Что такое лазерная резка?
Лазерная резка — это метод резки материалов, в котором используется интенсивно сфокусированный когерентный поток света для резки металлов, бумаги, дерева и акрила. Это субтрактивный процесс, при котором материал удаляется в процессе резки с использованием испарения, плавления, химической абляции или контролируемого распространения трещин. Лазерная оптика, управляемая компьютерным числовым программным управлением (ЧПУ), может сверлить отверстия размером до 5 микрон (µ). Процесс не создает остаточных напряжений в материалах, что позволяет резать хрупкие и хрупкие материалы.
Лазерное резка, которую можно заказать на сайте, использует несколько методов, в том числе одиночный, ударный, трепанационный и винтовой. Однократное и ударное лазерное сверление позволяет получать отверстия с большей скоростью, чем другие процессы. Трепанация и спиральное сверление позволяют получать более точные и качественные отверстия.
Лазерная резка — это бесконтактный процесс, при котором резка выполняется без контакта с разрезаемым материалом. Он может формовать высокопрочные, хрупкие материалы, такие как алмазные инструменты и огнеупорная керамика. Первая серийная лазерная резка была внедрена в 1965 году и использовалась для сверления отверстий в алмазных штампах. Позже он использовался для резки высокопрочных сплавов и металлов, таких как титан, для аэрокосмических применений. Область его применения охватывает резку полимеров, полупроводников, драгоценных камней и металлических сплавов.
Теория лазерной резки и принцип работы
Лазер означает «усиление света за счет вынужденного излучения». Помимо применения лазеров для резки, они используются для соединения, термообработки, контроля и производства произвольной формы. Лазерная резка отличается от других процессов лазерной обработки, поскольку требует более высокой плотности мощности, но более короткого времени взаимодействия.
Лазеры генерируются источником света высокой интенсивности внутри отражающего лазерного резонатора, который содержит лазерный стержень, генерирующий излучение. Источник света стимулирует атомы лазерного стержня, поскольку они поглощают длины волн света от источника света. Свет состоит из небольших пучков фотонов, которые ударяются о прочные атомы среды, заряжая их энергией. Атомы, возбужденные фотоном, испускают еще два фотона с той же длиной волны, направлением и фазой, что называется вынужденным излучением. Новые фотоны стимулируют другие возбужденные атомы, производя больше фотонов, вызывая каскад возбуждений.
Фотоны движутся перпендикулярно параллельным зеркалам, расположенным на концах лазерного стержня, но остаются внутри лазерного стержня. Одно зеркало пропускающее, что позволяет частичному выходу света из полости. Этот исходящий поток когерентного монохроматического света представляет собой лазерный луч, используемый для резки материала. Другой набор зеркал или волоконной оптики направляет свет в линзу, которая фокусирует свет на материале.
Для резки используются три основных типа лазеров: CO2, Nd-YAG (неодим-иттрий-алюминий-гранат) лазеры и волоконно-оптические лазеры. Они различаются материалами, используемыми для генерации лазерного луча.
-
Волоконно-оптический лазер
Волоконно-оптические лазеры являются новейшими и наиболее популярными типами лазеров, поскольку они могут генерировать различные длины волн для более точной резки. Они используют оптоволоконный кабель из кварцевого стекла для направления света. Лазерный луч, создаваемый волоконно-оптическими лазерами, более точен, потому что он более прямой и компактный.
Волоконные лазеры различаются в зависимости от смеси источников лазерного излучения, включая легированные иттербием, легированные тулием и легированные эрбием. Выбор смеси зависит от приложения, в котором они будут использоваться, и их длин волн. Например, эрбий излучает свет в диапазоне от 1528 до 1620 нм. Иттербий излучает свет с длинами волн 1030 нм, 1064 нм и 1080 нм.
Два режима волоконно-оптических лазеров — одиночные и множественные, при этом диаметр сердцевины одномодовых лазеров составляет от 8 мкм до 9 мкм, тогда как диаметр многомодовых лазеров составляет от 50 мкм до 100 мкм. Из двух режимов одномодовые лазеры более эффективны и производят луч света лучшего качества.
Волоконно-оптические лазеры классифицируются как твердотельные, поскольку их источником питания является кварцевое стекло, смешанное с редкоземельными элементами. Это противоречит лазерам CO2, которые используют газ для создания своей мощности. Дополнительное различие между двумя формами мощности заключается в их длинах волн: волоконно-оптические лазеры имеют длину волны от 780 нм до 2200 нм, а лазеры CO2 имеют длину волны от 9600 нм до 10 600 нм.