materyèl, lajè kerf osi piti ke 0.004 pous (0.10 mm) posib.[6]Yo nan lòd yo kapab kòmanse koupe soti nan yon lòt kote pase kwen an, yo fè yon pèse anvan chak koupe.Piercing anjeneral enplike yon gwo reyon lazè enpulsyonèl ki tou dousman fè yon twou nan materyèl la, pran alantou 5-15 segonn pou 0.5-pous-epè (13 mm) asye pur, pou egzanp.
Reyon paralèl limyè aderan ki soti nan sous lazè a souvan tonbe nan ranje ant 0.06-0.08 pous (1.5-2.0 mm) an dyamèt.Sa a se nòmalman konsantre ak entansifye pa yon lantiy oswa yon glas nan yon ti plas nan apeprè 0.001 pous (0.025 mm) pou kreye yon gwo bout bwa lazè trè entans.Yo nan lòd yo reyalize fini ki pi lis posib pandan koupe kontou, direksyon polarizasyon gwo bout bwa yo dwe vire toutotou periferik yon pyès materyo kontou.Pou koupe tòl, longè fokal la anjeneral se 1.5-3 pous (38-76 mm).[7]
Avantaj nan koupe lazè sou koupe mekanik gen ladan pi fasil kenbe travay ak redwi kontaminasyon nan materyo (depi pa gen okenn kwen koupe ki ka vin kontamine pa materyèl la oswa kontamine materyèl la).Precision ka pi bon, depi reyon lazè a pa mete pandan pwosesis la.Genyen tou yon chans redwi pou deformation materyèl yo ap koupe a, paske sistèm lazè yo gen yon ti zòn chalè ki afekte.[8]Gen kèk materyèl tou trè difisil oswa enposib koupe pa mwayen plis tradisyonèl yo.
Koupe lazè pou metal yo gen avantaj sou koupe plasma pou yo pi egzak[9] ak itilize mwens enèji lè koupe metal fèy;sepandan, pifò lazè endistriyèl pa ka koupe nan pi gwo epesè metal ke plasma kapab.Nouvo machin lazè ki opere nan pi gwo pouvwa (6000 watts, menm jan ak evalyasyon watt 1500 machin koupe lazè bonè yo) ap apwoche machin plasma nan kapasite yo nan koupe nan materyèl epè, men pri kapital la nan machin sa yo pi wo pase sa yo ki nan plasma. koupe machin ki kapab koupe materyèl epè tankou plak asye.[10]
Kalite
4000 Watt CO2 kouto lazè
Gen twa kalite prensipal lazè yo itilize nan koupe lazè.Lazè CO2 a apwopriye pou koupe, raz, ak engraving.Neyodim (Nd) ak neyodim yttrium-aliminyòm-granat (Nd:YAG) lazè yo idantik nan style epi yo diferan sèlman nan aplikasyon an.Nd yo itilize pou raz ak kote gwo enèji men repetisyon ki ba yo obligatwa.Lazè Nd:YAG yo itilize kote ki gen anpil pouvwa ki nesesè epi pou raz ak engraving.Tou de CO2 ak Nd/Nd:YAG lazè ka itilize pou soude.[11]
Lazè CO2 yo souvan "ponpe" lè yo pase yon kouran nan melanj gaz la (DC-eksite) oswa lè l sèvi avèk enèji frekans radyo (RF-eksite).Metòd RF a se pi nouvo e li vin pi popilè.Piske desen DC mande pou elektwòd andedan kavite a, yo ka rankontre ewozyon elektwòd ak plating nan materyèl elektwòd sou vèr ak optik.Depi resonator RF gen elektwòd ekstèn yo pa gen tandans fè pwoblèm sa yo.Lazè CO2 yo itilize pou koupe endistriyèl nan anpil materyèl ki gen ladan Titàn, Nerjaveèi, asye modere, aliminyòm, plastik, bwa, bwa jeni, sir, twal, ak papye.Lazè YAG yo itilize prensipalman pou koupe ak ekri metal ak seramik.[12]
Anplis sous pouvwa a, ki kalite koule gaz ka afekte pèfòmans tou.Variant komen nan lazè CO2 gen ladan koule axial rapid, koule axial ralanti, koule transverse, ak slab.Nan yon resonator rapid koule axial, melanj gaz kabonik, elyòm ak nitwojèn sikile nan gwo vitès pa yon turbine oswa soufle.Lazè koule transverse sikile melanj gaz la nan yon vitès ki pi ba, ki mande yon soufle ki pi senp.Slab oswa difizyon resonatè refwadi gen yon jaden gaz estatik ki pa mande pou pa presyon oswa vèr, ki mennen nan ekonomi sou turbin ranplasman ak vèr.
Dèlko lazè a ak optik ekstèn (ki gen ladan lantiy konsantre) mande pou refwadisman.Tou depan de gwosè sistèm ak konfigirasyon, chalè fatra ka transfere pa yon awozaj oswa dirèkteman nan lè.Dlo se yon awozaj souvan itilize, anjeneral sikile nan yon chiller oswa sistèm transfè chalè.
microjet lazè se yon lazè gide ak jè dlo kote yon reyon lazè enpulsyonèl makonnen nan yon jè dlo ki ba presyon.Sa a se itilize pou fè fonksyon koupe lazè pandan w ap itilize jè dlo a pou gide reyon lazè a, anpil tankou yon fib optik, atravè refleksyon entèn total.Avantaj ki genyen nan sa a se ke dlo a tou retire debri ak refwadi materyèl la.Avantaj adisyonèl sou koupe tradisyonèl "sèk" lazè yo se gwo vitès koupe, kerf paralèl, ak koupe omnidireksyon.[13]
Lazè fib se yon kalite lazè eta solid ki ap grandi rapidman nan endistri koupe metal la.Kontrèman ak CO2, teknoloji Fibre itilize yon mwayen solid solid, kontrèman ak yon gaz oswa likid."Lazè grenn" pwodui reyon lazè a epi li anplifye nan yon fib vè.Avèk yon longèdonn sèlman 1064 nanomèt lazè fib pwodui yon gwosè tach ki piti anpil (jiska 100 fwa pi piti konpare ak CO2 a) fè li ideyal pou koupe materyèl metal meditativ.Sa a se youn nan avantaj prensipal yo nan Fib konpare ak CO2.[14]
Avantaj kouto lazè fib yo enkli: -
Tan pwosesis rapid.
Redwi konsomasyon enèji ak bòdwo - akòz pi gwo efikasite.
Pi gwo fyab ak pèfòmans - pa gen okenn optik pou ajiste oswa aliman epi pa gen lanp pou ranplase.
Minimòm antretyen.
Kapasite nan trete materyèl trè meditativ tankou kwiv ak kwiv
Pi wo pwodiktivite - pi ba depans operasyon yo ofri yon pi gwo retou sou envestisman ou.[15]
Metòd
Gen anpil metòd diferan nan koupe lè l sèvi avèk lazè, ak diferan kalite yo itilize pou koupe diferan materyèl.Gen kèk nan metòd yo se vaporizasyon, fonn ak kònen, fonn kònen ak boule, estrès tèmik fann, scribing, koupe frèt ak boule estabilize koupe lazè.
Koupe vaporizasyon
Nan koupe vaporizasyon gwo bout bwa a konsantre chofe sifas la nan materyèl la nan pwen flach epi jenere yon twou.Keyhole a mennen nan yon ogmantasyon toudenkou nan absòpsyon byen vit grandisan twou a.Kòm twou a pwofonde ak materyèl la bouyi, vapè pwodwi erode mi yo fonn soufle eject soti ak plis elaji twou a.Materyèl ki pa k ap fonn tankou bwa, kabòn ak plastik thermoset yo anjeneral koupe pa metòd sa a.
Fonn ak kònen
Fonn ak kònen oswa koupe fizyon sèvi ak gaz segondè-presyon soufle materyèl fonn nan zòn nan koupe, anpil diminye kondisyon an pouvwa.Premye materyèl la chofe nan pwen k ap fonn Lè sa a, yon jè gaz soufle materyèl la fonn soti nan kerf la evite bezwen an ogmante tanperati a nan materyèl la pi lwen.Materyèl koupe ak pwosesis sa a yo anjeneral metal.
Krak estrès tèmik
Materyèl frajil yo patikilyèman sansib a ka zo kase tèmik, yon karakteristik eksplwate nan krak estrès tèmik.Yon gwo bout bwa konsantre sou sifas la ki lakòz chofaj lokalize ak ekspansyon tèmik.Sa a rezilta nan yon krak ki ka Lè sa a, dwe gide pa deplase gwo bout bwa a.Krak la ka deplase nan lòd m/s.Li se anjeneral yo itilize nan koupe nan glas.
Diskresyon nan gauf Silisyòm
Plis enfòmasyon: Wafer dicing
Separasyon chips mikwo-elektwonik yo prepare nan fabwikasyon aparèy semi-conducteurs soti nan gaufre Silisyòm ka fèt pa sa yo rele pwosesis dicing enfiltrasyon, ki opere ak yon lazè Nd:YAG enpulsyonèl, longèdonn ki (1064 nm) byen adapte ak elektwonik la. band gap nan Silisyòm (1.11 eV oswa 1117 nm).
Koupe reyaktif
Yo rele tou "boule estabilize koupe gaz lazè", "koupe flanm dife".Koupe reyaktif se tankou koupe flanbo oksijèn men ak yon reyon lazè kòm sous ignisyon an.Sitou itilize pou koupe asye kabòn nan epesè plis pase 1 mm.Pwosesis sa a ka itilize pou koupe plak asye trè epè ak relativman ti pouvwa lazè.
Tolerans ak sifas fini
Kouto lazè gen presizyon pwezante nan 10 mikromèt ak repetibilite nan 5 mikromèt.[sitasyon bezwen]
Brutalizasyon estanda Rz ogmante ak epesè fèy la, men diminye ak pouvwa lazè ak vitès koupe.Lè koupe asye kabòn ki ba ak pouvwa lazè nan 800 W, estanda brutality Rz se 10 μm pou epesè fèy nan 1 mm, 20 μm pou 3 mm, ak 25 μm pou 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}}}}
Ki kote: {\displaystyle S=}S= epesè fèy asye an mm;{\displaystyle P=}P = pouvwa lazè nan kW (kèk nouvo kouto lazè gen pouvwa lazè 4 kW);{\displaystyle V=}V= vitès koupe an mèt pa minit.[16]
Pwosesis sa a kapab kenbe tolerans byen fèmen, souvan nan 0.001 pous (0.025 mm).Jeyometri pati ak bonite mekanik nan machin nan gen anpil bagay pou wè ak kapasite tolerans.Fini sifas tipik ki soti nan koupe reyon lazè ka varye ant 125 a 250 mikwo-pous (0.003 mm a 0.006 mm).[11]
Konfigirasyon machin
Doub-palèt vole optik lazè
Vole optik lazè tèt
Gen jeneralman twa konfigirasyon diferan nan machin endistriyèl koupe lazè: k ap deplase materyèl, ibrid, ak vole optik sistèm.Sa yo refere a fason ke reyon lazè a deplase sou materyèl la yo dwe koupe oswa trete.Pou tout sa yo, aks mouvman yo anjeneral deziyen aks X ak Y.Si tèt koupe a ka kontwole, li deziyen kòm Z-aks la.
Lazer materyèl k ap deplase gen yon tèt koupe estasyonè epi deplase materyèl la anba li.Metòd sa a bay yon distans konstan soti nan dèlko lazè a nan materyo a ak yon sèl pwen nan ki retire efluan koupe.Li mande pou mwens optik, men li mande pou deplase pyès la.Machin sa a style gen tandans gen mwens optik livrezon gwo bout bwa, men tou, gen tandans yo dwe pi dousman an.
Lazè ibrid bay yon tab ki deplase nan yon sèl aks (anjeneral aks X la) epi deplase tèt la sou aks ki pi kout (Y).Sa a lakòz yon longè chemen livrezon gwo bout bwa ki pi konstan pase yon machin optik vole epi li ka pèmèt yon sistèm livrezon gwo bout bwa ki pi senp.Sa ka lakòz pèt pouvwa redwi nan sistèm livrezon an ak plis kapasite pou chak watt pase machin optik vole.
Lazè optik vole prezante yon tab estasyonè ak yon tèt koupe (ak reyon lazè) ki deplase sou pyès la nan tou de dimansyon orizontal yo.Kouto optik vole kenbe materyo a estasyonè pandan pwosesis epi souvan pa mande pou blocage materyèl.Mas k ap deplase a konstan, kidonk dinamik yo pa afekte pa diferan gwosè pyès la.Vole optik machin yo se kalite ki pi rapid, ki se avantaje lè koupe pi mens pyès travay.[17]
Machin optik vole yo dwe itilize kèk metòd pou pran an kont longè gwo bout bwa a chanje soti nan koupe toupre jaden (tou pre resonator) nan koupe jaden byen lwen (byen lwen resonator).Metòd komen pou kontwole sa a gen ladan kolimasyon, optik adaptasyon oswa itilizasyon yon aks longè gwo bout bwa konstan.
Machin senk ak sis aks pèmèt tou koupe pyès ki te fòme yo.Anplis de sa, gen divès metòd pou oryante gwo bout bwa lazè a nan yon pyès ki gen fòm, kenbe yon distans apwopriye konsantre ak bouch bouch, elatriye.
Enpilsyon
Lazè enpulsyonèl ki bay yon gwo pouvwa pete nan enèji pou yon peryòd kout yo trè efikas nan kèk pwosesis koupe lazè, patikilyèman pou w pèse kò w, oswa lè yo bezwen twou piti anpil oswa vitès koupe ki ba anpil, depi si yo te itilize yon reyon lazè konstan, chalè a te kapab rive nan pwen nan fonn tout moso ke yo te koupe.
Pifò lazè endistriyèl yo gen kapasite pou batman kè oswa koupe CW (vag kontinyèl) anba kontwòl pwogram NC (kontwòl nimerik).
Lazè batman doub itilize yon seri de pè batman kè amelyore to retire materyèl ak bon jan kalite twou.Esansyèlman, premye batman kè a retire materyèl nan sifas la ak dezyèm lan anpeche ejecta a nan konfòme yo ak bò twou a oswa koupe.[18]
Tan poste: Jun-16-2022