Motong laser nyaéta téknologi anu ngagunakeun laser pikeun nguapkeun bahan-bahan, hasilna ujungna dipotong.Bari ilaharna dipaké pikeun aplikasi manufaktur industri, ayeuna dipaké ku sakola, usaha leutik, arsitektur, sarta hobbyists.Motong laser jalan ku ngarahkeun kaluaran laser-daya tinggi paling ilahar ngaliwatan élmu optik.Optik laser sareng CNC (kontrol numerik komputer) dianggo pikeun ngarahkeun sinar laser kana bahan.A laser komérsial pikeun motong bahan ngagunakeun sistem kontrol gerak pikeun nuturkeun hiji CNC atanapi G-kode tina pola pikeun motong onto bahan.Sinar laser fokus diarahkeun ka bahan, nu lajeng boh ngalembereh, kaduruk, vaporizes jauh, atawa ditiup jauh ku jet gas, [1] ninggalkeun ujung jeung permukaan kualitas luhur finish.
Sajarah
Dina 1965, mesin motong laser produksi munggaran ieu dipaké pikeun bor liang dina inten maot.Mesin ieu dijieun ku Western Electric Engineering Research Center.[3]Dina 1967, Inggris naratas motong jet oksigén laser-ditulungan pikeun logam.Dina awal taun 1970-an, téknologi ieu diasupkeun kana produksi pikeun motong titanium pikeun aplikasi aerospace.Dina waktos anu sami, laser CO2 diadaptasi pikeun motong nonlogam, sapertos tékstil, sabab, dina waktos éta, laser CO2 henteu cukup kuat pikeun ngatasi konduktivitas termal logam.[5]
Prosés
motong laser Industrial tina baja jeung parentah motong diprogram ngaliwatan panganteur CNC
Sinar laser umumna difokuskeun ngagunakeun lensa kualitas luhur dina zona gawé.Kualitas balok boga dampak langsung kana ukuran titik fokus.Bagian heureut tina balok fokus umumna kirang ti 0,0125 inci (0,32 mm) diaméterna.Gumantung kana ketebalan bahan, lebar kerf sa leutik 0,004 inci (0,10 mm) bisa.[6]Pikeun bisa ngamimitian motong ti tempat lian ti ujung, hiji pierce dipigawé saméméh unggal motong.Piercing biasana ngalibatkeun sinar laser pulsed kakuatan tinggi nu lalaunan nyieun liang dina bahan, nyokot sabudeureun 5-15 detik pikeun 0,5 inci-kandel (13 mm) stainless steel, contona.
Sinar paralel cahaya koheren ti sumber laser mindeng ragrag dina rentang antara 0.06–0.08 inci (1.5–2.0 mm) diaméterna.Balok ieu biasana dipokuskeun sareng dikuatkeun ku lénsa atanapi eunteung ka titik anu alit pisan sakitar 0,001 inci (0,025 mm) pikeun nyiptakeun sinar laser anu sengit pisan.Pikeun ngahontal hasil anu paling mulus nalika motong kontur, arah polarisasi sinar kedah diputar nalika ngurilingan periphery workpiece berkontur.Pikeun motong lambaran logam, panjang fokus biasana 1.5–3 inci (38–76 mm).[7]
Kaunggulan tina motong laser leuwih motong mékanis kaasup workholding gampang jeung ngurangan kontaminasi workpiece (saprak teu aya ujung motong nu bisa jadi kacemar ku bahan atawa contaminate bahan).Precision bisa jadi hadé, saprak sinar laser teu ngagem salila prosés.Aya ogé kamungkinan ngurangan warping bahan nu keur motong, sabab sistem laser boga zona panas-kapangaruhan leutik.[8]Sababaraha bahan ogé hésé pisan atanapi teu mungkin dipotong ku cara anu langkung tradisional.
motong laser pikeun logam boga kaunggulan leuwih motong plasma jadi leuwih tepat [9] sarta ngagunakeun kirang énergi nalika motong lambar logam;kumaha oge, paling laser industri teu bisa motong ngaliwatan ketebalan logam gede nu plasma bisa.Mesin laser anu langkung énggal beroperasi dina kakuatan anu langkung luhur (6000 watt, dibandingkeun sareng rating 1500 watt mesin motong laser awal) nuju ngadeukeutan mesin plasma dina kamampuan pikeun motong bahan kandel, tapi biaya modal mesin sapertos kitu langkung luhur tibatan plasma. mesin motong mampuh motong bahan kandel kawas plat baja.[10]
Jenis
4000 watt CO2 laser cutter
Aya tilu jenis utama lasers dipaké dina motong laser.Laser CO2 cocog pikeun motong, ngabosenkeun, sareng ukiran.The neodymium (Nd) jeung neodymium yttrium-aluminium-garnet (Nd:YAG) laser idéntik dina gaya sarta béda ngan dina aplikasi.Nd dipaké pikeun boring na dimana énergi tinggi tapi pengulangan low diperlukeun.The Nd: YAG laser dipaké dimana kakuatan kacida luhurna diperlukeun tur boring sarta ukiran.Laser CO2 sareng Nd/Nd:YAG tiasa dianggo pikeun las.[11]
CO2 lasers ilaharna "ngompa" ku ngalirkeun arus ngaliwatan campuran gas (DC-bungah) atawa ngagunakeun énergi frékuénsi radio (RF-bungah).Metodeu RF langkung énggal sareng janten langkung populer.Kusabab desain DC merlukeun éléktroda di jero rohangan, maranéhna bisa sapatemon erosi éléktroda na plating bahan éléktroda on glassware jeung élmu optik.Kusabab resonator RF gaduh éléktroda éksternal aranjeunna henteu rentan kana masalah éta.Laser CO2 dianggo pikeun motong industri tina seueur bahan kalebet titanium, stainless steel, baja hampang, aluminium, plastik, kai, kai direkayasa, lilin, lawon, sareng kertas.YAG lasers utamana dipaké pikeun motong sarta scribing logam jeung keramik.[12]
Salian sumber kakuatan, jinis aliran gas tiasa mangaruhan kinerja ogé.Varian umum tina laser CO2 kaasup aliran axial gancang, aliran axial slow, aliran transverse, sarta slab.Dina résonator aliran aksial gancang, campuran karbon dioksida, hélium sareng nitrogén diiderkeun dina laju anu luhur ku turbin atanapi blower.Laser aliran Transverse ngiderkeun campuran gas dina laju handap, merlukeun blower basajan.Slab atanapi difusi cooled resonators boga médan gas statik nu teu merlukeun pressurization atawa glassware, ngarah kana tabungan dina turbin ngagantian na glassware.
Generator laser sareng optik éksternal (kaasup lénsa fokus) ngabutuhkeun cooling.Gumantung kana ukuran sistem sareng konfigurasi, panas runtah tiasa dialihkeun ku coolant atanapi langsung ka hawa.Cai mangrupakeun coolant nu ilahar dipaké, biasana medar ngaliwatan chiller atawa sistem mindahkeun panas.
laser microjet nyaéta laser dipandu cai-jet dimana sinar laser pulsed dipasangkeun kana jet cai tekanan-rendah.Ieu dipaké pikeun ngalakukeun fungsi motong laser bari maké jet cai pikeun pituduh sinar laser, loba kawas hiji serat optik, ngaliwatan total cerminan internal.Kauntungannana nyaéta yén cai ogé ngaleungitkeun lebu sareng niiskeun bahan.Kaunggulan tambahan leuwih tradisional "garing" motong laser anu speeds dicing tinggi, kerf paralel, sarta motong omnidirectional.[13]
Laser serat mangrupikeun jinis laser solid state anu ngembang pesat dina industri motong logam.Teu kawas CO2, téhnologi Serat utilizes medium gain padet, sabalikna tina gas atawa cair."Laser siki" ngahasilkeun sinar laser teras diamplifikasi dina serat gelas.Kalayan panjang gelombang ukur 1064 nanometer serat laser ngahasilkeun ukuran titik anu alit pisan (dugi ka 100 kali langkung alit dibandingkeun sareng CO2) sahingga idéal pikeun motong bahan logam reflektif.Ieu mangrupikeun salah sahiji kaunggulan utama Serat dibandingkeun sareng CO2.[14]
Keuntungan serat laser cutter kalebet: -
Waktos ngolah gancang.
Ngurangan konsumsi énergi & tagihan - kusabab efisiensi anu langkung ageung.
Reliabiliti sareng kinerja anu langkung ageung - teu aya optik pikeun nyaluyukeun atanapi align sareng teu aya lampu anu diganti.
pangropéa minimal.
Kamampuhan pikeun ngolah bahan anu réfléktif sapertos tambaga sareng kuningan
Produktivitas anu langkung luhur - biaya operasional anu langkung handap nawiskeun hasil anu langkung ageung pikeun investasi anjeun.[15]
Métode
Aya loba métode béda dina motong maké lasers, kalawan tipena béda dipaké pikeun motong bahan béda.Sababaraha metodeu nyaéta vaporization, ngalembereh jeung niup, ngalembereh niup jeung kaduruk, cracking stress termal, scribing, motong tiis jeung ngaduruk stabilized motong laser.
Pemotongan vaporization
Dina vaporization motong beam fokus heats beungeut bahan ka titik flashpoint sarta dibangkitkeun keyhole a.Keyhole ngabalukarkeun kanaékan dadakan di absorptivity gancang deepening liang.Salaku liang deepens sarta bahan bisul, uap dihasilkeun erodes tembok molten niupan ngaluarkeun kaluar sarta salajengna enlarging liang.Bahan anu henteu lebur sapertos kai, karbon sareng plastik térmoset biasana dipotong ku metode ieu.
Ngalembereh jeung niup
Ngalembereh jeung niup atawa fusi motong ngagunakeun gas-tekanan luhur pikeun niup bahan molten ti wewengkon motong, greatly nurunna sarat kakuatan.Kahiji bahan dipanaskeun nepi ka titik lebur lajeng a jet gas blows bahan molten kaluar tina kerf nu Ngahindarkeun kudu naekeun suhu bahan naon salajengna.Bahan anu dipotong sareng prosés ieu biasana logam.
Stress termal retakan
Bahan rapuh khususna sénsitip kana narekahan termal, fitur anu dieksploitasi dina retakan setrés termal.A balok fokus kana beungeut cai ngabalukarkeun localized pemanasan sarta ékspansi termal.Ieu ngakibatkeun retakan nu lajeng bisa dipandu ku mindahkeun balok.Retakan bisa dipindahkeun dina urutan m / s.Biasana dianggo pikeun motong kaca.
Siluman dicing tina wafer silikon
Inpo salajengna: Wafer dicing
Pemisahan chip mikroéléktronik anu disiapkeun dina fabrikasi alat semikonduktor tina wafer silikon tiasa dilakukeun ku anu disebut prosés dicing siluman, anu dioperasikeun ku laser Nd:YAG pulsed, panjang gelombangna (1064 nm) ogé diadaptasi kana éléktronika. celah pita silikon (1,11 eV atawa 1117 nm).
motong réaktif
Disebut oge "ngaduruk stabilized laser motong gas", "seuneu motong".Motong réaktif téh kawas motong obor oksigén tapi ku sinar laser salaku sumber ignition.Biasana dianggo pikeun motong baja karbon dina ketebalan langkung ti 1 mm.Prosés ieu bisa dipaké pikeun motong pelat baja pisan kandel kalawan kakuatan laser rélatif saeutik.
Tolerances sarta finish permukaan
Pamotongan laser gaduh akurasi posisi 10 mikrométer sareng kaulangan 5 mikrométer.[rujukan?
Baku roughness Rz naek kalawan ketebalan lambar, tapi nurun kalawan kakuatan laser sarta speed motong.Nalika motong baja karbon low kalawan kakuatan laser of 800 W, roughness baku Rz nyaeta 10 μm pikeun ketebalan lambar 1 mm, 20 μm pikeun 3 mm, sarta 25 μm pikeun 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}}}}
Dimana: {\displaystyle S=}S= ketebalan lambaran baja dina mm;{\displaystyle P=}P= kakuatan laser dina kW (sababaraha cutters laser anyar boga kakuatan laser 4 kW);{\displaystyle V=}V= laju motong dina méter per menit.[16]
Prosés ieu sanggup nahan kasabaran anu caket, sering dugi ka 0,001 inci (0,025 mm).Bagian géométri jeung soundness mékanis tina mesin boga loba ngalakukeun kalawan kamampuhan toleransi.The finish permukaan has hasilna tina motong sinar laser bisa rupa-rupa ti 125 nepi ka 250 mikro-inci (0.003 mm nepi ka 0.006 mm).[11]
Konfigurasi mesin
Dual-usuk ngalayang optik laser
Ngalayang sirah laser optik
Aya umumna tilu konfigurasi béda tina mesin motong laser industri: bahan pindah, hibrid, sarta sistem optik ngalayang.Ieu nujul kana cara nu sinar laser ieu dipindahkeun ngaliwatan bahan pikeun motong atawa diolah.Pikeun sakabéh ieu, sumbu gerak ilaharna ditunjuk sumbu X jeung Y.Upami sirah motong tiasa dikontrol, éta ditunjuk salaku sumbu Z.
Pindah lasers bahan boga sirah motong cicing jeung mindahkeun bahan dina eta.Metoda ieu nyadiakeun jarak konstan ti generator laser ka workpiece sarta titik tunggal ti mana ngaleupaskeun motong effluent.Merlukeun optik pangsaeutikna, tapi merlukeun mindahkeun workpiece nu.mesin gaya ieu condong mibanda optik pangiriman beam pangsaeutikna, tapi ogé condong jadi slowest.
Lasers hibrid nyadiakeun méja nu ngalir dina hiji sumbu (biasana sumbu X) jeung mindahkeun sirah sapanjang pondok (Y) sumbu.Ieu ngakibatkeun panjang jalur pangiriman beam leuwih konstan batan mesin optik ngalayang tur bisa ngidinan sistem pangiriman beam basajan.Ieu tiasa nyababkeun leungitna kakuatan dina sistem pangiriman sareng langkung seueur kapasitas per watt tibatan mesin optik ngalayang.
Laser optik ngalayang nampilkeun méja stasioner sareng sirah motong (kalayan sinar laser) anu ngalir dina workpiece dina duanana dimensi horizontal.Ngalayang cutters optik ngajaga workpiece cicing salila ngolah sarta mindeng teu merlukeun clamping bahan.Massa gerak konstan, jadi dinamika teu kapangaruhan ku varying ukuran workpiece nu.Mesin optik ngalayang nyaéta tipe panggancangna, anu nguntungkeun nalika motong workpieces thinner.[17]
Mesin optik ngalayang kedah nganggo sababaraha metode pikeun tumut kana parobihan panjang sinar ti lapangan caket (deukeut ka resonator) motong ka sawah jauh (jauh tina resonator) motong.Métode umum pikeun ngadalikeun ieu kalebet collimation, optik adaptif atanapi nganggo sumbu panjang sinar konstan.
Mesin lima jeung genep sumbu ogé ngidinan motong workpieces kabentuk.Sajaba ti éta, aya rupa-rupa métode orienting sinar laser ka workpiece ngawangun, ngajaga jarak fokus ditangtoskeun jeung nozzle standoff, jsb.
Ngagelebug
Pulsed lasers nu nyadiakeun burst kakuatan tinggi énergi pikeun période pondok pohara efektif dina sababaraha prosés motong laser, utamana pikeun piercing, atawa nalika liang leutik pisan atawa speeds motong pisan low diperlukeun, sabab lamun sinar laser konstan dipaké, panas bisa ngahontal titik lebur sakabeh sapotong keur motong.
Paling laser industri mibanda kamampuhan pikeun pulsa atawa motong CW (gelombang kontinyu) dina kontrol program NC (numeris kontrol).
Laser pulsa ganda ngagunakeun runtuyan pasang pulsa pikeun ngaronjatkeun laju panyabutan bahan jeung kualitas liang.Intina, pulsa kahiji ngaluarkeun bahan tina beungeut cai sarta kadua nyegah éjecta tina adhering ka sisi liang atawa motong.[18]
waktos pos: Jun-16-2022