Что такое обработка лазерным лучом? - Типы и работа

Что такое лазерная обработка?

Обработка лазерным лучом (LBM) — это форма обработки, в которой используется тепло, направляемое лазерным лучом. Этот процесс использует тепловую энергию для удаления материала с металлических или неметаллических поверхностей. Высокочастотный монохроматический свет будет падать на поверхность, после чего происходит нагрев, плавление и испарение материала из-за падения фотонов.

Лазерная обработка лучше всего подходит для хрупких материалов с низкой электропроводностью, но ее можно использовать и для большинства материалов.

Обработка лазерным лучом может выполняться на стекле без плавления поверхности. В светочувствительном стекле лазер изменяет химическую структуру стекла, что позволяет выборочно травить его. Стекло также называют фотообрабатываемым стеклом.

Преимущество стекла, поддающегося фотообработке, заключается в том, что оно позволяет создавать точно вертикальные стенки, а нативное стекло подходит для многих биологических применений, таких как субстраты для генетического анализа.

Определение обработки лазерным лучом

Лазерная обработка — это нетрадиционный метод обработки, при котором операция выполняется с помощью лазерного излучения. Лазерный луч имеет максимальные температурные воздействия на заготовку; из-за высокой температуры заготовка плавится. В процессе использовалась тепловая энергия для удаления материала с металлической поверхности.

Типы лазеров

Существует множество различных типов лазеров, включая газовые, твердотельные лазеры и эксимерные.

Некоторые из наиболее часто используемых газов состоят из; He-Ne, Ar и углекислотный лазер.

Твердотельные лазеры разрабатываются путем легирования редкого элемента в различные исходные материалы. В отличие от газовых лазеров, твердотельные лазеры оптически накачиваются лампами-вспышками или дуговыми лампами. Рубин является одним из часто используемых исходных материалов в лазерах этого типа.

Рубиновый лазер — это тип твердотельного лазера, лазерная среда которого представляет собой синтетический кристалл рубина. Синтетический рубиновый стержень подвергается оптической накачке с помощью ксеноновой лампы-вспышки, прежде чем он используется в качестве активной лазерной среды.

YAG — это аббревиатура иттрий-алюминиевого граната, который представляет собой кристаллы, используемые в твердотельных лазерах, в то время как Nd:YAG относится к кристаллам иттрий-алюминиевого граната, легированного неодимом, которые используются в твердотельных лазерах в качестве лазерного посредника.

YAG-лазеры излучают световые волны с высокой энергией. Nd:стекло – это усиливающая среда с примесью неодима, изготовленная из силикатных или фосфатных материалов, которые используются в волоконных лазерах.

Части лазерной обработки

1. Источник питания

Для лазера требуется высокое напряжение. В систему подается питание для выхода электрона. При подаче питания электрон переходит в возбужденное состояние, то есть готов к работе.

2. Лампы-вспышки

Лампы-вспышки используются для получения белого и когерентного света в течение очень короткого времени.

3. Конденсатор

В общем, работу конденсатора мы знаем, он используется для накопления и высвобождения заряда. Здесь он используется в процессе перепрошивки.

4. Отражающее зеркало

Здесь используется отражающее зеркало, чтобы отражать свет непосредственно на заготовку. Он бывает двух типов:внутренний и внешний.

5. Объектив

Линзы предоставляются здесь для целей зрения. Он показывает изображение в большем размере, чтобы можно было легко выполнить операцию над данной меткой заготовки.

6. Заготовка

Заготовка подобна объекту, в котором должна выполняться операция. Например, если тело нуждалось в какой-либо лазерной операции, то мы являемся заготовкой для этой машины, так же, как и при производстве объектов, которые необходимо просверлить или просверлить, лазерная машина выполнила операцию.

Принцип работы лазерной обработки

В этом процессе лазерный луч называется монохроматическим светом, который фокусируется на обрабатываемой детали с помощью линзы, чтобы обеспечить чрезвычайно высокую плотность энергии для плавления и испарения любого материала.

Лазерный кристалл (рубин) имеет форму цилиндра, как показано на рисунке или схеме выше, с плоскими отражающими концами, которые помещены в катушку лампы-вспышки мощностью около 1000 Вт.

Вспышка моделируется с помощью высокоинтенсивного белого света ксенона. Кристалл возбуждается и излучает лазерный луч, который фокусируется на заготовке с помощью линзы.

Создаваемый пучок чрезвычайно узок и может быть сфокусирован в точечную область с плотностью мощности 1000 кВт/см2. При этом выделяется большое количество тепла, а часть металла плавится и испаряется.

Применения обработки лазерным лучом

Лазеры можно использовать для сварки, наплавки, маркировки, обработки поверхности, сверления и резки, а также для других производственных процессов. Он используется в автомобильной, судостроительной, аэрокосмической, сталелитейной, электронной и медицинской промышленности для точной обработки сложных деталей.

Преимуществом лазерной сварки является возможность сварки со скоростью до 100 мм/с, а также возможность сваривать разнородные металлы. Лазерная наплавка используется для покрытия дешевых или слабых деталей более твердым материалом с целью улучшения качества поверхности. Сверление и резка с помощью лазера выгодны тем, что режущий инструмент практически не изнашивается, поскольку отсутствует контакт, который может привести к повреждению.

Фрезерование с помощью лазера — это трехмерный процесс, для которого требуются два лазера, но при этом резко сокращаются затраты на механическую обработку деталей. Лазеры можно использовать для изменения свойств поверхности заготовки.

Применение обработки лазерным лучом варьируется в зависимости от отрасли. В легкой промышленности станок используется для гравировки и сверления других металлов. В электронной промышленности обработка лазерным лучом используется для зачистки проводов и схем. В медицинской промышленности он используется для косметической хирургии и удаления волос.

Преимущества лазерной обработки

• Поскольку лучи лазерного луча монохроматичны и параллельны (т. е. с нулевым периодом), его можно сфокусировать до небольшого диаметра и произвести мощность до 100 МВт на квадратный миллиметр площади.
• Лазерная обработка позволяет гравировать или резать почти все материалы, в то время как традиционные методы резки неэффективны.
• Существует несколько типов лазеров, каждый из которых предназначен для разных целей.
• Стоимость обслуживания лазеров умеренно низкая из-за низкой скорости износа, поскольку между инструментом и заготовкой отсутствует физический контакт.
• Обработка, обеспечиваемая лазерными лучами, отличается высокой точностью, и большинство этих процессов не требуют дополнительной отделки.
• Лазерные лучи можно сочетать с газами, чтобы повысить эффективность процесса резки, минимизировать окисление поверхностей и/или защитить поверхность заготовки от расплавленного или испарившегося материала.

Недостатки обработки лазерным лучом

• Первоначальная стоимость приобретения лазерного луча умеренно высока. Существует множество аксессуаров, которые помогают в процессе обработки, и, поскольку большинство этих аксессуаров так же важны, как и сам лазерный луч, первоначальные затраты на обработку возрастают еще больше.
• Обработка и техническое обслуживание механической обработки требуют высококвалифицированных специалистов. Работа с лазерным лучом является сравнительно технической задачей, и могут потребоваться услуги эксперта.
• Лазерные лучи не предназначены для производства массовых металлических процессов.
• Лазерная обработка требует много энергии.
• Глубокие пропилы затруднительны для заготовок с высокой температурой плавления и обычно вызывают конусность.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое лазерная обработка?

Обработка лазерным лучом (LBM) — это форма обработки, в которой используется тепло, направляемое лазерным лучом. В этом процессе используется тепловая энергия для удаления материала с металлических или неметаллических поверхностей.

В чем преимущество лазерной обработки?

Основными преимуществами обработки лазерным лучом являются простота автоматизации для сложных схем резки, отсутствие износа и поломки инструмента, возможность резки под малыми углами и высокая скорость резки. Поскольку это бесконтактный процесс, передача энергии между лазером и материалом происходит посредством облучения.

Какой лазер используется для лазерной обработки?

Типы лазеров, используемых для обработки лазерным лучом:газовые лазеры, такие как CO2 и эксимерные лазеры, а также твердотельные лазеры, такие как лазеры Nd:YAG и YAG и фемтосекундные лазеры, являются одними из самых популярных лазеров.

Каков принцип обработки лазерным лучом?

Фокусируется на заготовке, чтобы механизировать этот лазерный луч. Когда лазерный луч попадает на поверхности В/П, тепловая энергия лазерного луча передается поверхностям В/П. Он нагревается, плавится, испаряется и в конечном итоге превращает материал в заготовку.

Каковы характеристики лазерного луча?

В главе 1 было указано, что наиболее характерными свойствами лазерных лучей являются (i) монохроматичность, (ii) когерентность (пространственная и временная), (iii) направленность, (iv) яркость.

Какой лазерный материал используется в процессе LBM?

Существует ряд типов лазеров, разработанных в категории твердотельных, в которых Nd:YAG в основном используется для приложений LBM. Твердотельные лазеры, такие как Nd:YAG, рубин и Nd-стекло, широко используются для обработки металлических материалов. Лазеры Nd:YAG также можно использовать для обработки керамических материалов.

Что такое лазерное производство?

Лазерное производство в настоящее время применяется во многих отраслях промышленности для обработки различных материалов, от керамики до полимеров и вплоть до металлов. Достижения в области лазерных технологий позволили обрабатывать лазером практически любой материал с беспрецедентной точностью и эффективностью.

Требуется ли вакуум для обработки лазерным лучом на протяжении всей операции?

Объяснение:Обработка лазерным лучом более универсальна и может использоваться как для металлов, так и для неметаллов. Он не требует вакуумной среды. Объяснение:В процессе обработки лазерным лучом зона термического влияния имеет меньшую площадь по сравнению с другими нетрадиционными процессами обработки.

Какие бывают лазеры?

В зависимости от усиливающей среды лазеры делятся на пять основных типов:

• Газовые лазеры.
• Твердотельные лазеры.
• Волоконные лазеры.
• Жидкостные лазеры (лазеры на красителях)
• Полупроводниковые лазеры (лазерные диоды)

Каковы основные свойства и применение лазерных лучей?

Лазер — это устройство, которое излучает высококонцентрированный узкий пучок света, который усиливается за счет стимулированного излучения. Лазеры обладают тремя свойствами:когерентностью, коллимацией и монохроматическими свойствами. Эти три свойства лазеров создают небольшую фокусную точку высокой мощности.

Какие материалы можно обрабатывать с помощью лазерного луча?

Обработка лазерным лучом не зависит от электропроводности заготовки. Он может обрабатывать широкий спектр материалов от пластика до алмазов. Лазерная обработка обеспечивает широкий спектр методов обработки материалов, включая сверление, резку, нарезание канавок, разметку, маркировку, очистку и токарную обработку и т. д.

Почему лазерную обработку нельзя использовать для больших отверстий?

Лазерное излучение, превышающее определенную плотность мощности, вызывает плавление и испарение материала и выброс твердых частиц. С увеличением диаметра и глубины отверстия выбрасываемые твердые частицы плавятся и оседают на стенках и дне отверстий, поэтому не подходят для глубокого сверления.

Каковы эксплуатационные расходы станков, используемых для лазерной обработки?

Обработка выполняется очень быстро, а время настройки при обработке лазерным лучом экономно.

Каковы эксплуатационные расходы станков, используемых при обработке лазерным лучом?

Эксплуатационные расходы машин в LBM низкие, но стоимость самого оборудования высока.

Что делает лазерная технология?

Лазерные устройства используют свет для хранения, передачи или печати изображений и текста; они также используются в широком спектре других приложений, включая хирургию и вооружение. Когерентное излучение лазера придает ему особую силу.

Что такое инверсия населённостей при обработке лазерным лучом?

• Для лазерного действия популяция атомов в. более высокое энергетическое состояние должно быть увеличено. Процесс увеличения населенности более высокого энергетического уровня, т.е. превращение N2> N1, называется инверсией населенностей.
• Метод достижения инверсии населенностей. называется накачкой.

Какие области применения лазерной обработки?

Приложения. Лазеры можно использовать для сварки, наплавки, маркировки, обработки поверхности, сверления и резки, а также для других производственных процессов. Он используется в автомобильной, судостроительной, аэрокосмической, сталелитейной, электронной и медицинской промышленности для точной обработки сложных деталей.

Используется ли электронный луч в лазерной обработке?

Высокоинтенсивный пучок сфокусированных электронов используется для подачи тепла для удаления материала. Лазерный луч высокой интенсивности (когерентные фотоны) используется для подачи тепла для удаления материала.

Кто изобрел лазерный луч?

Теодор Мейман из Hughes Research Laboratories с первым работающим лазером. Теодор Майман разработал первый действующий лазер в исследовательской лаборатории Хьюза в 1960 году, а его статья с описанием работы первого лазера была опубликована в журнале Nature три месяца спустя.

Что такое лазер класса 3?

Лазеры класса 3 — это лазеры средней мощности или лазерные системы, требующие мер контроля для предотвращения просмотра прямого луча. Меры контроля направлены на предотвращение воздействия на глаза первичного или зеркально отраженного луча.

Является ли LBM ограничением?

LBM применим только для тонких срезов и там, где удаляется небольшое количество материала. Сложно контролировать размер отверстия. Просверленные отверстия могут иметь небольшую конусность, поэтому они не подходят для больших отверстий.

Когда был изобретен лазерный луч?

Декабрь 1958 года:изобретение лазера. Время от времени происходят научные прорывы, оказывающие революционное влияние на повседневную жизнь. Одним из примеров этого является изобретение лазера, что означает усиление света за счет стимулированного излучения.

Могут ли лазеры резать металл?

Лазеры могут резать многие материалы и обычно используются для обработки нескольких типов металлов, в частности углеродистой стали, низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали, стальных сплавов и алюминия.