Grundprinzipien der Laserbearbeitung
Die Lasergravur ist die häufigste Anwendung für Lasersysteme. Entsprechend dem Mechanismus der Wechselwirkung zwischen dem Laserstrahl und dem Material kann die Laserbearbeitung grob in thermische Laserbearbeitung und photochemische Reaktionsverarbeitung unterteilt werden.
Die thermische Laserbearbeitung bezieht sich auf die Verwendung des thermischen Effekts, der durch den auf die Oberfläche des Materials projizierten Laserstrahl erzeugt wird, um den Verarbeitungsprozess abzuschließen, einschließlich Laserschweißen, Lasergravieren und -schneiden, Oberflächenmodifizierung, Laserlasermarkierung, Laserbohren und Mikrobearbeitung. usw.; Die photochemische Reaktionsverarbeitung bezieht sich auf Der Laserstrahl wird auf das Objekt bestrahlt, und das hochdichte Laserphoton mit hoher Dichte wird verwendet, um den Prozess der photochemischen Reaktion zu initiieren oder zu steuern. Einschließlich photochemischer Abscheidung, Stereolithographie, Lasergravur und Ätzen usw.
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Prinzip
Bei der Laserbearbeitung wird die Energie des Lichts verwendet, um auf die Linse zu fokussieren, um eine hohe Energiedichte im Brennpunkt zu erreichen und durch photothermischen Effekt zu verarbeiten. Für die Laserbearbeitung sind keine Werkzeuge erforderlich, die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist hoch, die Oberflächenverformung ist gering und verschiedene Materialien können verarbeitet werden. Der Laserstrahl wird verwendet, um verschiedene Materialien wie Bohren, Schneiden, Würfeln, Schweißen und Wärmebehandlung zu verarbeiten. Einige Substanzen mit metastabilen Energieniveaus absorbieren Lichtenergie unter Anregung externer Photonen, so dass die Anzahl der Atome im hohen Energieniveau größer ist als die Anzahl der Atome im niedrigen Energieniveau - die Anzahl der Teilchen ist umgekehrt. Wenn ein Lichtstrahl bestrahlt wird, ist die Energie des Photons gleich der Differenz zwischen diesen beiden Energien. Zu diesem Zeitpunkt wird stimulierte Strahlung erzeugt und eine große Menge Lichtenergie abgegeben.
Im Vergleich zur herkömmlichen Verarbeitungstechnologie bietet die Laserbearbeitungstechnologie die Vorteile einer geringeren Materialverschwendung, eines offensichtlichen Kosteneffekts bei der Produktion in großem Maßstab und einer starken Anpassungsfähigkeit an Verarbeitungsobjekte. In Europa wird die Lasertechnologie hauptsächlich zum Schweißen von Spezialmaterialien wie hochwertigen Autoschalen und -basen, Flugzeugflügeln und Raumfahrzeugrümpfen verwendet.
1. Die Laserleistungsdichte ist groß, die Temperatur des Werkstücks steigt nach Absorption des Lasers schnell an und es schmilzt oder verdampft. Auch Materialien mit hohem Schmelzpunkt, hoher Härte und Sprödigkeit (wie Keramik und Diamanten) können per Laser verarbeitet werden;
2. Der Laserkopf hat keinen Kontakt mit dem Werkstück und es besteht kein Verschleißproblem des Bearbeitungswerkzeugs.
3. Das Werkstück ist keiner Beanspruchung ausgesetzt und kann nicht leicht verunreinigt werden.
4. Es kann das bewegliche Werkstück oder das in der Glasschale versiegelte Material verarbeiten.
5. Der Divergenzwinkel des Laserstrahls kann weniger als 1 Millibogen betragen, der Punktdurchmesser kann so klein wie Mikrometer sein, die Einwirkzeit kann so kurz wie Nanosekunden und Pikosekunden sein und die kontinuierliche Ausgangsleistung von Hochleistungslasern kann Kilowatt bis zehn Kilowatt erreichen. Klasse, so dass der Laser sowohl für die präzise Mikrobearbeitung als auch für die großtechnische Materialbearbeitung geeignet ist;
6. Der Laserstrahl ist leicht zu steuern und lässt sich leicht mit Präzisionsmaschinen, Präzisionsmesstechnik und elektronischen Computern kombinieren, um einen hohen Automatisierungsgrad bei der Verarbeitung und eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit zu erzielen.
7. In rauen Umgebungen oder an Orten, die für andere schwer zugänglich sind, kann die Laserbearbeitung mit Robotern durchgeführt werden.
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Die Laserbearbeitung ist eine berührungslose Verarbeitung, und die Energie und die Bewegungsgeschwindigkeit des energiereichen Laserstrahls sind einstellbar, so dass eine Vielzahl von Verarbeitungszwecken erreicht werden kann. Es kann eine Vielzahl von Metallen und Nichtmetallen verarbeiten, insbesondere Materialien mit hoher Härte, hoher Sprödigkeit und hohem Schmelzpunkt. Die Flexibilität der Laserbearbeitung wird hauptsächlich zum Schneiden, Oberflächenbehandeln, Schweißen, Markieren und Bohren verwendet. Die Laseroberflächenbehandlung umfasst Laserphasenhärten, Laserbeschichten, Laseroberflächenlegieren und Laseroberflächenschmelzen.