Kopš pirmās pielietošanas rūpnieciskajā ražošanā 1970. gados lāzergriešana ir kļuvusi par vienu no svarīgākajām termiskās griešanas tehnoloģijām mūsdienu materiālu apstrādē. Tās pielietojums aptver plašu materiālu klāstu, tostarptitāna sakausējumi, plastmasa, stikls, keramika, pusvadītāji, tekstilizstrādājumi, koks un papīrs, un tam ir neaizvietojama loma daudzās nozarēs, piemēram, automobiļu, kosmosa, elektronikas un vieglā rūpniecībā.
I. Procesa pamatprincipi
Lāzergriešanas pamatprocess ir šāds: liela{0}}jaudas-blīvuma fokusēts lāzera stars tiek vērsts uz apstrādājamās detaļas virsmu. Materiāls apstarotajā zonā ātri absorbē gaismas enerģiju un pārvērš to siltumenerģijā, izraisot strauju temperatūras paaugstināšanos līdz kušanas temperatūrai vai pat viršanas temperatūrai, kā rezultātā notiek materiāla lokāla kušana vai iztvaikošana. Kad lāzera stars iekļūst apstrādājamā detaļā, griešanas process sākas nopietni-staris pārvietojas pa iepriekš iestatītu kontūru, nepārtraukti izkausējot materiālu pa atdalāmo ceļu. Tajā pašā laikā griezumā ar noteiktu spiedienu tiek iepūsta palīggāze (parasti saspiests gaiss vai īpaša procesa gāze), lai nekavējoties noņemtu izkausēto materiālu, veidojot šauru spraugu starp griezto gabalu un pamatmateriālu, kas ir aptuveni vienāda platumā ar fokusētā lāzera punkta diametru, tādējādi panākot precīzu atdalīšanu.
II. Galvenās procesu kategorijas un tehniskās īpašības
Pamatojoties uz palīggāzes veidu un materiāla noņemšanas mehānismu, lāzergriešanu var klasificēt šādos standarta procesa režīmos. (1) Griešana ar liesmu Griešana ar liesmu ir standarta process zema-oglekļa tērauda apstrādei. Šajā procesā kā palīggāzi izmanto skābekli ar spiedienu līdz 6 bāriem. Tā pamatmehānisms ir šāds: pēc tam, kad lāzera stars sakarsē metālu līdz aizdegšanās punktam, skābeklis spēcīgi reaģē ar augstas temperatūras metālu, oksidējoties (ti, sadegot). Šī reakcija atbrīvo lielu daudzumu ķīmiskās enerģijas (līdz pat piecām reizēm vairāk nekā paša lāzera enerģija), un kopā ar lāzera staru šī enerģija atvieglo gan kušanu, gan materiāla noņemšanu. Šis "termoķīmiskās reakcijas un lāzera sildīšanas" sinerģiskais efekts nodrošina liesmas griešanas efektivitāti un izmaksu lietderības priekšrocības bieza-plākšņu-oglekļa tērauda apstrādē.
(2) Kodolgriešana Kodolgriešana ir viens no visplašāk izmantotajiem metāla griešanas procesiem, un tā ir piemērota arī kausējamiem nemetāliskiem materiāliem, piemēram, keramikai. Šajā procesā kā palīggāzi izmanto slāpekli vai argonu ar spiediena diapazonu no 2 līdz 20 bāriem. Gan slāpeklis, gan argons ir inertas gāzes; griešanas laikā tie ķīmiski nereaģē ar izkausētu metālu, bet vienkārši izmanto fizisku pūšanas spēku, lai izkausētu materiālu no griezuma. Tajā pašā laikā inertā gāze veido aizsargājošu atmosfēru pie griešanas malas, efektīvi novēršot oksidēšanos, ko izraisa saskare starp augstas temperatūras zonu un gaisu, tādējādi radot tīru, bez skalas{8}}griezuma virsmu.
(3) Griešana ar saspiestu gaisu Plānu lokšņu materiālu apstrādei saspiestu gaisu var izmantot tieši kā griešanas gāzes avotu. Gāzes spiediens parasti ir iestatīts uz 5–6 bāriem, kas ir pietiekami, lai efektīvi izpūstu izkusušo materiālu no griezuma. Tā kā aptuveni 78% gaisa ir slāpeklis, tā griešanas mehānisms būtībā ir tāds pats kā kausēšanas griešanas mehānisms; tomēr gaisā esošais skābeklis noteiktos apstākļos var izraisīt nelielu oksidēšanos. Tāpēc šis process galvenokārt tiek izmantots plānām-loksnēm, kur oksidācijas prasības nav stingras, piedāvājot gan izmaksu, gan ērtības priekšrocības.
(4) Plazmas-Palīdzēta griešana Ja procesa parametri ir pareizi saskaņoti, kausēšanas griešanas procesā var izveidoties plazmas mākonis-, kas sastāv no jonizētiem metāla tvaikiem un griešanas gāzes-. Šis plazmas mākonis efektīvi absorbē enerģiju no CO₂ lāzera stara un atkārtoti{5}}izstaro to uz sagataves virsmu, ļaujot materiāla iekšpusei pievienot vairāk enerģijas un paātrina kušanas procesu, tādējādi ievērojami palielinot griešanas ātrumu. Šī iemesla dēļ process tiek dēvēts arī par ātrdarbīgu-plazmas griešanu. Jāņem vērā, ka plazmas mākonis ir caurspīdīgs pret cietvielu lāzeriem (piemēram, šķiedru lāzeriem) un nevar uzlabot enerģijas savienojumu; tāpēc šis process ir piemērojams tikai CO₂ lāzeriem.
(5) Iztvaikošanas griešana: iztvaikošanas griešana nodrošina atdalīšanu, tieši sublimējot materiālu, tādējādi samazinot siltuma -ietekmēto zonu. Materiāliem ar zemu iztvaikošanas siltumu un augstu absorbcijas ātrumu (piemēram, plānām plastmasas plēvēm, kokam, papīram, putām un citiem ne{3}}kausētiem materiāliem) tīru iztvaikošanas griešanu var panākt, izmantojot nepārtrauktu -viļņu CO₂ lāzeru. Ultraīso-impulsu lāzeru ieviešana (pikosekundes un femtosekundes līmeņi) ir paplašinājusi iztvaikošanas griešanu metālisku materiālu jomā. Mehānisms ir šāds: ultraīso impulsu ārkārtīgi īsā ilguma dēļ metālā esošie brīvie elektroni ātri absorbē lāzera enerģiju un strauji uzsilst; materiāls sublimējas tieši pirms siltumu var pārnest uz apkārtējo kristāla režģi. Šis process neietver kušanu, bez atslāņošanās un būtiskas siltuma ietekmētās zonas, panākot “auksto apstrādi” šī termina patiesajā nozīmē. Tas ir īpaši piemērots precīzu komponentu un siltumjutīgu materiālu mikroapstrādei.
IV. Secinājums
Lāzergriešanas tehnoloģiju daudzveidīgie procesa ceļi nodrošina precīzus risinājumus apstrādes scenārijiem, kas saistīti ar dažādiem materiāliem, biezumiem un kvalitātes prasībām. No griešanas ar liesmu, kurā dominē termoķīmiskās reakcijas, līdz kausēšanai, izmantojot aizsardzību pret inertu gāzi, un līdz iztvaikošanas griešanai, ko darbina ultraīsi impulsi, katrs process atbilst atšķirīgiem fiziskiem mehānismiem un pielietojuma robežām. Dziļa izpratne par būtiskām attiecībām starp šīm klasifikācijām un parametriem ir priekšnoteikums, lai optimizētu griešanas kvalitāti un uzlabotu apstrādes efektivitāti, un tas arī kalpo par pamatu lāzera ražošanas tehnoloģiju virzībai uz lielāku precizitāti un efektivitāti.
E{0}}pasts:garychen3215@hotmail.com
Adrese: Nr.35, Baoti Rd, Baoji pilsēta, Shaanxi province, Ķīna
Kontaktpersona: Gerijs Čens
Tālrunis: +86-917-8883215
Mobilais/WhatsApp: +86 13092900605
