Laserstraalbewerking Uitgelegd: Typen, Proces en Toepassingen

Wat is Laserstraalbewerking?

Laserstraalbewerking (LBM) is een vorm van bewerking die warmte gebruikt afkomstig van een laserstraal. Dit proces gebruikt thermische energie om materiaal van metalen of niet-metalen oppervlakken te verwijderen. De hoge frequentie van monochromatisch licht valt op het oppervlak waarna verwarmen, smelten, en verdampen van het materiaal plaatsvindt door de inval van fotonen.

Laserstraalbewerking is het best geschikt voor bros materiaal met lage geleiding, maar kan op de meeste materialen gebruikt worden.

Laserstraalbewerking kan op glas uitgevoerd worden zonder het oppervlak te smelten. Met gevoelig glas voor licht, verandert de laser de chemische structuur van het glas waardoor het selectief geëtst kan worden. Het glas wordt ook wel foto-bewerkbaar glas genoemd.

Het voordeel van foto-bewerkbaar glas is dat het precies verticale wanden kan produceren en het native glas geschikt is voor veel biologische toepassingen zoals substraten voor genetische analyse.

Definitie van Laserstraalbewerking

Een laserstraalbewerking is een onconventionele bewerkingsmethode waarin de bewerking wordt uitgevoerd door laserlicht. Het laserlicht heeft maximum temperatuur slaat op het werkstuk; door hoge temperatuur smelt het werkstuk. Het proces gebruikt thermische energie om materiaal van een metalen oppervlak te verwijderen.

Typen Lasers

Er zijn veel verschillende typen lasers inclusief gas, vaste-stof lasers, en excimer.

Enkele van de meest gebruikte gassen bestaan uit; He-Ne, Ar, en Koolstofdioxide laser.

Vaste-stof lasers zijn ontworpen door een zeldzaam element in diverse gastmaterialen te doperen. In tegenstelling tot gaslasers, worden vaste-stof lasers optisch gepompt door flitslampen of booglampen. Robijn is een van de veelgebruikte gastmaterialen in dit type laser.

Een robijnlaser is een type vaste-stof laser wiens lasermedium een synthetische robijnkristal is. De synthetische robijnstaf wordt optisch gepompt met een xenon flitbuis voordat het gebruikt wordt als actief lasermedium.

YAG is een afkorting voor yttrium aluminium granaat welke kristallen zijn die gebruikt worden voor vaste-stof lasers terwijl Nd: YAG verwijst naar neodymium-gedoteerde yttrium aluminium granaat kristallen die in de vaste-stof lasers gebruikt worden als het lasermedium.

YAG lasers emitteren een golfengte van lichtgolven met hoge energie. Nd: glas is neodymium-gedoteerde winstmedia gemaakt van ofwel silicaten of fosfaatmaterialen die in een vezel-laser gebruikt worden.

Onderdelen van Laserstraalbewerking

1. Voeding

Een hoge spanning is vereist voor Laser. De stroom wordt aan het systeem geleverd voor het opwekken van het elektron. Wanneer de stroom geleverd wordt, komt het elektron in een geëxciteerde toestand wat betekent klaar om te werken.

2. Flitslampen

Flitslampen worden gebruikt voor het leveren van wit en coherente licht voor een zeer korte duur.

3. Condensator

In het algemeen kennen we het werk van condensator, het wordt gebruikt voor het opslaan en vrijgeven van de lading. Hier wordt het gebruikt tijdens het flitsproces.

4. Reflecterende Spiegel

Een reflecterende spiegel wordt hier gebruikt om het licht direct naar het werkstuk te reflecteren. Het is van twee typen Intern en extern.

5. Lens

Lensen worden hier voorzien voor visiedoeleinden. Het toont het beeld in een grotere formaat zodat het gemakkelijk zal zijn om een bewerking op de gegeven werkstukmarkering uit te voeren.

6. Werkstuk

Het werkstuk is als het object waarin de bewerking uitgevoerd moet worden. Bijvoorbeeld, als de lichaam een laserbewerking nodig heeft dan zijn wij het werkstuk voor deze machine, hetzelfde zoals het fabriceren van objecten die geboord of gegat moeten worden, de Lasermachine voert de bewerking uit.

Werkprincipe van Laserstraalbewerking

In dit proces wordt de Laserstraal monochromatisch licht genoemd, die gefocusseerd wordt op het te bewerken werkstuk door een lens om extreme hoge energiedichtheid te geven om elk materiaal te smelten en te verdampen.

De Laser Kristal (Robijn) is in de vorm van een cylinder zoals getoond in de bovenstaande figuur of Diagram met gladde reflecterende uiteinden die in een flitslamp spoel van ongeveer 1000W geplaatst zijn.

De Flits wordt gestimuleerd met de hoge-intensiteit witte licht van Xenon. De Kristal wordt geëxciteerd en emiteert de laserstraal die gefocusseerd wordt op het werkstuk door gebruik te maken van de lens.

De geproduceerde straal is extreem smal en kan gefocusseerd worden tot een speldpunt gebied met een vermogendichtheid van 1000 kW/cm2. Wat hoge warmte produceert en het deel van het metaal wordt gesmolten en verdampt.

Toepassingen van Laserstraalbewerking

Lasers kunnen gebruikt worden voor lassen, belagen, markeren, oppervlaktebehandeling, boren, en snijden onder andere productieprocessen. Het wordt gebruikt in de auto-, scheepsbouw-, luchtvaart-, staal-, elektronica-, en medische industrie voor de precisiebewerking van complexe onderdelen.

Laserlassen is voordelig daar het kan lassen met snelheden tot 100 mm/s alsook de mogelijkheid om ongelijke metalen te lassen. Laserbelagen wordt gebruikt om goedkope of zwakke onderdelen te bekleden met harder materiaal om de oppervlakte kwaliteit te verbeteren. Boren en snijden met lasers zijn voordelig daar er weinig tot geen slijtage is op het snijgereedschap aangezien er geen contact is om schade te veroorzaken.

Frezen met een laser is een driedimensionaal proces dat twee lasers vereist, maar drastisch de kosten van het bewerken van onderdelen verlaagt. Lasers kunnen gebruikt worden om de oppervlakte-eigenschappen van een werkstuk te veranderen.

De toepassing van laserstraalbewerking varieert afhankelijk van de industrie. In lichte productie wordt de machine gebruikt om te graveren en andere metalen te boren. In de elektronische industrie, wordt laserstraalbewerking gebruikt voor ontmantelen van draden en schaven van circuits. In de medische industrie, wordt het gebruikt voor cosmetische chirurgie en haarverwijdering.

Voordelen van Laserstraalbewerking

• Omdat de stralen van een laserstraal monochromatisch en parallel zijn (d.w.z., nul etendue) kan het gefocusseerd worden op een kleine diameter en kan zoveel als 100 MW vermogen produceren voor een vierkante millimeter oppervlak.
• Laserstraalbewerking heeft de mogelijkheid om bijna alle materialen te graveren of te snijden, waar traditionele snijmethoden tekortschieten.
• Er zijn verschillende typen lasers, en elk heeft verschillende toepassingen.
• De kosten van het onderhouden van lasers is matig laag door de lage slijtagesnelheid, aangezien er geen fysiek contact is tussen het gereedschap en het werkstuk.
• De bewerking geleverd door laserstralen is hoge precisie, en de meeste van deze processen vereisen geen additionele afwerking.
• Laserstralen kunnen gekoppeld worden met gassen om het snijproces efficiënter te maken, helpen de oxidatie van oppervlakken te minimaliseren, en/of het werkstukoppervlak vrij te houden van gesmolten of verdampt materiaal.

Nadelen van Laserstraalbewerking

• De initiële kosten van het verwerven van een laserstraal is matig hoog. Er zijn veel accessoires die helpen in het bewerkingsproces, en aangezien de meeste van deze accessoires net zo belangrijk zijn als de laserstraal zelf, worden de opstartkosten van bewerking verder verhoogd.
• Het hanteren en onderhouden van de bewerking vereist hoogopgeleide individuen. Het bedienen van de laserstraal is comparatief technisch, en diensten van een expert kunnen vereist zijn.
• Laserstralen zijn niet ontworpen om massa metaalprocessen te produceren.
• Laserstraalbewerking verbruikt veel energie.
• Diepe sneden zijn moeilijk met werkstukken met hoge smeltpunten en veroorzaken meestal een kegelvorm.

Veelgestelde Vragen

Wat is Laserstraalbewerking?

Laserstraalbewerking (LBM) is een vorm van bewerking die warmte gebruikt afkomstig van een laserstraal. Dit proces gebruikt thermische energie om materiaal van metalen of niet-metalen oppervlakken te verwijderen.

Wat is het voordeel van Laserstraalbewerking?

De hoofdvoordelen van laserstraalbewerking zijn gemakkelijke automatisering voor complexe snijpatronen, afwezigheid van gereedschapslijt en breuk, mogelijkheid om onder ondiepe hoeken te snijden, en snelle snijsnelheden. Omdat het een contactloos proces is, vindt energiedoordracht tussen de laser en het materiaal plaats door bestraling.

Welke laser wordt in Laserstraalbewerking gebruikt?

Typen lasers gebruikt voor laserstraalbewerking: Gaslasers zoals CO2 en excimer lasers, samen met vaste-stof lasers zoals Nd:YAG en YAG lasers en femtoseconde lasers, zijn enkele van de meest populaire lasers.

Wat is het principe van laserstraalbewerking?

Focus op het werkstuk om deze laserstraal geproduceerd te mechaniseren. Wanneer de laserstraal de oppervlakken van het W/P raakt, wordt de thermische energie van de laserstraal overgedragen aan de oppervlakken van het W/P. Het verhit, smelt, verdampt, en maakt uiteindelijk het materiaal een werkstuk.

Wat zijn de kenmerken van laserstraal?

In Hoofdstuk 1 werd gesteld dat de meest karakteristieke eigenschappen van laserstralen zijn (i) monochromaticiteit, (ii) coherentie (ruimtelijk en temporeel), (iii) richtingsgebondenheid, (iv) helderheid.

Welk lasermateriaal wordt in LBM proces gebruikt?

Er zijn een aantal laser types ontwikkeld in de vaste-stof categorie waarin Nd:YAG majoraal gebruikt wordt voor LBM toepassingen. Vaste-stof lasers zoals Nd:YAG, robijn en Nd-glas zijn hoog gebruikt voor het bewerken van metalen materialen. Nd:YAG lasers kunnen ook voor keramische materialen gebruikt worden.

Wat is laserfabricage?

Laser-gebaseerde fabricage wordt momenteel toegepast in veel verschillende industrieën om verschillende soorten materialen te verwerken, van keramieken tot polymeren en tot metalen. Voortgang in lasertechnologie heeft de laserverwerking van praktisch elk materiaal met ongekende precisie en efficiëntie mogelijk gemaakt.

Vereist Laserstraalbewerking vacuüm tijdens de gehele bewerking?

Uitleg: Laserstraalbewerking is veelzijdiger en kan gebruikt worden voor metaal alsook niet-metaal. Het vereist geen vacuümomgeving. Uitleg: In het laserstraalbewerkingsproces heeft de warmtebeïnvloede zone een kleiner gebied in vergelijking met andere onconventionele bewerkingsprocessen.

Wat zijn de typen lasers?

Gebaseerd op hun winstmedium, worden lasers geclassificeerd in vijf hoofdtypen:

• Gas Lasers.
• Vaste-Stof Lasers.
• Vezel Lasers.
• Vloeistof Lasers (Kleurstof Lasers)
• Halfgeleider Lasers (Laser Diodes)

Wat zijn de hoofdeigenschappen en toepassing van laserstralen?

Een laser is een apparaat dat een hoog geconcentreerde smalle bundel licht projecteert die versterkt wordt met gestimuleerde straling. Lasers hebben drie eigenschappen: coherentie, collimaties, en monochromatische eigenschappen. Deze drie eigenschappen van lasers produceren een klein brandpunt van intense kracht.

Wat voor materialen kunnen bewerkt worden met een laserstraal?

Laserstraalbewerking is onafhankelijk van de elektrisch geleidende aard van het werkstuk. Het kan een breed scala aan materialen bewerken van kunststoffen tot diamanten. Laserstraalbewerking biedt een breed scala aan materiaalverwerkingstechnieken variërend van boren, snijden, frezen, scriberen, markeren, reinigen en draaien, enz.

Waarom kan laserstraalbewerking niet gebruikt worden voor grotere gaten?

Laserstraling die een bepaalde vermogendichtheid overschrijdt produceert smelting en verdamping van materiaal en uitleving van vaste deeltjes. Met toenemende diameter en diepte van het gat, smelten de uitgeleven vaste deeltjes en depositeren op de wanden en de bodem van de gaten, dus niet geschikt voor diepgaat boren.

Hoe is de exploitatiekost van de machines gebruikt in laserstraalbewerking?

Bewerking is erg snel en de insteltijden zijn economisch in Laserstraalbewerking.

Hoe is de exploitatiekost van de machines gebruikt in Laserstraalbewerking?

De exploitatiekost van de machines in LBM is laag maar de apparatuurkost zelf is van hoge kost.

Wat doet lasertechnologie?

Laserapparaten gebruiken licht om afbeeldingen en tekst op te slaan, over te dragen, of af te drukken; ze worden ook gebruikt in een breed scala aan andere toepassingen, inclusief chirurgie en wapenindustrie. De coherente straling van de laser geeft het bijzondere kracht.

Wat is populatie-inversie in laserstraalbewerking?

• Voor laseractie, zou de populatie van atomen in de hogere energietoestand verhoogd moeten worden. Het proces van het verhogen van de populatie van hoger energieniveau d.w.z., N2 > N1 maken heet populatie-inversie.
• De methode van het bereiken van populatie-inversie heet pompen.

Wat zijn de toepassingen van laserbewerking?

Toepassingen. Lasers kunnen gebruikt worden voor lassen, belagen, markeren, oppervlaktebehandeling, boren, en snijden onder andere productieprocessen. Het wordt gebruikt in de auto-, scheepsbouw-, luchtvaart-, staal-, elektronica-, en medische industrie voor de precisiebewerking van complexe onderdelen.

Wordt elektronenstraal gebruikt in laserstraalbewerking?

Een hoge-intensiteit bundel gefocusseerde elektronen wordt gebruikt om warmte te leveren voor materiaalverwijdering. Een hoge-intensiteit bundel laser (coherente fotonen) wordt gebruikt om warmte te leveren voor materiaalverwijdering.

Wie heeft de laserstraal uitgevonden?

Theodore Maiman van Hughes Research Laboratories, met de eerste werkende laser. Theodore Maiman ontwikkelde de eerste werkende laser bij Hughes Research Lab in 1960, en zijn papier beschrijvende de werking van de eerste laser werd drie maanden later in Nature gepubliceerd.

Wat is een Klasse 3 laser?

Klasse 3 lasers zijn medium vermogen lasers of lasersystemen die controlemaatregelen vereisen om het bekijken van de directe straal te voorkomen. Controlemaatregelen benadrukken het voorkomen van blootstelling van het oog aan de primaire of speculair gereflecteerde straal.

Is LBM een beperking?

LBM is alleen toepasbaar voor dunne secties en waar een kleine hoeveelheid materiaal verwijderd wordt. Controle van gatgrootte is moeilijk. Geboorde gaten kunnen een lichte kegelvorming hebben, dus niet geschikt voor grote gaten.

Wanneer is de laserstraal uitgevonden?

December 1958: Uitvinding van de Laser. Elke nu en dan, treedt een wetenschappelijke doorbraak op die een revolutionaire impact heeft op het dagelijks leven. Een voorbeeld hiervan is de uitvinding van de laser, wat staat voor light amplification by stimulated emission of radiation.

Kunnen lasers metaal snijden?

Lasers kunnen door veel materialen snijden en worden typisch gebruikt op een select aantal typen metaal — in het bijzonder, koolstofstaal, zacht staal, roestvrij staal, staallegeringen, en aluminium.