Laserbundelbewerking: Uitgebreide Gids over Definitie, Onderdelen, Principes, Voordelen en Toepassingen

In dit artikel bestuderen we wat laserbundelbewerking is, inclusief de definitie, onderdelen of constructie, werkprincipe, voordelen, nadelen en toepassingen.

LASER staat voor Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Lichtversterking door Gestimuleerde Emissie van Straling).

De verschillende typen lasers zijn vastestof-, gas- en halfgeleiderlasers. Voor hoge-vermogenlasers die nodig zijn voor bewerking en lassen, worden vastestoflasers gebruikt.

We gaan dieper in op de materie. Laten we beginnen met de definitie:

Definitie van Laserbundelbewerking:

Laserbundelbewerking is een niet-conventioneel bewerkingsproces waarbij het werkstuk wordt geperforeerd door middel van laserbewerking. Om materiaal van het werkstuk te verwijderen, wordt thermische energie gebruikt.

Nu gaan we over op de constructie of hoofponderdelen:

Onderdelen of Constructie van Laserbundelbewerking:

Laserbewerking bestaat uit de volgende hoofponderdelen:

• Voeding
• Condensator
• Flaslamps
• Reflecterende Spiegel
• Laserbundel
• Robijnkristal
• Lens
• Werkstuk

Voeding:

De elektrische stroom of energie wordt aan het systeem geleverd. Een hoogspanningsvoeding wordt gebruikt in laserbundelbewerking. Deze levert de initiële energie aan het systeem, waarna de reactie in de laser begint die het materiaal bewerkt. Er is een hoogspanningsvoorziening zodat pulsen gemakkelijk geïnitieerd kunnen worden.

Condensator:

Gedurende het grootste deel van de cyclus laadt een condensatorbank op en geeft de energie vrij tijdens het flitsproces. De condensator wordt gebruikt in de gepulste modus voor opladen en ontladen.

Flaslamps:

Dit is een booglamp die extreem intense witte licht produceert, een coherente bundel met hoge intensiteit. Deze is gevuld met gassen die ioniseren om grote energie vrij te maken die het materiaal van het werkstuk smelt en verdampt.

Reflecterende Spiegel:

Er zijn twee hoofdtypen reflecterende spiegel: interne en externe. Interne spiegel, ook wel resonator genoemd, worden gebruikt om de laserbundel te genereren, te handhaven en te versterken. Zij richten de laserbundel naar het werkstuk.

Laserbundel:

Dit is de bundel straling die door de laser wordt geproduceerd via het proces van optische versterking, gebaseerd op de coherentie van licht gecreëerd door het bombarderen van actief materiaal.

Robijnkristal:

Een robijnlaser produceert een reeks coherente pulsen die dieprood van kleur is. Dit wordt bereikt door het concept van populatie-inversie. Het is een drieduurs vastestof-laser.

Lens:

Lensen worden gebruikt om de laserbundel op het werkstuk te focussen. Eerst treedt het laserlicht in de uitdijlingslens en vervolgens in de collimeringslens, die de lichtstralen parallel maakt. De uitdijlingslens vergroot de laserbundels tot de gewenste grootte.

Werkstuk:

Het werkstuk kan metaal of niet-metaal zijn. In dit bewerkingsproces kan elk materiaal bewerkt worden.

Werkprincipe van Laserbundelbewerking:

Laserbewerking is gebaseerd op de LASER en de omzetting van elektriciteit in lichtenergie en vervolgens in thermische energie.

Negatief geladen elektronen in het atoommodel draaien om de positief geladen kern in baanpaden. Dit hangt af van het aantal elektronen, de elektronenstructuur, buuratoom en het elektromagnetisch veld.

Elke elektronenbaa is geassocieerd met verschillende energieniveaus. Een atoom wordt beschouwd als in de grondtoestand bij absolute nulgraden, waarbij alle elektronen hun laagste potentiële energie innemen.

De elektronen in de grondtoestand gaan naar een hogere energietoestand door energie te absorberen, zoals toegenomen elektronische trillingen bij verhoogde temperaturen.

Hoogspanning wordt aangelegd aan de uiteinden, wat ontlading en gasplasma vorming tot gevolg heeft. Populatie-inversie en laseractie vinden plaats door energietransformatie.

De laser heeft een 100% reflector en een gedeeltelijke reflector. De 100% reflector stuurt de fotonen binnenin de gasbuis, terwijl de gedeeltelijke reflector slechts een deel van de laserbundel toelaat dat gebruikt wordt voor materiaalbewerking.

De geproduceerde laserbundel wordt gefocust op het te bewerken werkstuk. Wanneer de laser het werkstuk treft, botst de thermische energie op het werkstuk.

Dit verhit, smelt, verdampt en uiteindelijk wordt het materiaal van het werkstuk verwijderd. Laserbewerking is dus een thermisch materiaalverwijderingsproces dat een coherente lichtbundel gebruikt om het werkstuk zeer precies te bewerken.

In het laserbewerkingsproces hangt de materiaalverwijderingssnelheid (MRR) af van de gebruikte golfengte, omdat deze het bedrag aan energie bepaalt dat op het werkstuk invalt.

Toepassingen van Laserbundelbewerking:

Gebruik of toepassingen van laserbundelbewerking zijn:

• Laserbewerking wordt gebruikt voor het maken van zeer kleine gaten, lassen van niet-geleidende en refractaire materialen.
• Het is het meest geschikt voor bros materiaal met lage geleiding en keramiek, stof en hout.
• Laserbewerking wordt ook gebruikt in chirurgie, microbooroperaties.
• Spectroscopische wetenschap en fotografie in de medische wetenschap.
• Ook gebruikt in massamacrobewerkingsproductie.
• Knippen van complexe profielen voor zowel dunne als harde materialen.
• Het wordt gebruikt om minuscule gaten te maken. Voorbeeld: tepels van babyflessen.

Voordelen van Laserbundelbewerking:

De volgende voordelen van laserbundelbewerking zijn:

• Bij laserbundelbewerking kan elk materiaal, inclusief niet-metalen, bewerkt worden.
• Extreem kleine gaten met goede nauwkeurigheid kunnen geproduceerd worden.
• De toolslijtage is zeer laag.
• Er is geen mechanische kracht op het werk.
• Zachte materialen zoals plastic, rubber kunnen gemakkelijk bewerkt worden.
• Het is een zeer flexibele en gemakkelijk te automatiseren machine.
• De thermisch beïnvloede zone is zeer klein.
• Laserbewerking levert een zeer goede oppervlakteafwerking.
• Warmtebehandelde en magnetische materialen kunnen gelast worden zonder hun eigenschappen te verliezen.
• De nauwkeurige positionering kan op het werkstuk gewaarborgd worden.

Nadelen van Laserbundelbewerking:

Nadelen van laserbundelbewerking zijn:

• Laserbewerking kan niet gebruikt worden om blinde gaten te produceren en kan ook geen te diepe gaten boren.
• De bewerkte gaten zijn niet rond en recht.
• De investerings- en onderhoudskosten zijn hoog.
• Er zijn veiligheidsrisico's.
• De algehele efficiëntie van de laserbundelbewerking is laag.
• Het is beperkt tot dunne platen.
• De metaalverwijderingssnelheid is ook laag.
• De levensduur van de flitslamp is kort.
• Er is een beperkte hoeveelheid metaalverwijdering tijdens het proces.