Mae torri laser yn dechnoleg gweithgynhyrchu uwch sy'n defnyddio trawstiau laser dwysedd uchel ar y cyd ag offer CNC i gyflawni prosesu deunydd digyswllt. Mae'r dechnoleg yn olrhain ei tharddiad i 1965, pan gymhwyswyd y peiriant torri laser cyntaf i ddrilio marw diemwnt, gyda'r Deyrnas Unedig yn cyflawni'r torri metelau ocsigen â chymorth laser cyntaf ym 1967. Yn ystod y 1970au, dechreuodd technoleg torri laser dreiddio i'r sector awyrofod, ac yn dilyn mabwysiadu laserau CO₂ yn eang yn y prosesau torri plasma confensiynol 1980.
Fel dull torri thermol, mae torri laser yn cael ei wahaniaethu gan ansawdd torri uwch, effeithlonrwydd uchel, a hyblygrwydd eithriadol, sy'n galluogi cynhyrchu yn amrywio o -swyddi uned unigol i weithgynhyrchu cyfaint uchel.
Egwyddorion Gweithredu
1.1 Cynhyrchu Laser a Nodweddion Pelydr
Mae Laser (Ymhelaethu ar Ysgafn trwy Allyriad Ymbelydredd wedi'i Ysgogi) yn cynhyrchu pelydryn monocromatig hynod gydlynol trwy allyriadau ysgogol. Mae system laser yn cynnwys tair cydran sylfaenol: cyfrwng gweithredol (solid, hylif, neu nwy), ffynhonnell ynni (mecanwaith pwmpio), a resonator optegol. Pan fydd y cyfrwng gweithredol yn cael ei egni, mae'n allyrru ffotonau; mae'r cyseinydd yn adlewyrchu'r ffotonau hyn yn ôl ac ymlaen drwy'r cyfrwng, gan chwyddo ac alinio'r tonnau golau i gynhyrchu pelydr laser dwysedd uchel yn y pen draw.
Mae trawstiau laser yn wahanol i olau cyffredin mewn sawl agwedd hanfodol: dwysedd uchel, ystod amledd hynod gul (monochromaticity), gwrthdaro sydyn, a chydlyniad uchel.
1.2 Mecanwaith Torri Corfforol
Mae'r broses torri laser yn cynnwys dwy weithred ar yr un pryd:
Gwresogi Deunydd a Thrawsnewid Cam: Mae pelydr laser dwysedd uchel â ffocws yn arbelydru arwyneb y gweithle, gan achosi i'r ardal arbelydredig brofi tymheredd cynyddol cyflym, toddi'n gyflym, anweddu, abladu neu danio'r deunydd.
Alldafliad Toddwch: Mae nwy cymorth cyflymder uchel, cyfechelog â'r trawst, yn chwythu'r deunydd tawdd o'r cwrff, gan wahanu deunyddiau. Mae'r llif nwy hwn ar yr un pryd yn amddiffyn yr opteg ffocysu rhag halogiad anwedd a spatter.
1.3 Paramedrau Manwl a Phroses
Mae torri laser yn cyflawni cywirdeb dimensiwn o ± 0.05mm, lled kerf o 0.10-0.20mm, a garwder arwyneb yn ôl trefn degau o ficronau. Mae paramedrau allweddol sy'n dylanwadu ar ansawdd toriad yn cynnwys:
Pŵer laser a dwysedd pŵer: Darganfyddwch drwch deunydd cyraeddadwy a chyflymder torri
Lleoliad ffocal y trawst: Yn effeithio ar led a fertigolrwydd y kerf
Cynorthwyo'r math o nwy a'r pwysau: Yn pennu effeithlonrwydd alldaflu toddi
Diamedr ffroenell: Yn nodweddiadol yn amrywio o 0.8mm i 3mm, wedi'i ddewis yn seiliedig ar ddeunydd a thrwch
Mae'n werth nodi bod deunyddiau adlewyrchol iawn fel copr ac alwminiwm yn arddangos cyfraddau amsugno hynod o isel ar gyfer tonfeddi laser penodol, gan gyflwyno heriau prosesu sylweddol.
Dosbarthiadau Proses Sylfaenol a Nodweddion Technegol
Mae prosesau torri laser yn cael eu categoreiddio yn bedwar prif fath yn seiliedig ar fecanweithiau tynnu deunydd:
2.1 Torri Vaporization Laser
Mae pelydr laser dwysedd ynni uchel yn cynhesu'r darn gwaith, gan gyrraedd berwbwynt y deunydd yn gyflym ac achosi anweddiad uniongyrchol. Mae'r alldafliad anwedd cyflymder uchel-ar yr un pryd yn ffurfio'r kerf.
Power density requirement: Typically >10⁸ W/cm²
Deunyddiau cymwys: Metelau hynod denau a deunyddiau anfetelaidd (papur, ffabrig, pren, plastigion, rwber, ac ati)
Nodweddion: Galw uchel am ynni; addas ar gyfer ceisiadau sy'n gofyn am osgoi gweddillion tawdd
2.2 Torri Toddi Laser
Mae gwresogi laser yn toddi'r defnydd, ac mae nwy cymorth nad yw'n ocsideiddio (Ar, He, N₂, ac ati) yn diarddel y metel tawdd trwy bwysedd uchel i ffurfio'r kerf.
Effeithlonrwydd ynni: Dim ond 1/10 o egni torri anwedd sydd ei angen
Deunyddiau sy'n gymwys: dur di-staen, titaniwm, alwminiwm a'u aloion-deunyddiau sy'n gallu gwrthsefyll ocsidiad neu fetelau adweithiol
Mantais y broses: Yn cynhyrchu ocsid-ymylon torri rhydd gydag ansawdd ymyl uchel
2.3 Torri Ocsigen â Laser (Torri Fflam)
Yn debyg i dorri oxyacetylene, mae'r broses hon yn defnyddio'r laser fel ffynhonnell wres i gynhesu ymlaen llaw ac ocsigen fel y nwy torri. Mae'r ocsigen yn adweithio'n ecsothermig â'r metel, tra'n chwythu ocsidau tawdd allan ar yr un pryd.
Effeithlonrwydd ynni: Dim ond 1/2 yr egni o dorri toddi sydd ei angen; mae cyflymder torri yn sylweddol uwch na'r ddau vaporization a thorri toddi
Deunyddiau cymwys: Dur carbon, dur titaniwm, a duroedd wedi'u trin â gwres-metelau sy'n agored i ocsidiad
Cyfyngiadau proses: kerf ehangach, parth yr effeithir arno gan wres mwy, tueddiad i losgi cornel, ac ansawdd ymyl cymharol is
2.4 Sgriw â Laser a Thorasgwrn Rheoledig
Mae sgribio laser yn defnyddio laser dwysedd ynni uchel i sganio wyneb deunyddiau brau, gan anweddu rhigol fas trwy anweddiad thermol, ac yna grym mecanyddol i dorri'r deunydd ar hyd y rhigol. Mae toriad wedi'i reoli yn defnyddio'r graddiant thermol serth a gynhyrchir gan rocio laser i greu straen thermol lleol yn y deunydd brau, gan achosi gwahaniad ar hyd y rhigol.
Deunyddiau sy'n gymwys: Cerameg, lled-ddargludyddion, a deunyddiau brau eraill
Laserau nodweddiadol: Q{0}}lasers wedi'u newid, laserau CO₂
Parthau Cais a Gwerth y Diwydiant
Mae technoleg torri laser wedi treiddio i sawl sector diwydiannol critigol:
Gweithgynhyrchu Modurol: Fframiau'r corff, cydrannau bagiau aer, paneli mewnol
Awyrofod: Cydrannau injan, dwythellau aloi titaniwm, stiffeners croen fuselage
Gweithgynhyrchu Electroneg:-cydrannau micro manwl, byrddau cylched, cysylltwyr
Dyfeisiau Meddygol: stentiau coronaidd, offer llawfeddygol, dyfeisiau microhylif
Gwneuthuriad Metel Llen: Wedi dod yn brif broses, gan ddisodli dulliau confensiynol
Casgliad
Fel technoleg gweithgynhyrchu craidd, mae torri laser yn parhau i yrru trawsnewid diwydiannol trwy ei fanteision cyfun o gywirdeb uchel, effeithlonrwydd uchel, a hyblygrwydd eithriadol. O dorri anweddiad i dorri â chymorth ocsigen, ac o laserau CO₂ i laserau ffibr, mae esblygiad technolegol parhaus wedi ehangu ffiniau cymhwyso torri laser, gan alluogi-prosesu effeithlon o ansawdd uchel ar draws ystod ehangach o ddeunyddiau a thrwch.
