Lazer bilan kesish - bu ilg'or ishlab chiqarish texnologiyasi bo'lib, u yuqori{0}}kuchli{1}}zichlikdagi lazer nurlarini CNC uskunalari bilan birgalikda kontaktsiz materiallarni qayta ishlashni amalga oshiradi. Texnologiya oʻzining kelib chiqishini 1965-yilda, birinchi lazerli kesish mashinasi olmosli burgʻulashda qoʻllanilganda, Buyuk Britaniya 1967-yilda birinchi lazer{5}}metallarni kislorod yordamida kesishga erishgan. 1980-yillarda u an'anaviy plazma kesish jarayonlarini asta-sekin siqib chiqardi.
Termal kesish usuli sifatida lazerni kesish yuqori sifatli kesish, yuqori samaradorlik va o'ta moslashuvchanligi bilan ajralib turadi, bu esa bir birlikdan buyurtma qilingan{0}}bir birlikdan tortib, yuqori-hajmli ishlab chiqarishgacha bo'lgan ishlab chiqarish imkonini beradi.
Faoliyat tamoyillari
1.1 Lazerni yaratish va nurlanish xususiyatlari
Lazer (rag'batlantirilgan nurlanish orqali yorug'likni kuchaytirish) stimulyatsiya qilingan emissiya orqali juda kogerent, monoxromatik nur hosil qiladi. Lazer tizimi uchta asosiy komponentdan iborat: faol muhit (qattiq, suyuq yoki gaz), energiya manbai (nasos mexanizmi) va optik rezonator. Faol muhit quvvatlanganda u fotonlarni chiqaradi; rezonator bu fotonlarni muhit orqali oldinga va orqaga aks ettiradi, natijada yuqori{2}}energiyali-zichlikdagi lazer nurini hosil qilish uchun yorug'lik to'lqinlarini kuchaytiradi va tekislaydi.
Lazer nurlari oddiy yorug'likdan bir qancha muhim jihatlari bilan farqlanadi: yuqori intensivlik, o'ta tor chastota diapazoni (monoxromatiklik), keskin kollimatsiya va yuqori kogerentlik.
1.2 Jismoniy kesish mexanizmi
Lazerni kesish jarayoni bir vaqtning o'zida ikkita operatsiyani o'z ichiga oladi:
Materialni isitish va fazani o'zgartirish: Yo'naltirilgan, yuqori{0}}kuchli{1}}zichlikdagi lazer nuri ishlov beriladigan qismning sirtini nurlantiradi, bu nurlangan hududda haroratning tez ko'tarilishiga, tez erishiga, bug'lanishiga, yonishiga yoki materialning yonishiga olib keladi.
Eritmaning chiqishi: yuqori{0}}tezlikdagi yordamchi gaz nur bilan koaksiyal bo'lib, erigan materialni yoriqdan puflab, materialning ajratilishiga erishadi. Ushbu gaz oqimi bir vaqtning o'zida fokuslash optikasini bug 'va chayqalishning ifloslanishidan himoya qiladi.
1.3 Aniqlik va jarayon parametrlari
Lazerli kesish ± 0,05 mm o'lchov aniqligiga, 0,10-0,20 mm gacha bo'lgan kerf kengligiga va o'nlab mikron tartibida sirt pürüzlülüğüne erishadi. Kesish sifatiga ta'sir qiluvchi asosiy parametrlarga quyidagilar kiradi:
Lazer kuchi va quvvat zichligi: erishish mumkin bo'lgan material qalinligi va kesish tezligini aniqlang
Nurning fokus holati: kerf kengligi va vertikalligiga ta'sir qiladi
Gaz turi va bosimiga yordam bering: eritmani chiqarish samaradorligini belgilaydi
Ko'krak diametri: Odatda 0,8 mm dan 3 mm gacha, material va qalinligi asosida tanlanadi
Shuni ta'kidlash kerakki, mis va alyuminiy kabi yuqori aks ettiruvchi materiallar ma'lum lazer to'lqin uzunliklari uchun juda past singdirish tezligini namoyish etadi, bu esa ishlov berishda jiddiy qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi.
Birlamchi jarayonlar tasnifi va texnik tavsiflari
Lazerli kesish jarayonlari materiallarni olib tashlash mexanizmlariga ko'ra to'rtta asosiy turga bo'linadi:
2.1 Lazerli bug'lanishni kesish
Yuqori{0}}energiyali-zichlikdagi lazer nuri ish qismini qizdirib, tezda materialning qaynash nuqtasiga etib boradi va to'g'ridan-to'g'ri bug'lanishiga olib keladi. Yuqori{3}}tezlikdagi bug 'chiqishi bir vaqtning o'zida kerf hosil qiladi.
Power density requirement: Typically >10⁸ Vt/sm²
Qo'llaniladigan materiallar: O'ta yupqa metallar va metall bo'lmagan-materiallar (qog'oz, mato, yog'och, plastmassa, kauchuk va boshqalar)
Xususiyatlari: Yuqori energiya talabi; erigan qoldiqlardan qochishni talab qiladigan ilovalar uchun javob beradi
2.2 Lazerli eritish bilan kesish
Lazer bilan isitish materialni eritib yuboradi va oksidlovchi bo'lmagan yordamchi gaz (Ar, He, N₂ va boshqalar) yuqori bosim orqali erigan metallni haydab chiqaradi va kerf hosil qiladi.
Energiya samaradorligi: bug'lanishni kesish uchun faqat 1/10 energiya talab qiladi
Qo'llaniladigan materiallar: zanglamaydigan po'lat, titanium, alyuminiy va ularning qotishmalari-oksidlanishga yoki reaktiv metallarga chidamli
Jarayonning afzalligi: Oksidsiz{0}}yuqori sifatli kesilgan qirralar hosil qiladi
2.3 Lazerli kislorodli kesish (olov bilan kesish)
Oksiatsetilenni kesishga o'xshab, bu jarayon lazerni oldindan qizdiruvchi issiqlik manbai va kislorodni kesish gazi sifatida ishlatadi. Kislorod metall bilan ekzotermik reaksiyaga kirishadi, shu bilan birga erigan oksidlarni puflaydi.
Energiya samaradorligi: eritishning faqat 1/2 energiyasini talab qiladi; kesish tezligi bug'lanish va eritish kesishdan sezilarli darajada oshadi
Qo'llaniladigan materiallar: karbonli po'lat, titan po'lati va oksidlanishga moyil bo'lgan-issiqlik bilan ishlangan po'latlar-metallar
Jarayon cheklovlari: Kengroq tirgak, kattaroq issiqlik ta'sir qiladigan hudud-, burchak yonishiga moyillik va nisbatan pastroq chet sifati
2.4 Lazerli chizma va boshqariladigan sinish
Lazerli skripka mo'rt materiallarning sirtini skanerlash uchun yuqori-energiyali{1}}zichlikdagi lazerdan foydalanadi, termal bug'lanish orqali sayoz truba bug'lanadi, so'ngra mexanik kuch yordamida materialni truba bo'ylab sindiradi. Nazorat qilinadigan sinish, mo'rt materialda mahalliylashtirilgan termal stressni yaratish uchun lazerli yivlar orqali hosil bo'lgan tik termal gradientdan foydalanadi va bu truba bo'ylab ajralishga olib keladi.
Qo'llaniladigan materiallar: Seramika, yarim o'tkazgichlar va boshqa mo'rt materiallar
Odatiy lazerlar: Q-kommutatsiyalangan lazerlar, CO₂ lazerlar
Ilova domenlari va sanoat qiymati
Lazerli kesish texnologiyasi bir nechta muhim sanoat tarmoqlarini qamrab oldi:
Avtomobil ishlab chiqarish: kuzov ramkalari, havo yostig'i qismlari, ichki panellar
Aerokosmik: Dvigatel komponentlari, titanium qotishma kanallari, fyuzelyaj terisini qattiqlashtiruvchi vositalar
Elektron ishlab chiqarish: nozik mikro-komponentlar, elektron platalar, ulagichlar
Tibbiy asboblar: koronar stentlar, jarrohlik asboblari, mikrosuyuqlik asboblari
Plitalar ishlab chiqarish: an'anaviy usullarni almashtirib, dominant jarayonga aylandi
Xulosa
Asosiy ishlab chiqarish texnologiyasi sifatida lazerni kesish yuqori aniqlik, yuqori samaradorlik va ajoyib moslashuvchanlik kabi kombinatsiyalangan afzalliklari orqali sanoat transformatsiyasini davom ettirmoqda. Bug‘lanish bilan kesishdan-kislorod yordamida kesishgacha va CO₂ lazerlardan tolali lazerlarga qadar uzluksiz texnologik evolyutsiya lazerni kesishning qo‘llanish chegaralarini kengaytirib, kengroq assortimentdagi materiallar va qalinliklarda yuqori-sifatli, samarali ishlov berish imkonini berdi.
