Обработка лазерным лучом:определение, принцип работы и применение

Лазерная обработка это нетрадиционный процесс механической обработки, при котором металл с заготовки удаляется за счет тепловой энергии. Этот процесс широко используется в промышленности, особенно для хрупких материалов с низкой электропроводностью. Давайте узнаем больше о лазерной обработке в этой статье с принципом работы и приложениями.

Но прежде чем мы узнаем больше об обработке лазерным лучом, нам нужно узнать о лазере и его типах.

Что такое лазер?

Полная форма лазера — это усиление света за счет стимулированного излучения. . Лазер — это устройство, излучающее свет в процессе оптического усиления, основанного на стимулированном излучении электромагнитного излучения. . Основное различие между обычным источником света и лазером заключается в когерентности, направленности, монохроматичности и высокой интенсивности.

Нормальный свет имеет разную длину волны и интенсивность. Вот почему фотоны, испускаемые обычным источником света, распространяются по большой площади поверхности, поэтому он некогерентный.

В отличие от обычного света, световые волны лазера имеют одинаковую длину волны и интенсивность. Вот почему свет, излучаемый лазером, называется монохромным светом.

Свет, излучаемый лазером, может быть очень узким и фокусироваться на очень небольшой области с высокой интенсивностью. То есть больше энергии концентрируется на небольшой площади, заставляя заготовку нагреваться и расплавлять поверхность.

Лазер используется в различных операциях механической обработки, приводах оптических дисков, фотопринтерах, сканерах штрих-кодов, автомобильных фарах и т. д.

Типы лазера

Существует три типа лазеров, основанных на носителе, который используется для производства лазера.

• Газовые лазеры
• Твердотельные лазеры
• Жидкие лазеры

Laser Beam Machining использует твердотельный лазер под названием Rubi Crystal для генерации лазерного луча.

Что такое лазерная обработка?

Обработка лазерным лучом — это процесс обработки, при котором высокоинтенсивный лазерный свет фокусируется на небольшой площади заготовки, в результате чего эта область плавится из-за сильного нагрева, а затем испаряется для удаления материала. Лазерная обработка использует тепловую энергию для удаления материала с заготовки.

Обработка лазерным лучом может использоваться в металлических и неметаллических заготовках. Он специально используется для очень хрупких материалов, где традиционная обработка не может быть использована. Кроме того, когда вам нужно создать крошечные формы или вырезы на заготовке, которые не могут быть выполнены при традиционной обработке, на помощь приходит лазерная обработка.

Принцип работы лазерной обработки

Лазерный луч излучает монохромный свет, чтобы сфокусироваться на очень небольшой площади заготовки. Из-за меньшей площади поверхности и высокой интенсивности лазера выделялось сильное тепло. Это тепло заставляет металл плавиться, и в конечном итоге расплавленный металл испаряется. Это основной принцип работы процесса обработки лазерным лучом. Теперь давайте подробно изучим принцип работы.

Как вы можете видеть на изображении, лазерная среда цилиндрического рубинового кристалла с двумя плоскими отражающими средами помещена в катушку ламп-вспышек мощностью около 1000 Вт. Лампа-вспышка излучает интенсивный белый свет, который возбуждает кристаллы для создания лазерного луча, предназначенного для фокусировки на области заготовки с помощью линзы.

Создаваемый лазерный луч имеет плотность мощности около 1000 кВт/см2. Из-за такой высокой плотности мощности выделяется тепло, которое расплавляет поверхность заготовки.

Ключевые компоненты лазерного луча

Вот несколько ключевых компонентов типичного лазерного станка.

• Электропитание
• Лампа-вспышка
• Конденсатор
• Лазерная среда
• Отражающее зеркало
• Объектив

Источник питания

Как следует из названия, блок питания подает питание на лампу-вспышку, чтобы она излучала свет для возбуждения электрона с нижнего уровня на более высокий уровень в лазерной среде.

Лампа-вспышка

Лампа-вспышка используется для подачи высокоинтенсивного белого когерентного света на лазерную разрядную трубку/лазерный материал, который в конечном итоге возбуждает электрон

Конденсатор

Конденсатор используется при обработке лазерным лучом для работы лампы-вспышки в импульсном режиме, поскольку мы знаем, что основная задача конденсатора заключается в накоплении заряда и освобождении при необходимости.

Лазерная среда / Лазерная разрядная трубка

При обработке лазерным лучом используются кристаллы рубина. Когда лампа-вспышка излучает свет, она испускает фотоны света, содержащие энергию, а кристалл рубина поглощает этот фотон света.

Отражающее зеркало

При обработке лазерным лучом используются два типа отражающих зеркал. Один на 100% отражающий, а другой частично отражающий. Лазерный луч проходит через частично отражающее зеркало.

Объектив

Линза используется для фокусировки лазерного луча на заданную область заготовки.

Преимущества лазерной обработки

• Очень полезно для обработки хрупких материалов.
• Можно использовать для металлов и неметаллов.
• Нет контакта между инструментом и заготовкой
• Не требуется механическая работа
• Во время процесса никакие механические свойства не изменяются.
• Может создавать элементы в областях, недоступных другим инструментам обработки
• Способность создавать очень точные функции.

Недостатки лазерной обработки

• Стоимость первоначальной настройки высока.
• Требуется обученный специалист
• Низкая производительность
• Короткий срок службы лампы-вспышки
• Требуется очень много энергии
• Низкая скорость съема материала
• Очень высокая стоимость обслуживания

Применение обработки лазерным лучом

• Лазерная обработка используется почти во всех секторах для производства точных и сложных деталей, которые имеют решающее значение для функциональности продукта.
• Он используется в медицине для удаления волос и косметической хирургии.
• Очень популярен при массовой макрообработке.
• Используется для обработки небольших отверстий, недоступных для традиционных станков.
• Сложная сварка непроводящих и тугоплавких материалов.

Заключение

Это все, что у нас есть в этой статье. Я надеюсь, что вы получили четкое представление о лазерной обработке. Я понимаю, что в этой статье представлены только основы обработки лазерным лучом. Но все же, если у вас есть вопросы или вопросы, пишите в комментариях, и я с радостью отвечу.

Вам также может быть интересно прочитать:Что такое абразивно-струйная обработка

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое обработка лазерным лучом?

Лазерная обработка — это нетрадиционный процесс обработки, при котором лазерный луч фокусируется на определенной области заготовки, расплавляя и испаряя ее для удаления материала

Что такое ЛАЗЕР?

Усиление света путем имитации излучения излучения