Буридани лазерӣ технологияест, ки лазерро барои бухор кардани мавод истифода мебарад, ки дар натиҷа канори бурида мешавад.Гарчанде ки маъмулан барои барномаҳои истеҳсолии саноатӣ истифода мешавад, ҳоло онро мактабҳо, тиҷорати хурд, меъморӣ ва маҳфилҳо истифода мебаранд.Буридани лазерӣ тавассути роҳнамоии баромади лазери пурқувват одатан тавассути оптика кор мекунад.Оптикаи лазерӣ ва CNC (назорати ададии компютерӣ) барои равона кардани нури лазер ба мавод истифода мешаванд.Лазери тиҷоратӣ барои буридани мавод системаи назорати ҳаракатро барои риояи CNC ё G-коди намунае, ки ба мавод бурида мешавад, истифода мебарад.Нури лазерии мутамарказ ба мавод равона карда мешавад, ки баъдан ё гудохта мешавад, сӯзонда мешавад, бухор мешавад ё тавассути реаксияи газ [1] дамида, канори сатҳи баландсифатро мегузорад.
Таърих
Дар соли 1965 аввалин мошини буридани лазерӣ барои парма кардани сӯрохиҳои алмос истифода бурда шуд.Ин мошин аз ҷониби Маркази тадқиқотии муҳандисии ғарбии электрикӣ сохта шудааст.[3]Дар соли 1967, Бритониё пешрав дар буридани реактивии оксигени лазерӣ барои металлҳо буд.[4]Дар аввали солҳои 1970-ум, ин технология барои буридани титан барои барномаҳои кайҳонӣ ба истеҳсолот ворид карда шуд.Ҳамзамон лазерҳои CO2 барои буридани металлҳои ғайриметаллӣ, ба монанди бофандагӣ мутобиқ карда шуданд, зеро дар он вақт лазерҳои CO2 барои бартараф кардани гармии гармии металлҳо кофӣ набуданд.[5]
Раванд
Буридани лазерии саноатии пӯлод бо дастурҳои буридан тавассути интерфейси CNC барномарезӣ шудааст
Нури лазерӣ одатан бо истифода аз линзаи баландсифат дар минтақаи корӣ равона карда мешавад.Сифати чӯб ба андозаи нуқтаи нигаронидашуда таъсири мустақим дорад.Қисми тангтарини чӯби равонашуда одатан аз диаметри 0,0125 дюйм (0,32 мм) камтар аст.Вобаста аз ғафсии моддӣ, паҳнои канори хурд то 0,004 дюйм (0,10 мм) имконпазир аст.[6]Барои он ки буридан аз ҷои дигар ба ҷуз канор оғоз шавад, пеш аз ҳар буриш сӯрох карда мешавад.Пирсинг одатан нури лазерии пурқувватро дар бар мегирад, ки оҳиста-оҳиста дар мавод сӯрох мекунад, масалан, барои пӯлоди зангногир 0,5-дюймаи ғафс (13 мм) тақрибан 5-15 сония мегирад.
Нурҳои параллели нури когерентӣ аз манбаи лазерӣ аксар вақт дар диапазони диаметри 0,06-0,08 дюйм (1,5-2,0 мм) меафтанд.Ин нур одатан тавассути линза ё оина ба нуқтаи хеле хурди тақрибан 0,001 дюйм (0,025 мм) мутамарказ ва пурзӯр карда мешавад, то нури лазерии хеле пуршиддат эҷод кунад.Барои ноил шудан ба анҷоми ҳамвортарин ҳангоми буридани контур, самти поляризатсияи чӯбро ҳангоми гардиши он дар атрофи порчаи контурӣ бояд гардиш кард.Барои буридани варақ, дарозии фокус одатан 1,5–3 инч (38–76 мм) аст.[7]
Афзалиятҳои буридани лазерӣ нисбат ба буридани механикӣ осонтар кардани коркард ва ифлосшавии ками қисмҳои корро дар бар мегиранд (зеро ягон канори буриш мавҷуд нест, ки метавонад бо мавод олуда шавад ё маводро олуда кунад).Дақиқӣ метавонад беҳтар бошад, зеро нури лазерӣ дар давоми раванд фарсуда намешавад.Инчунин эҳтимоли вайрон кардани маводе, ки бурида мешавад, кам аст, зеро системаҳои лазерӣ минтақаи хурди аз гармӣ таъсиркунанда доранд.[8]Баъзе маводҳоро бо воситаҳои анъанавӣ буридан хеле душвор ё ғайриимкон аст.
Буридани лазерӣ барои металлҳо нисбат ба буридани плазма бартариҳо дорад, ки дақиқтар аст[9] ва ҳангоми буридани варақаҳои металлӣ камтар энергия сарф мекунад;аммо, аксари лазерҳои саноатӣ наметавонанд ғафсии бештари металлро, ки плазма метавонанд бурида шаванд.Мошинҳои нави лазерӣ, ки бо қувваи баландтар кор мекунанд (6000 ватт, дар муқоиса бо рейтинги мошинҳои буриши лазерии 1500 ватт) ба мошинҳои плазма дар қобилияти буридани маводи ғафс наздик мешаванд, аммо арзиши асосии ин мошинҳо нисбат ба плазма хеле баландтар аст. мошинҳои буриш қодир ба буридани маводи ғафс ба монанди табақи пӯлод.[10]
Намудҳо
Буридани лазерии CO2 4000 ватт
Дар буридани лазерӣ се намуди асосии лазерҳо мавҷуданд.Лазери CO2 барои буридан, дилгиркунанда ва кандакорӣ мувофиқ аст.Лазерҳои неодимӣ (Nd) ва неодимӣ yttrium-alluminium-garnet (Nd:YAG) аз ҷиҳати услуб якхелаанд ва танҳо дар татбиқи онҳо фарқ мекунанд.Nd барои дилгиркунанда ва дар он ҷое истифода мешавад, ки энергияи баланд, аммо такрори кам талаб карда мешавад.Лазери Nd:YAG дар ҷойҳое истифода мешавад, ки нерӯи хеле баланд лозим аст ва барои дилгиркунанда ва кандакорӣ.Ҳам CO2 ва ҳам лазерҳои Nd/Nd:YAG метавонанд барои кафшер истифода шаванд.[11]
Одатан лазерҳои CO2 тавассути гузариши ҷараён аз омехтаи газ (DC ҳаяҷоновар) ё бо истифода аз энергияи басомади радио (РБ ҳаяҷоновар) "насос мешаванд".Усули RF навтар аст ва маъмултар шудааст.Азбаски тарҳҳои DC электродҳоро дар дохили холигоҳ талаб мекунанд, онҳо метавонанд бо эрозияи электрод ва пӯшонидани маводи электрод дар зарфҳои шишагӣ ва оптика дучор шаванд.Азбаски резонаторҳои РБ электродҳои беруна доранд, онҳо ба ин мушкилот моил нестанд.Лазерҳои CO2 барои буридани саноатии бисёр маводҳо, аз ҷумла титан, пӯлоди зангногир, пӯлоди ҳалим, алюминий, пластикӣ, чӯб, ҳезум, мум, матоъ ва коғаз истифода мешаванд.Лазерҳои YAG асосан барои буридан ва кашидани металлҳо ва сафолҳо истифода мешаванд.[12]
Илова ба манбаи барқ, намуди ҷараёни газ метавонад ба иҷроиш низ таъсир расонад.Вариантҳои маъмули лазерҳои CO2 ҷараёни босуръати меҳвар, ҷараёни сусти меҳвар, ҷараёни трансверсиалӣ ва плитаро дар бар мегиранд.Дар резонатори ҷараёни босуръати меҳвар омехтаи гази карбон, гелий ва нитроген бо суръати баланд тавассути турбина ё шамолдиҳанда гардиш мекунад.Лазерҳои ҷараёни трансверсиалӣ омехтаи газро бо суръати камтар гардиш мекунанд, ки шамолдиҳандаи соддатарро талаб мекунанд.Резонаторҳои хунукшудаи плита ё диффузия майдони гази статикӣ доранд, ки фишор ё зарфҳои шишагиро талаб намекунад, ки боиси сарфаи турбинаҳои ивазшаванда ва зарфҳои шишагӣ мегардад.
Генератори лазерӣ ва оптикаи беруна (аз ҷумла линзаи фокус) хунуккуниро талаб мекунанд.Вобаста аз андоза ва конфигуратсияи система, гармии партов метавонад тавассути яхдон ё бевосита ба ҳаво интиқол дода шавад.Об як сардкунандаи маъмулан истифодашаванда аст, ки одатан тавассути системаи хунуккунӣ ё гармӣ интиқол дода мешавад.
laser microjet як лазери бо об идорашаванда мебошад, ки дар он нури лазерии импулсӣ ба реактиви обии фишори паст пайваст карда мешавад.Ин барои иҷрои вазифаҳои буриши лазерӣ ҳангоми истифодаи ҳавопаймои обӣ барои роҳнамоии чӯби лазерӣ, ба мисли нахи оптикӣ, тавассути инъикоси умумии дохилӣ истифода мешавад.Бартарии ин дар он аст, ки об инчунин хошокро тоза мекунад ва маводро хунук мекунад.Афзалиятҳои иловагӣ нисбат ба буриши лазерии анъанавии "хушк" суръати баланди буридан, буриши мувозӣ ва буридани ҳамаҷониба мебошанд.[13]
Лазерҳои нахи як намуди лазери ҳолати сахт мебошанд, ки дар саноати буридани металл босуръат меафзояд.Баръакси CO2, технологияи Fiber дар муқоиса бо газ ё моеъ як муҳити сахти фоидаоварро истифода мебарад."Лазери тухмӣ" нури лазерро тавлид мекунад ва сипас дар дохили нахи шиша тақвият дода мешавад.Бо дарозии мавҷи ҳамагӣ 1064 нанометр лазерҳои нахӣ андозаи хеле хурди нуқтаро (дар муқоиса бо CO2 то 100 маротиба хурдтар) ба вуҷуд меоранд, ки онро барои буридани маводи металлии инъикоскунанда беҳтарин мекунад.Ин яке аз бартариҳои асосии нахи дар муқоиса бо CO2 мебошад.[14]
Манфиатҳои буриши нахи лазерӣ иборатанд аз: -
Вақти коркарди зуд.
Кам кардани истеъмоли энергия ва ҳисобҳо - аз ҳисоби самаранокии бештар.
Эътимоднокӣ ва самаранокии бештар - на оптика барои танзим ё ҳамоҳангсозӣ ва на лампаҳои иваз кардан.
Нигоҳдории ҳадди ақал.
Қобилияти коркарди маводи хеле инъикоскунанда ба монанди мис ва мис
Маҳсулнокии баланд - хароҷоти камтари амалиётӣ ба сармоягузории шумо фоидаи бештар меорад.[15]
Усулҳо
Дар буридани лазерҳо усулҳои гуногун мавҷуданд, ки намудҳои гуногун барои буридани маводи гуногун истифода мешаванд.Баъзе аз усулҳо бухоршавӣ, обшавӣ ва зарба, зарбаи обӣ ва сӯхтан, крек кардани фишори гармӣ, скрипинг, буридани хунук ва сӯзондан буридани лазерии устувор мебошанд.
Буридани бухоршавӣ
Ҳангоми буридани бухоршавӣ чӯби нигаронидашуда сатҳи маводро то нуқтаи флеш гарм мекунад ва сӯрохи калидӣ ба вуҷуд меорад.Холаи калидӣ ба афзоиши якбораи азхудкунӣ оварда мерасонад, ки сӯрохиро амиқтар мекунад.Вақте ки сӯрох амиқтар мешавад ва ҷӯшидани мавод, буғи ҳосилшуда деворҳои гудохтаро вайрон мекунад ва сӯрохро боз ҳам васеъ мекунад.Маводи гудохтанашаванда ба монанди ҳезум, карбон ва пластмассаҳои термосетӣ одатан бо ин усул бурида мешаванд.
Гудохта ва зарба занед
Гудохта ва дам кардан ё буридани синтез гази фишори баландро барои шамол додани маводи гудохта аз майдони буридан истифода мебарад, ки ин талаботро ба қувваи барқ хеле кам мекунад.Аввалан мавод то нуқтаи обшавӣ гарм карда мешавад, пас як реактиви газ маводи гудохтаро аз порча берун мекунад ва зарурати минбаъд баланд бардоштани ҳарорати маводро пешгирӣ мекунад.Маводҳое, ки бо ин раванд бурида мешаванд, одатан металлҳо мебошанд.
Крекинги фишори гармӣ
Маводҳои шикаста махсусан ба шикастани гармӣ ҳассос мебошанд, ки ин хусусият дар крекинги фишори гармӣ истифода мешавад.Нуре ба рӯи замин нигаронида шудааст, ки боиси гармидиҳии маҳаллӣ ва васеъшавии гармӣ мегардад.Ин боиси тарқиш ба вуҷуд меояд, ки пас аз он метавонад тавассути ҳаракат додани чӯб роҳнамоӣ карда шавад.Тарқишро бо тартиби м/с ҳаракат кардан мумкин аст.Он одатан дар буридани шиша истифода мешавад.
Буридани пинҳонии вафли кремний
Маълумоти иловагӣ: буридани вафель
Ҷудо кардани микросхемаҳои микроэлектрониро, ки дар истеҳсоли дастгоҳи нимноқилӣ аз пластинкаҳои кремний омода карда шудаанд, метавон тавассути раванди ба истилоҳ буридани пинҳонӣ анҷом дод, ки бо лазери импулси Nd: YAG кор мекунад, ки дарозии мавҷи он (1064 нм) ба электроника хуб мутобиқ аст. фосилаи бандҳои кремний (1,11 эВ ё 1117 нм).
Буридани реактивӣ
Инчунин "буридани гази лазерии устувори сӯзон", "буридани алов" низ номида мешавад.Буридани реактивӣ ба буриши машъали оксиген монанд аст, аммо бо нури лазерӣ ҳамчун манбаи оташ.Аксаран барои буридани пӯлоди карбон дар ғафсӣ аз 1 мм истифода мешавад.Ин равандро барои буридани плитаҳои пӯлоди хеле ғафс бо қувваи нисбатан ками лазер истифода бурдан мумкин аст.
Таҳаммулпазирӣ ва анҷом додани сатҳи
Буридани лазерӣ дорои дақиқии ҷойгиркунии 10 микрометр ва такроршавандагии 5 микрометр мебошад.[иқтибос лозим].
Ноҳамвории стандартӣ Rz бо ғафсии варақ зиёд мешавад, аммо бо қувваи лазер ва суръати буридан кам мешавад.Ҳангоми буридани пӯлоди камкарбон бо қудрати лазерии 800 Вт, ноҳамвории стандартии Rz барои ғафсии варақи 1 мм 10 мкм, барои 3 мм 20 мкм ва барои 6 мм 25 мкм аст.
{\ 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}}}}
Дар куҷо: {\displaystyle S=}S= ғафсӣ варақи пӯлод дар мм;{\displaystyle P=}P= иқтидори лазерӣ дар кВт (баъзе буришҳои лазерии нав иқтидори лазерии 4 кВт доранд);{\displaystyle V=}V= суръати буриш бо метр дар як дақиқа.[16]
Ин раванд қодир аст таҳаммулпазирии хеле наздикро нигоҳ дорад, аксар вақт дар ҳудуди 0,001 дюйм (0,025 мм).Геометрияи қисм ва солимии механикии мошин бо қобилиятҳои таҳаммулпазирӣ алоқамандии зиёд доранд.Андозаи маъмулии сатҳи рӯи натиҷаи буридани нури лазерӣ метавонад аз 125 то 250 микро-дюйм (0,003 мм то 0,006 мм) бошад.[11]
Конфигуратсияҳои мошин
Лазери оптикии парвозкунандаи дугона
Сари лазерии оптикии парвозкунанда
Умуман се конфигуратсияи гуногуни мошинҳои буридани лазерии саноатӣ мавҷуданд: маводи ҳаракаткунанда, гибридӣ ва системаҳои оптикии парвозкунанда.Инҳо ба тарзи интиқол додани нури лазерӣ ба маводе, ки бояд бурида ё коркард карда шаванд, ишора мекунанд.Барои ҳамаи инҳо, меҳварҳои ҳаракат маъмулан меҳвари X ва Y таъин карда мешаванд.Агар сари буриданро идора кардан мумкин бошад, он ҳамчун меҳвари Z таъин карда мешавад.
Лазерҳои маводи ҳаракаткунанда дорои сари буридани статсионарӣ буда, маводро дар зери он ҳаракат мекунанд.Ин усул масофаи доимиро аз генератори лазерӣ то қисмҳои корӣ ва як нуқтаи аз он хориҷ кардани партовҳои буриданро таъмин мекунад.Он оптикаи камтарро талаб мекунад, аммо кӯчонидани порчаи корро талаб мекунад.Ин мошини услубӣ дорои камтарин оптикаи интиқоли чӯб аст, аммо инчунин сусттарин аст.
Лазерҳои гибридӣ ҷадвалеро таъмин мекунанд, ки дар як меҳвар (одатан меҳвари X) ҳаракат мекунанд ва сарро дар меҳвари кӯтоҳтар (Y) ҳаракат мекунанд.Ин ба дарозии доимии роҳи интиқоли чӯб оварда мерасонад, ки нисбат ба мошини оптикии парвозкунанда зиёдтар аст ва метавонад ба системаи соддатари интиқоли чӯб иҷозат диҳад.Ин метавонад боиси кам шудани талафоти нерӯ дар системаи интиқол ва иқтидори бештар дар як ватт нисбат ба мошинҳои оптикии парвозкунанда гардад.
Лазерҳои оптикии парвозкунанда дорои мизи статсионарӣ ва сари буридан (бо нури лазерӣ), ки дар ҳарду андозаҳои уфуқӣ дар болои порчаи кор ҳаракат мекунанд.Буркунакҳои оптикии парвозкунанда дар вақти коркард қисмати корро устувор нигоҳ медоранд ва аксар вақт фишори модиро талаб намекунанд.Массаи ҳаракаткунанда доимӣ аст, бинобар ин ба динамикаи андозаи гуногуни қисмҳои корӣ таъсир намерасонад.Мошинҳои оптикии парвозкунанда навъи тезтарин мебошанд, ки ҳангоми буридани қисмҳои бориктар фоидаовар аст.[17]
Мошинҳои оптикии парвозкунанда бояд баъзе усулҳоро истифода баранд, то дарозии тағирёбии чӯбро аз майдони наздик (наздик ба резонатор) бурида ба майдони дур (дур аз резонатор) бурида гиранд.Усулҳои маъмули идоракунии ин коллиматсия, оптикаи мутобиқшавӣ ё истифодаи меҳвари дарозии доимии чӯбро дар бар мегиранд.
Мошинҳои панҷ ва шаш меҳвар инчунин имкон медиҳанд, ки қисмҳои коркардшударо буриданд.Илова бар ин, усулҳои гуногуни ориентировка кардани нури лазерӣ ба порчаи коркардшуда, нигоҳ доштани масофаи дурусти фокус ва истодагарии сопло ва ғайра мавҷуданд.
Набз
Лазерҳои импулсӣ, ки таркиши пурқуввати энергияро дар муддати кӯтоҳ таъмин мекунанд, дар баъзе равандҳои буридани лазерӣ, махсусан барои сӯрохӣ, ё вақте ки сӯрохиҳои хеле хурд ё суръати хеле пасти буридан лозим аст, хеле самаранок мебошанд, зеро агар нури лазерии доимӣ истифода мешуд, гармӣ метавонад ба нуқтаи обшавии тамоми порчаи буридашаванда расад.
Аксари лазерҳои саноатӣ дорои қобилияти набз ё буридани CW (мавҷи доимӣ) таҳти назорати барномаи NC (назорати ададӣ) мебошанд.
Лазерҳои набзи дукарата як қатор ҷуфтҳои набзиро барои беҳтар кардани суръати тозакунии мавод ва сифати сӯрохҳо истифода мебаранд.Аслан, набзи аввал маводро аз рӯи он хориҷ мекунад ва дуюмаш аз часпидан ба паҳлӯи сӯрох ё буридан ҷилавгирӣ мекунад.[18]
Вақти фиристодан: июн-16-2022