Is teicneolaíocht é gearradh léasair a úsáideann léasair chun ábhair a ghalú, rud a fhágann go bhfuil imeall gearrtha ann.Cé go n-úsáidtear é go hiondúil le haghaidh feidhmeanna déantúsaíochta tionsclaíocha, úsáideann scoileanna, gnólachtaí beaga, ailtireacht agus caitheamh aimsire é anois.Oibríonn gearradh léasair trí aschur léasair ardchumhachta a threorú go coitianta trí optaic.Úsáidtear optaic léasair agus CNC (rialú uimhriúil ríomhaireachta) chun an bhíoma léasair a dhíriú chuig an ábhar.Úsáideann léasair tráchtála le haghaidh ábhar gearrtha córas rialaithe tairiscint chun CNC nó G-cód an patrún a ghearradh ar an ábhar a leanúint.Dírítear an léas léasair fócasaithe ar an ábhar, a leánn, a dhó, a ghalaíonn nó a shéidtear amach le scaird gáis[1], ag fágáil imeall le bailchríoch dromchla ardcháilíochta.
Stair
I 1965, úsáideadh an chéad mheaisín gearrtha léasair táirgeachta chun poill a dhruileáil i ndísle diamaint.Rinne Ionad Taighde Innealtóireachta Leictreach an Iarthair an meaisín seo.[3]I 1967, rinne na Breataine ceannródaíocht ar ghearradh scaird ocsaigine le cúnamh léasair do mhiotail.[4]Go luath sna 1970idí, cuireadh an teicneolaíocht seo i dtáirgeadh chun tíotáiniam a ghearradh d'iarratais aeraspáis.Ag an am céanna, rinneadh léasair CO2 a oiriúnú chun neamh-mhiotail a ghearradh, mar theicstílí, mar, ag an am, nach raibh léasair CO2 cumhachtach go leor chun seoltacht theirmeach na miotal a shárú.[5]
Próiseas
Gearradh cruach léasair tionsclaíoch le treoracha gearrtha cláraithe trí chomhéadan CNC
Tá beam léasair dírithe go ginearálta ag baint úsáide as lionsa ardchaighdeáin ar an gcrios oibre.Tá tionchar díreach ag cáilíocht an bhíoma ar mhéid an láthair dírithe.Tá an chuid is cúinge den bhíoma dírithe go ginearálta níos lú ná 0.0125 orlach (0.32 mm) trastomhas.Ag brath ar thiús an ábhair, is féidir leithead na gcromáin chomh beag le 0.004 orlach (0.10 mm).[6]D'fhonn a bheith in ann tús a ghearradh ó áit éigin eile seachas an imeall, déantar poll roimh gach gearrtha.Is gnách go mbíonn léas bíogach ardchumhachta i gceist le polladh a dhéanann poll san ábhar go mall, ag tógáil timpeall 5-15 soicind le haghaidh cruach dhosmálta 0.5-orlach-tiubh (13 mm), mar shampla.
Is minic go dtiteann gathanna comhthreomhara an tsolais chomhleanaigh ón bhfoinse léasair sa raon idir 0.06–0.08 orlach (1.5–2.0 mm) ar trastomhas.De ghnáth déantar an léas seo a dhíriú agus a dhianú le lionsa nó le scáthán go dtí láthair an-bheag de thart ar 0.001 orlach (0.025 mm) chun léas léasair an-dian a chruthú.D'fhonn an bailchríoch is réidhe is féidir a bhaint amach le linn gearradh comhrianta, ní mór treo polarú an bhíoma a rothlú agus é ag dul timpeall imeall píosa oibre comhrianach.I gcás gearrtha leathánmhiotail, is é an fad fócasach de ghnáth 1.5–3 orlach (38–76 mm).[7]
I measc na mbuntáistí a bhaineann le gearradh léasair thar ghearradh meicniúil tá coinneáil oibre níos éasca agus éilliú laghdaithe an phíosa oibre (toisc nach bhfuil aon cheannródaíoch ann a d'fhéadfadh an t-ábhar a éilliú nó an t-ábhar a éilliú).D'fhéadfadh go mbeadh cruinneas níos fearr, ós rud é nach gcaitheann an beam léasair le linn an phróisis.Tá seans laghdaithe ann freisin an t-ábhar atá á ghearradh a théamh, mar go bhfuil crios beag a mbíonn tionchar teasa ag córais léasair air.[8]Tá roinnt ábhar an-deacair nó dodhéanta a ghearradh ar bhealaí níos traidisiúnta.
Tá buntáistí ag baint le gearradh léasair do mhiotail seachas gearradh plasma a bheith níos cruinne[9] agus níos lú fuinnimh a úsáid agus leathán miotail á ghearradh;áfach, ní féidir leis an gcuid is mó de léasair thionsclaíocha an tiús miotail níos mó is féidir le plasma a ghearradh.Tá meaisíní léasair níos nuaí ag feidhmiú ag cumhacht níos airde (6000 vata, i gcodarsnacht le rátálacha 1500 vata meaisíní gearrtha léasair luath) ag druidim le meaisíní plasma ina gcumas gearrtha trí ábhair tiubh, ach tá costas caipitil meaisíní den sórt sin i bhfad níos airde ná an plasma. meaisíní gearrtha atá in ann ábhair tiubh cosúil le pláta cruach a ghearradh.[10]
Cineálacha
Gearrthóir léasair CO2 4000 vata
Tá trí phríomhchineál léasair a úsáidtear i gearradh léasair.Tá an léasair CO2 oiriúnach do ghearradh, leadránach agus greanadh.Tá na léasair neodimiam (Nd) agus neodimiam yttrium-alúmanam-gairnéad (Nd:YAG) comhionann ó thaobh stíle agus ní hionann iad agus a bhfeidhmiú amháin.Úsáidtear Nd le haghaidh leadránach agus áit a bhfuil ardfhuinneamh ach íseal athrá ag teastáil.Úsáidtear an léasair Nd:YAG áit a bhfuil gá le cumhacht an-ard agus le haghaidh leadránach agus greanta.Is féidir léasair CO2 agus Nd/Nd:YAG a úsáid le haghaidh táthú.[11]
Is gnách go ndéantar léasair CO2 a “phumpáil” trí shruth a rith tríd an meascán gáis (DC-excited) nó trí úsáid a bhaint as fuinneamh minicíochta raidió (RF-excited).Tá an modh RF níos nuaí agus tá sé tar éis éirí níos coitianta.Ós rud é go n-éilíonn dearaí DC leictreoidí taobh istigh den chuas, is féidir leo teacht ar chreimeadh leictreoid agus plating ábhar leictreoid ar earraí gloine agus optaic.Ós rud é go bhfuil leictreoidí seachtracha ag athshonators RF níl siad seans maith do na fadhbanna sin.Úsáidtear léasair CO2 chun go leor ábhar a ghearradh go tionsclaíoch lena n-áirítear tíotáiniam, cruach dhosmálta, cruach éadrom, alúmanam, plaisteach, adhmad, adhmad innealtóireachta, céir, fabraicí agus páipéar.Úsáidtear léasair YAG go príomha chun miotail agus criadóireacht a ghearradh agus a scríobh.[12]
Chomh maith leis an bhfoinse cumhachta, is féidir leis an gcineál sreabhadh gáis difear a dhéanamh ar fheidhmíocht chomh maith.I measc na leaganacha coitianta de léasair CO2 tá sreabhadh aiseach tapa, sreabhadh aiseach mall, sreabhadh trasnach, agus leac.I athshonadóir sreabhadh aiseach tapa, déantar an meascán de dhé-ocsaíd charbóin, héiliam agus nítrigine a scaipeadh ar ardtreoluas ag tuirbín nó séidire.Scaipeann léasair tras-sreafa an meascán gáis ag treoluas níos ísle, rud a éilíonn séidire níos simplí.Tá réimse gáis statach ag athshonairí fuaraithe le leac nó idirleathadh nach dteastaíonn aon bhrú nó earraí gloine uathu, rud a fhágann go ndéantar coigilteas ar thuirbíní athsholáthair agus earraí gloine.
Teastaíonn fuarú ón gineadóir léasair agus na snáthoptaice seachtracha (lena n-áirítear an lionsa fócais).Ag brath ar mhéid agus ar chumraíocht an chórais, féadfar teas dramhaíola a aistriú trí chuisnithe nó go díreach chuig aer.Is fuaraitheoir a úsáidtear go coitianta é uisce, a scaiptear de ghnáth trí chiller nó córas aistrithe teasa.
Is léasair scaird-uisce-threoraithe é microjet léasair ina ndéantar léas bíogach léasair a chúpláil le scaird uisce ísealbhrú.Úsáidtear é seo chun feidhmeanna gearrtha léasair a dhéanamh agus an scaird uisce á úsáid chun an beam léasair a threorú, cosúil le snáithín optúil, trí mhachnamh inmheánach iomlán.Is iad na buntáistí a bhaineann leis seo ná go mbainfidh an t-uisce smionagar freisin agus go bhfuaraíonn sé an t-ábhar.Buntáistí breise a bhaineann le gearradh léasair traidisiúnta “tirim” ná luasanna dicing arda, corf comhthreomhar, agus gearradh omnidirectional.[13]
Is cineál léasair soladach stáit é léasair snáithíní atá ag fás go tapa laistigh den tionscal gearrtha miotail.Murab ionann agus CO2, úsáideann teicneolaíocht Fiber meán gnóthachan soladach, seachas gás nó leacht.Táirgeann an “léasar síl” an léas léasair agus ansin déantar é a aimpliú laistigh de shnáithín gloine.Le tonnfhad de 1064 nanaiméadar amháin, táirgeann léasair snáithíní spotmhéid an-bheag (suas le 100 uair níos lú i gcomparáid leis an CO2) rud a fhágann go bhfuil sé iontach chun ábhar miotail frithchaiteach a ghearradh.Tá sé seo ar cheann de na príomhbhuntáistí a bhaineann le Fiber i gcomparáid le CO2.[14]
I measc na buntáistí a bhaineann le gearrthóir léasair snáithín tá: -
Amanna próiseála tapa.
Ídiú fuinnimh & billí laghdaithe – mar gheall ar éifeachtúlacht níos fearr.
Iontaofacht agus feidhmíocht níos fearr – gan aon optaic le coigeartú nó ailíniú agus gan lampaí le hathsholáthar.
Cothabháil íosta.
An cumas ábhair an-fhrithchaiteacha a phróiseáil, mar shampla copar agus práis
Táirgiúlacht níos airde - cuireann costais oibriúcháin níos ísle toradh níos mó ar d'infheistíocht.[15]
Modhanna
Tá go leor modhanna éagsúla ann maidir le gearradh ag baint úsáide as léasair, agus úsáidtear cineálacha éagsúla chun ábhar difriúil a ghearradh.Is iad cuid de na modhanna ná vaporization, melt and blow, leá buille agus sruthán, scoilteadh strus teirmeach, scribing, gearradh fuar agus dó gearradh léasair cobhsaithe.
Gearradh vaporization
Nuair a ghearrtar an léas dírithe téitear dromchla an ábhair go splancphointe agus gineann sé poll eochrach.Mar thoradh ar an keyhole méadú tobann ar ionsú go tapa dhoimhniú an poll.De réir mar a dhoimhníonn an poll agus an t-ábhar ag fiuchadh, creimeann gal a ghintear na ballaí leáite ag séideadh amach agus ag méadú an poll a thuilleadh.De ghnáth déantar ábhar neamh-leá mar phlaistigh adhmaid, carbóin agus thermoset a ghearradh leis an modh seo.
Leá agus séideadh
Úsáideann gearradh leá agus buille nó comhleá gás ardbhrú chun ábhar leáite a shéideadh ón limistéar gearrtha, rud a laghdaíonn go mór an riachtanas cumhachta.Ar dtús téitear an t-ábhar go dtí an leáphointe agus ansin séideann scaird gháis an t-ábhar leáite amach as an kerf ag seachaint an gá le teocht an ábhair a ardú a thuilleadh.De ghnáth is miotail iad ábhair a ghearrtar leis an bpróiseas seo.
Scáineadh strus teirmeach
Tá ábhair brittle íogair go háirithe do briste teirmeach, gné a shaothraítear i scoilteadh strus teirmeach.Tá beam dírithe ar an dromchla is cúis le téamh áitiúil agus leathnú teirmeach.Mar thoradh air seo i crack is féidir a threorú ansin ag gluaiseacht an bhíoma.Is féidir an crack a bhogadh in ord m/s.Úsáidtear é de ghnáth i gearradh gloine.
Dísle stealth de sliseog sileacain
Tuilleadh eolais: Wafer dicing
Féadfar sceallóga micrileictreonacha mar a ullmhaítear i ndéantús feiste leathsheoltóra ó sliseog sileacain a scaradh tríd an bpróiseas dísle stealth mar a thugtar air, a oibríonn le léasair Nd:YAG bíogach, a bhfuil a thonnfhad (1064 nm) oiriúnaithe go maith don leictreonach. bearna banna de sileacain (1.11 eV nó 1117 nm).
Gearradh imoibríoch
Tugtar “gearradh gáis léasair chobhsaithe a dhó”, “gearradh lasrach” air freisin.Tá gearradh imoibríoch cosúil le gearradh tóirse ocsaigine ach le léas léasair mar fhoinse adhainte.Den chuid is mó a úsáidtear chun cruach carbóin a ghearradh i dtiús os cionn 1 mm.Is féidir an próiseas seo a úsáid chun plátaí cruach an-tiubh a ghearradh le cumhacht léasair réasúnta beag.
Lamháltais agus bailchríoch dromchla
Tá cruinneas suímh 10 micriméadar ag gearrthóirí léasair agus in-atrialltacht 5 mhicriméadar. [gá lua]
Méadaíonn roughness caighdeánach Rz le tiús an chláir, ach laghdaítear le cumhacht léasair agus luas gearrtha.Nuair a bhíonn cruach ísealcharbóin á ghearradh le cumhacht léasair de 800 W, is é 10 μm an garbh caighdeánach Rz le haghaidh tiús bileog 1 mm, 20 μm ar feadh 3 mm, agus 25 μm ar feadh 6 mm.
{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542}}{P^{0.528}\cdot V^{0.322}}}}{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542 }}{P^{0.528}\cdot V^{0.322}}}}
Áit: {\displaystyle S=}S= tiús leatháin chruach i mm;{\displaystyle P=}P= cumhacht léasair i kW (tá cumhacht léasair 4 kW ag roinnt gearrthóirí léasair nua);{\displaystyle V=}V= luas gearrtha i méadair in aghaidh an nóiméid.[16]
Tá an próiseas seo in ann lamháltais sách dlúth a choinneáil, go minic laistigh de 0.001 orlach (0.025 mm).Tá baint mhór ag céimseata páirteanna agus fuaimiúlacht mheicniúil an mheaisín le cumais lamháltais.Féadfaidh an bailchríoch dromchla tipiciúil a eascraíonn as gearradh léas léasair a bheith idir 125 agus 250 micrea-orlach (0.003 mm go 0.006 mm).[11]
Cumraíochtaí meaisín
Léasair optaic eitilte dé-phailléid
Ceann léasair optaic eitilte
Go ginearálta tá trí chumraíocht éagsúla de mheaisíní gearrtha léasair tionsclaíocha: ábhar ag gluaiseacht, córais hibrideach, agus optaic eitilte.Tagraíonn siad seo don bhealach a bhogtar an léas léasair thar an ábhar atá le gearradh nó le próiseáil.I gcás gach ceann díobh seo, is gnách go n-ainmnítear na haiseanna gluaisne X agus Y.Más féidir an ceann gearrtha a rialú, ainmnítear é mar an Z-ais.
Tá ceann gearrtha seasta ag léasair ábhair ghluaiste agus bogtar an t-ábhar faoi.Soláthraíonn an modh seo achar leanúnach ón gineadóir léasair go dtí an saotharphíosa agus pointe amháin chun eisilteach gearrtha a bhaint as.Éilíonn sé níos lú optaic, ach éilíonn sé bogadh an workpiece.Is gnách go mbíonn na optaic seachadta beam is lú ag an meaisín stíl seo, ach is gnách gurb é an ceann is moille é.
Soláthraíonn léasair hibrideach tábla a ghluaiseann in aon ais amháin (an X-ais de ghnáth) agus a ghluaiseann an ceann feadh na haise is giorra (Y).Is é an toradh a bhíonn air seo ná fad cosán seachadta léis níos seasta ná meaisín snáthoptaice eitilte agus d’fhéadfadh go gceadófar córas seachadta léasa níos simplí.D’fhéadfadh caillteanas cumhachta laghdaithe a bheith mar thoradh air seo sa chóras seachadta agus níos mó toilleadh in aghaidh an vata ná meaisíní optaic eitilte.
Tá tábla seasta agus ceann gearrtha (le léas léasair) ag léasair optaic eitilte a ghluaiseann thar an saotharphíosa sa dá thoise chothrománach.Coinníonn gearrthóirí snáthoptaice eitilte an saotharphíosa ina stad le linn na próiseála agus is minic nach mbíonn clampáil ábhair ag teastáil uathu.Tá an mhais ghluaiste tairiseach, mar sin ní chuireann méid éagsúil an phíosa oibre isteach ar dhinimic.Is iad meaisíní optaic eitilte an cineál is tapúla, rud atá buntáisteach nuair a bhíonn píosaí oibre níos tanaí á ghearradh.[17]
Ní mór do mheaisíní snáthoptaice eitilte modh éigin a úsáid chun fad an bhíoma atá ag athrú ó ghearradh gar-pháirc (gar don athshonator) go gearradh páirce i bhfad (i bhfad ar shiúl ó athshonator) a chur san áireamh.I measc na modhanna coitianta chun é seo a rialú tá imbhualadh, optaic oiriúnaitheach nó úsáid ais fhad léis thairiseach.
Ceadaíonn meaisíní cúig agus sé-ais freisin píosaí oibre foirmithe a ghearradh.Ina theannta sin, tá modhanna éagsúla ann chun an bhíoma léasair a dhíriú ar phíosa oibre múnlaithe, ag cothabháil achar fócais ceart agus seasamh chun cinn nozzle, etc.
Pulsáil
Tá léasair bíogacha a sholáthraíonn pléasctha ardchumhachta fuinnimh ar feadh tréimhse ghearr an-éifeachtach i roinnt próiseas gearrtha léasair, go háirithe le haghaidh polladh, nó nuair a bhíonn gá le poill an-bheag nó luasanna gearrtha an-íseal, ós rud é dá n-úsáidfí léas léasair tairiseach, d'fhéadfadh an teas an pointe leá a bhaint amach don phíosa iomlán atá á ghearradh.
Tá an cumas ag formhór na léasair tionsclaíochta CW (tonn leanúnach) a chuisle nó a ghearradh faoi rialú cláir NC (rialú uimhriúil).
Úsáideann léasair buille dúbailte sraith de phéirí cuisle chun ráta bainte ábhar agus cáilíocht poll a fheabhsú.Go bunúsach, baineann an chéad chuisle ábhar as an dromchla agus cuireann an dara ceann cosc ar an ejecta cloí le taobh an poll nó an ghearrtha.[18]
Am postála: Meitheamh-16-2022