Laserstraalbewerking:onderdelen, werkingsprincipe, toepassingen en beperkingen

In dit artikel leert u wat laserstraalbewerking is ?, Hoe werkt het? legde de onderdelen uit , werkprincipe met diagram . En ook de voordelen en nadelen van laserstraalbewerking.

Inleiding

Wat is laserstraalbewerking?

Laserstraalbewerking is een niet-conventioneel bewerkingsproces, waarbij een laser op het te bewerken werkstuk wordt gericht. Dit proces gebruikt thermische energie om metaal te verwijderen van metalen of niet-metalen oppervlakken.

De laser is elektromagnetische straling. Het produceert monochromatisch licht in de vorm van een bijna gecollimeerde bundel die optisch kan worden gefocust op zeer kleine vlekken met een diameter van minder dan 0,002 mm.

De 'LASER ' woord staat voor Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

Werkingsprincipe van laserstraalbewerking

Laten we aannemen dat de atomen van een medium (bijvoorbeeld een robijnrode kristalstaaf) zich in de grondtoestand bevinden. Wanneer een hoeveelheid energie van een lichtbron op dit medium valt, veroorzaakt dit absorptie van straling door de atomen van het medium.

Dit resulteert in een elektron van de atomen van het medium dat naar het bovenste energieniveau springt.

Van de atomen in het bovenste energieniveau wordt dan gezegd dat ze zich in een aangeslagen toestand bevinden. Het atoom in een aangeslagen toestand begint onmiddellijk spontaan te dalen naar de metastabiele (tussenliggende) toestand.

Vanuit de metastabiele toestand zendt het atoom willekeurig een foton uit voordat het naar het oorspronkelijke energieniveau valt. Deze straling van fotonen staat bekend als spontane emissie die extreem snel is.

Echter, in aanwezigheid van het licht van de juiste frequentie zal gestimuleerde emissie plaatsvinden in het bovenste energieniveau wanneer de atomen zullen beginnen uit te zenden en de kettingreactie zal plaatsvinden door meer uit te stoten en de hele lawine samen zou dumpen. Dit wordt de laseractie genoemd.

Lees ook:Schuurstraalbewerking:onderdelen, werking, voordelen en meer

Delen van lasercircuit

Hieronder volgen de belangrijkste onderdelen van laserstraalbewerking:

1. Een paar spiegels
2. Een bron van energie
3. Een optische versterker.

Deze versterker heet de laser . Aan deze basisonderdelen moet een regelsysteem en een koelsysteem worden toegevoegd. Het belangrijkste onderdeel van het laserapparaat is laserkristal . Het veelgebruikte laserkristal is een door de mens gemaakte Ruby bestaande uit aluminiumoxide waarin 0,05% chroom is ingebracht.

De kristalstaven zijn meestal rond en de eindvlakken zijn reflecterend gemaakt door spiegels. Het lasermateriaal heeft een energiebron nodig die een pomp wordt genoemd . Dit kan een flitslamp zijn gevuld met xenon-, argon- of kryptongas. De lamp wordt dicht bij de versterker of kristalstaaf geplaatst in een sterk reflecterende cilinder die het licht van de flitslamp in de staaf richt, zodat zoveel mogelijk energie door het lasermateriaal kan worden geabsorbeerd.

De chroomatomen in de robijn worden dus opgewonden tot hoge energieniveaus. Het aangeslagen atoom straalt energie (fotonen) uit nadat het is teruggekeerd naar zijn normale toestand. Op deze manier wordt in korte pulsen een zeer hoge energie verkregen. De robijnrode staaf wordt minder effectief bij hoge temperaturen en wordt daarom continu gekoeld met water, lucht of vloeibare stikstof.

Werking van laserstraalbewerking

In bedrijf wordt het te snijden werkstuk op de aluminium werktafel geplaatst (die bestand is tegen laserstralen).

De laserkop wordt over het werkstuk bewogen en een operator inspecteert de snede visueel terwijl hij het bedieningspaneel handmatig afstelt.

Het daadwerkelijke profiel wordt verkregen via een gekoppeld mechanisme, gemaakt om de hoofdtekening of het daadwerkelijke profiel te kopiëren, geplaatst op een nabijgelegen bank.

De laser in korte pulsen heeft een vermogen van bijna 10 kw'cm van de bundeldoorsnede.

Door een laserstraal te focussen op een plek van 1/100 vierkante mm groot, kan de straal in een korte flits worden geconcentreerd tot een vermogensdichtheid van 100.000 kW/cm en een energie van enkele joule die een fractie van een seconde aanhoudt.

Voor het bewerken van korte pulsen van bijvoorbeeld 100 joule energie is nodig.

De laser kan daarom voldoende warmte leveren om alle bekende materialen te smelten en te verdampen.

Het mechanisme waarmee een laserstraal materiaal van het te bewerken oppervlak verwijdert, omvat een mengsel van smelt- en verdampingsprocessen.

Bij sommige materialen is het mechanisme echter pure verdamping.

Bewerkingssnelheid

De laser kan zowel voor snijden als voor boren worden gebruikt. Het materiaalverwijderingspercentage in LBM is relatief laag en ligt in de orde van 4000 mm/uur.

Het snijden is gevonden uit de volgende relatie:

Waar,

De geschatte energie, E die nodig is om een ​​metaalvolume tot het verdampingspunt te verhogen, wordt gegeven door:

Waar,

Nauwkeurigheid

Wat is de nauwkeurigheid van dit bewerkingsproces?

• De laser wordt het best gebruikt voor zowel snijden als boren.
• Om de best mogelijke resultaten bij het boren te bereiken, is het absoluut noodzakelijk dat het materiaal zich binnen een tolerantie van +0,2 mm van een brandpunt bevindt.
• Nauwkeurigheid bij het snijden van profielen met numerieke besturing of foto-elektrische tracer is ongeveer +0,1 mm.

Toepassing van laserstraalbewerking

• Het laserbewerkingsproces wordt momenteel alleen geschikt bevonden in uitzonderlijke gevallen, zoals het bewerken van zeer kleine gaten en het snijden van complexe profielen in dunne, harde materialen zoals keramiek.
• Het wordt ook gebruikt bij gedeeltelijk snijden of graveren.
• Andere toepassingen zijn onder meer het trimmen van staal, blanking en het trimmen van weerstanden.
• Hoewel LBM geen massaal materiaalverwijderingsproces is, is het mogelijk om dit proces te gebruiken bij massaproductie van microbewerkingen.

Voordelen van laserstraalbewerking

De belangrijkste voordelen van laserstraalbewerking zijn de volgende:

1. Er is direct contact tussen het gereedschap en het werkstuk.
2. Bewerking van elk materiaal, inclusief niet-metaal, is mogelijk.
3. Boren en snijden van gebieden die niet gemakkelijk toegankelijk zijn, is mogelijk.
4. De door warmte beïnvloede zone is klein vanwege de gecollimeerde bundel.
5. Er kunnen zeer kleine gaatjes worden bewerkt.
6. Er is geen gereedschapsslijtage.
7. Zachte materialen zoals rubber en plastic kunnen worden bewerkt.

Nadelen van laserstraalbewerking

Een van de belangrijkste beperkingen van de laser is dat deze niet kan worden gebruikt voor het snijden van metalen met een hoge warmtegeleiding of een hoge reflectiviteit, bijvoorbeeld Al, Cu en hun legeringen. Bovendien heeft het proces de volgende nadelen:

1. De algehele efficiëntie is extreem laag (10 tot 15%).
2. Het proces is beperkt tot dunne vellen.
3. Het heeft een zeer lage materiaalverwijderingssnelheid.
4. De bewerkte gaten zijn niet rond en recht.
5. Het lasersysteem is behoorlijk inefficiënt omdat de levensduur van de lashlamp kort is.
6. De kosten zijn hoog.

Conclusie:

Laserstraalbewerking is een van de beste conventionele matching, elk vast materiaal dat kan worden gesmolten zonder ontbinding kan worden gesneden met de laserstraal. Dus dat was het, we hebben alles over dit onderwerp besproken, maar toch, als je twijfels of vragen hebt, kun je die stellen in de comments.

En u kunt ook lid worden van onze Facebook-community voor meer technische kennis. Als je dit artikel leuk vindt, deel het dan met je vrienden.

Abonneer u op onze nieuwsbrief, het is gratis: