Laserskurður er háþróuð framleiðslutækni sem notar há-afl-þéttleika leysigeisla ásamt CNC búnaði til að framkvæma efnisvinnslu án-snertingar. Tæknin á uppruna sinn að rekja til ársins 1965, þegar fyrsta leysiskurðarvélin var notuð við demantaborun, þar sem Bretland náði fyrstu leysis-aðstoðuðu súrefnisskurðinum á málmum árið 1967. Á áttunda áratugnum byrjaði leysiskurðartækni að ryðja sér inn í loftrýmisgeirann og í kjölfar víðtækrar upptöku leysis í koltvísýringsverksmiðjunni 19, 19 kom hún í stað leysis0. hefðbundin plasmaskurðarferli.
Sem varmaskurðaraðferð einkennist leysiskurður af frábærum skurðgæðum, mikilli skilvirkni og einstakan sveigjanleika, sem gerir framleiðslu allt frá sérsniðnum-eininga verkum til stór-framleiðslu.
Rekstrarreglur
1.1 Lasermyndun og geislaeiginleikar
Laser (ljósmögnun með örvaðri geislun) framleiðir mjög samfelldan, einlitan geisla með örvaðri losun. Leysikerfi samanstendur af þremur grundvallarþáttum: virkum miðli (fast efni, fljótandi eða gas), orkugjafa (dælukerfi) og sjónræna resonator. Þegar virki miðillinn er virkjaður gefur hann frá sér ljóseindir; endurvarpinn endurkastar þessum ljóseindum fram og til baka í gegnum miðilinn, magnar upp og stillir ljósbylgjurnar til að mynda að lokum há-orku-leysigeisla.
Lasergeislar eru frábrugðnir venjulegu ljósi í nokkrum mikilvægum þáttum: miklum styrkleika, mjög þröngu tíðnisviði (einlita), skarpri samruna og mikilli samhengi.
1.2 Líkamlegt skurðarkerfi
Laserskurðarferlið felur í sér tvær aðgerðir samtímis:
Efnishitun og fasabreyting: Einbeittur leysigeisli með miklum-afli-þéttleika geislar yfirborð vinnustykkisins, sem veldur því að geislaða svæðið upplifir hraða hitastigsmögnun, bráðnar fljótt, gufar upp, eyðir eða kveikir í efninu.
Bræðsluútblástur: Hár-aðstoðargas, samásandi við geislann, blæs bráðnu efninu frá skurðinum og nær efnisskilnaði. Þessi gasstraumur verndar samtímis fókusljóstæknina gegn gufu- og skvettumengun.
1.3 Nákvæmni og ferli færibreytur
Laserskurður nær víddarnákvæmni upp á ±0,05 mm, breidd skurðar 0,10–0,20 mm og yfirborðsgrófleiki af stærðargráðunni tugir míkrona. Helstu breytur sem hafa áhrif á gæði skurðar eru:
Leysarafl og aflþéttleiki: Ákvarða efnisþykkt og skurðarhraða sem hægt er að ná
Fókusstaða geisla: Hefur áhrif á breidd og lóðrétta kerf
Aðstoðargastegund og þrýstingur: Segir til um skilvirkni bræðsluútfalls
Þvermál stúta: Venjulega á bilinu 0,8 mm til 3 mm, valið miðað við efni og þykkt
Það er athyglisvert að mjög endurskinsefni eins og kopar og ál sýna afar lágt frásogshraða fyrir sérstakar leysibylgjulengdir, sem veldur verulegum vinnsluáskorunum.
Aðalferlisflokkanir og tæknilegir eiginleikar
Laserskurðarferli eru flokkuð í fjórar helstu gerðir byggðar á aðferðum til að fjarlægja efni:
2.1 Laser Vaporization Cut
Hár-orku-leysigeisli hitar vinnustykkið, nær hratt suðumarki efnisins og veldur beinni uppgufun. Hár-gufuútblástur myndar samtímis skurðinn.
Power density requirement: Typically >10⁸ W/cm²
Gildandi efni: Mjög þunnir málmar og ó-málmefni (pappír, efni, tré, plast, gúmmí osfrv.)
Einkenni: Mikil orkuþörf; hentugur fyrir notkun sem krefst þess að forðast bráðnar leifar
2.2 Laserbræðsluskurður
Laserhitun bræðir efnið og ó-oxandi aðstoðargas (Ar, He, N₂, osfrv.) rekur bráðna málminn út í gegnum háan þrýsting til að mynda kerfið.
Orkunýting: Krefst aðeins 1/10 orkunnar við uppgufunarskurð
Gildandi efni: Ryðfrítt stál, títan, ál og málmblöndur þeirra-efni sem þola oxun eða hvarfgjarna málma
Kostur við vinnslu: Framleiðir oxíð-frjálsar skornar brúnir með háum brúngæðum
2.3 Súrefnisskurður með leysi (logaskurður)
Þetta ferli er hliðstætt oxýasetýlenskurði og notar leysirinn sem forhitunarhitagjafa og súrefni sem skurðargasið. Súrefnið hvarfast útverma við málminn og blæs samtímis út bráðnum oxíðum.
Orkunýting: Krefst aðeins 1/2 orku bræðsluskurðar; skurðarhraði fer verulega yfir bæði uppgufun og bræðsluskurð
Gildandi efni: Kolefnisstál, títan stál og hita-meðhöndlað stál-málmar sem eru næmir fyrir oxun
Ferlitakmarkanir: Breiðari skurður, stærra hita-svæði, viðkvæmt fyrir bruna í hornum og tiltölulega lakari brúngæði
2.4 Laser ritun og stjórnað brot
Laserritun notar há-orku-þéttleika leysir til að skanna yfirborð brothættra efna, gufa upp grunna gróp í gegnum hitauppgufun, fylgt eftir með vélrænum krafti til að brjóta efnið meðfram grópinni. Stýrt brot notar bratta hitahallann sem myndast við leysigróp til að skapa staðbundna hitaálag í brothætta efninu, sem veldur aðskilnaði meðfram grópnum.
Gildandi efni: Keramik, hálfleiðarar og önnur brothætt efni
Dæmigert leysir: Q-skipta leysir, CO₂ leysir
Umsóknarlén og iðnaðarverðmæti
Laserskurðartækni hefur gegnsýrt marga mikilvæga iðnaðargeira:
Bílaframleiðsla: Yfirbyggingargrind, loftpúðaíhlutir, innri spjöld
Aerospace: Vélaríhlutir, títaníumblendirásir, skrokkhúðstífar
Raftækjaframleiðsla: Nákvæmar ör-íhlutir, hringrásartöflur, tengi
Lækningatæki: Kransæðastíflur, skurðaðgerðartæki, örvökvatæki
Málmsmíði: Hefur orðið ríkjandi ferlið og hefur komið hefðbundnum aðferðum á braut
Niðurstaða
Sem kjarna framleiðslutækni heldur leysiskurður áfram að knýja fram umbreytingu í iðnaði með sameinuðum kostum þess, mikilli nákvæmni, mikilli skilvirkni og einstakan sveigjanleika. Frá gufuskurði til súrefnis-aðstoðaðrar skurðar, og frá CO₂ leysum til trefjaleysis, hefur stöðug tækniþróun víkkað út notkunarmörk leysiskurðar, sem gerir hágæða, skilvirka vinnslu á fjölbreyttara úrvali efna og þykktar kleift.
