01 Εισαγωγή.
Από την εισαγωγή της στη δεκαετία του 1960, η τεχνολογία λέιζερ έχει εξελιχθεί γρήγορα σε βασικό εργαλείο στη βιομηχανική κατασκευή λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητάς της, της καλής κατευθυντικότητας και της δυνατότητας ελέγχου. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους μηχανικής επεξεργασίας, η επεξεργασία λέιζερ έχει τα σημαντικά πλεονεκτήματα της μη επαφής, της υψηλής ακρίβειας, του υψηλού βαθμού αυτοματισμού κ.λπ. Χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική κατασκευή, όπως η κοπή υλικών, η συγκόλληση, η σήμανση, η διάτρηση και η κατασκευή προσθέτων. Σύμφωνα με τον τύπο του λέιζερ και τα χαρακτηριστικά της διεργασίας του, η βιομηχανική επεξεργασία λέιζερ χωρίζεται κυρίως σε τρεις κατηγορίες: κοπή με λέιζερ, συγκόλληση με λέιζερ και κατασκευή πρόσθετων λέιζερ, καθεμία από τις οποίες έχει το δικό της μοναδικό μηχανισμό και πεδίο εφαρμογής.
02 Κοπή με λέιζερ
Εικόνα 1. Σχηματική κοπή με λέιζερ
Η κοπή με λέιζερ είναι μια από τις πιο ώριμες βιομηχανικές εφαρμογές λέιζερ, χρησιμοποιώντας μια δέσμη λέιζερ υψηλής ισχύος για την τήξη και την εξάτμιση του υλικού και με ένα βοηθητικό αέριο για την εκτόξευση της σκωρίας, για την επίτευξη υψηλής απόδοσης και κοπής ακριβείας. μέτρια-λεπτή πλάκα κοπής. Τα πλεονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας έγκεινται στη στενή σχισμή κοπής, στη μικρή ζώνη που επηρεάζεται-τη θερμότητα, στην απουσία καλουπιών και στη γρήγορη αλλαγή της διαδρομής επεξεργασίας, ιδιαίτερα κατάλληλη για την αυτοκινητοβιομηχανία, την επεξεργασία λαμαρίνας και την αεροδιαστημική και άλλες απαιτητικές βιομηχανίες.
(1) Στην αυτοκινητοβιομηχανία, η κοπή με λέιζερ χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενός ευρέος φάσματος εξαρτημάτων από πάνελ αμαξώματος έως κινητήρες. Για παράδειγμα, τα λέιζερ ινών χρησιμοποιούνται για την κοπή-με μεγάλη ακρίβεια εξαρτημάτων από χάλυβα υψηλής αντοχής, με αποτέλεσμα οχήματα μικρότερου βάρους.
(2) Η αεροδιαστημική βιομηχανία επωφελείται επίσης από την τεχνολογία κοπής με λέιζερ, ιδίως στην παραγωγή πολύπλοκων εξαρτημάτων κατασκευασμένων από προηγμένα υλικά όπως το τιτάνιο και τα σύνθετα υλικά. Για παράδειγμα, τα εξαιρετικά γρήγορα λέιζερ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κοπή εξαρτημάτων τιτανίου με πολύπλοκα σχήματα, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τη θερμική ζημιά και διασφαλίζοντας τη δομική ακεραιότητα του εξαρτήματος, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση και την ασφάλεια των εξαρτημάτων της αεροδιαστημικής.
03 Συγκόλληση με Λέιζερ
Η συγκόλληση με λέιζερ βασίζεται σε μια δέσμη λέιζερ για την τήξη μεταλλικών υλικών σε υψηλή ταχύτητα για την πραγματοποίηση της σύνδεσης, με τα χαρακτηριστικά του μεγάλου βάθους σύντηξης, της υψηλής ταχύτητας και της χαμηλής εισόδου θερμότητας. Οι συνήθεις τρόποι συγκόλλησης περιλαμβάνουν τη συνεχή συγκόλληση με λέιζερ και τη συγκόλληση με παλμικό λέιζερ, οι οποίες είναι κατάλληλες για συγκόλληση ακριβείας λεπτών πλακών και σενάρια βαθιάς συγκόλλησης. Σε σύγκριση με τη συγκόλληση τόξου, οι συγκολλήσεις λέιζερ έχουν υψηλή αντοχή και χαμηλή παραμόρφωση και είναι κατάλληλες για συσκευασία μπαταριών ισχύος, συγκόλληση συσκευών από ανοξείδωτο χάλυβα και κατασκευή δομικών στοιχείων πυρηνικής ενέργειας και άλλους τομείς. Ειδικά στην κατασκευή μπαταριών, η συγκόλληση με λέιζερ έχει γίνει η κύρια μέθοδος σύνδεσης.
(1) Στην αυτοκινητοβιομηχανία, η συγκόλληση με λέιζερ χρησιμοποιείται για τη σύνδεση πλαισίων αμαξώματος, εξαρτημάτων κινητήρα και άλλων βασικών εξαρτημάτων. Για παράδειγμα, τα λέιζερ ινών χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση εξαρτημάτων από χάλυβα υψηλής- αντοχής με υψηλή ακρίβεια, με αποτέλεσμα ισχυρούς και ανθεκτικούς αρμούς.
(2) Βιομηχανία ηλεκτρονικών Στη βιομηχανία ηλεκτρονικών, η συγκόλληση με λέιζερ χρησιμοποιείται για τη σύνδεση μικρών και ευαίσθητων εξαρτημάτων με υψηλή ακρίβεια. Για παράδειγμα, τα λέιζερ διόδου χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση στοιχείων μπαταρίας σε μπαταρίες ιόντων λιθίου- για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία των ηλεκτρικών συνδέσεων.
(3) Στην αεροδιαστημική βιομηχανία, το Boeing 787 Dreamliner χρησιμοποιεί μια διαδικασία συγκόλλησης με λέιζερ για να συνδέσει κράματα τιτανίου με σύνθετα υλικά, μειώνοντας δραματικά τον αριθμό των πριτσινιών, μειώνοντας το βάρος της ατράκτου και βελτιώνοντας την απόδοση καυσίμου.
04 Κατασκευή πρόσθετων λέιζερ
(1) Στην αυτοκινητοβιομηχανία, τα εξαρτήματα από κράμα τιτανίου του αυτοκινήτου Ferrari F1 κατασκευάζονται με χρήση τεχνολογίας κατασκευής προσθέτων λέιζερ, η οποία βελτιώνει τη θερμική αντίσταση και την αντοχή των εξαρτημάτων και βελτιστοποιεί την αεροδυναμική σχεδίαση του αυτοκινήτου.
(2) Ιατρική βιομηχανία Στον ιατρικό κλάδο, η κατασκευή προσθέτων με βάση λέιζερ-χρησιμοποιείται για την παραγωγή εξατομικευμένων εμφυτευμάτων και προσθετικών.
(3) Στην αεροδιαστημική βιομηχανία, η κατασκευή προσθέτων με βάση λέιζερ-χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολύπλοκων εξαρτημάτων όπως πτερύγια τουρμπίνας και ακροφύσια καυσίμου.
05 Συμπέρασμα
Η τεχνολογία λέιζερ, ως σημαντικό στήριγμα για την προηγμένη κατασκευή, διευρύνει τα όρια βιομηχανικών εφαρμογών της. Επί του παρόντος, η επεξεργασία λέιζερ αναπτύσσεται επίσης προς την κατεύθυνση της υψηλότερης ισχύος, μεγαλύτερης ακρίβειας και πολλαπλών{1}}σύνθετων διεργασιών, όπως η συγκόλληση με σύνθετο τόξο με λέιζερ, η εξαιρετικά γρήγορη μικροκατεργασία με λέιζερ και το ευφυές σύστημα παρακολούθησης με λέιζερ. Στο μέλλον, με τη συνεχή προώθηση-λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος, έξυπνων συστημάτων ελέγχου και πράσινων αρχών κατασκευής, η επεξεργασία λέιζερ θα συνεχίσει να παίζει βασικό ρόλο στην έξυπνη κατασκευή, στα εξατομικευμένα προϊόντα και στην επεξεργασία ακραίων υλικών και σε άλλους τομείς.