Anwendung und Entwicklung der Laserbearbeitungstechnologie?

Laserbearbeitungbezieht sich auf die Nutzung des thermischen Effekts, der durch den auf die Oberfläche des Materials projizierten Laserstrahl erzeugt wird, um den Bearbeitungsprozess abzuschließen, einschließlich Laserschweißen, Laserschneiden, Oberflächenmodifikation, Lasermarkierung, Laserbohren und Mikrobearbeitung. Verwenden Sie Laserstrahlen, um verschiedene Bearbeitungen an Materialien durchzuführen, wie z. B. Bohren, Schneiden, Ritzen, Schweißen, Wärmebehandlung usw. Der Laser kann an die Bearbeitung und Herstellung jedes Materials angepasst werden, insbesondere bei der Bearbeitung und Herstellung von besonderen Anlässen und besonderen Materialien mit besonderer Präzision und Anforderungen und spielt eine unersetzliche Rolle.

1. Das Prinzip der Laserbearbeitung

Bei der Laserbearbeitung wird der Laserstrahl auf die Oberfläche des Werkstücks gestrahlt und die hohe Energie des Lasers genutzt, um das Material zu schneiden, zu schmelzen und die Oberflächeneigenschaften des Objekts zu verändern. Da es sich bei der Laserbearbeitung um eine berührungslose Bearbeitung handelt, reibt das Werkzeug nicht direkt an der Oberfläche des Werkstücks, um Widerstand zu erzeugen, sodass die Laserbearbeitungsgeschwindigkeit extrem hoch ist, die Reichweite des Bearbeitungsobjekts, die durch Hitze beeinflusst wird, gering ist und keine Geräusche entstehen generiert. Da die Energie des Laserstrahls und die Bewegungsgeschwindigkeit des Strahls angepasst werden können, kann die Laserbearbeitung auf verschiedenen Ebenen und in unterschiedlichen Bereichen angewendet werden.

2. Merkmale der Laserbearbeitung

Die wertvollen Eigenschaften des Lasers bestimmen die Vorteile des Lasers im Bereich der Bearbeitung:

①Da es sich um eine berührungslose Bearbeitung handelt und die Energie des hochenergetischen Laserstrahls und seine Bewegungsgeschwindigkeit angepasst werden können, können verschiedene Bearbeitungszwecke erreicht werden.

② Es kann eine Vielzahl von Metallen und Nichtmetallen verarbeiten, insbesondere Materialien mit hoher Härte, hoher Sprödigkeit und hohem Schmelzpunkt.

③Bei der Laserbearbeitung entsteht kein „Werkzeug“-Verschleiß und es wirkt keine „Schnittkraft“ auf das Werkstück.

④Während der Laserbearbeitung ist die Energiedichte des Laserstrahls hoch, die Bearbeitungsgeschwindigkeit ist hoch und es handelt sich um eine lokale Bearbeitung, die keine oder nur minimale Auswirkungen auf die nicht laserbestrahlten Teile hat. Daher ist die Wärmeeinflusszone klein, die thermische Verformung des Werkstücks gering und der Umfang der Nachbearbeitung gering.

⑤ Durch das transparente Medium können verschiedene Bearbeitungen am Werkstück im luftdichten Behälter durchgeführt werden.

⑥Da der Laserstrahl leicht zu führen und zu sammeln ist, um die Transformation in verschiedene Richtungen zu realisieren, ist es sehr einfach, mit dem numerischen Steuerungssystem zusammenzuarbeiten, um komplexe Werkstücke zu bearbeiten, sodass es sich um eine äußerst flexible Bearbeitungsmethode handelt.

⑦Durch die Laserbearbeitung ist die Produktionseffizienz hoch, die Qualität zuverlässig und der wirtschaftliche Nutzen gut.

Lasertechnologie

Verwenden Sie Laserstrahlen, um verschiedene Bearbeitungen an Materialien durchzuführen, wie Bohren, Schneiden, Ritzen, Schweißen, Wärmebehandlung usw. Die Laserbearbeitung hat viele Vorteile: ①Die Laserleistungsdichte ist hoch und die Temperatur des Werkstücks steigt nach der Absorption des Lasers schnell an und schmilzt oder verdampft. Auch Materialien mit hohem Schmelzpunkt, hoher Härte und Sprödigkeit (wie Keramik, Diamant etc.) können per Laser bearbeitet werden; ②Laserkopf Es besteht kein Kontakt mit dem Werkstück und es besteht kein Verschleißproblem des Bearbeitungswerkzeugs. ③Das Werkstück wird nicht beansprucht und kann nicht leicht verschmutzt werden; ④Es kann das sich bewegende Werkstück oder das in der Glasschale versiegelte Material verarbeiten. ⑤Der Divergenzwinkel des Laserstrahls kann weniger als 1 Millibogen betragen, und der Durchmesser des Flecks kann nur in der Größenordnung von Mikrometern liegen, und die Einwirkungszeit kann nur Nanosekunden und Pikosekunden betragen. Gleichzeitig kann die Dauerausgangsleistung von Hochleistungslasern Größenordnungen von Kilowatt bis zehn Kilowatt erreichen. Daher eignet sich der Laser sowohl für die Präzisionsmikrobearbeitung als auch für die Materialbearbeitung im großen Maßstab; ⑥Der Laserstrahl ist einfach zu steuern und lässt sich leicht mit Präzisionsmaschinen, Präzisionsmesstechnik und elektronischen Computern kombinieren, um einen hohen Automatisierungsgrad und eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit zu erreichen. ⑦In rauen Umgebungen oder an Orten, die für andere schwer zugänglich sind, führen verfügbare Roboter die Laserbearbeitung durch.

1. Laserbohren

Löcher können mit einem gepulsten Laser mit einer Pulsbreite von {{0}},1-1 Millisekunden gebohrt werden, der sich besonders zum Bohren von Mikrolöchern und speziell geformten Löchern mit einem Durchmesser von etwa 0,005-1 mm. Laserbohren wird häufig bei der Bearbeitung von Lagersteinen, Diamantdrahtziehsteinen, Chemiefaser-Spinndüsen und anderen Werkstücken von Uhren und Instrumenten eingesetzt.

2. Laserschneiden, Beschriften und Beschriften

In Branchen wie dem Schiffbau und der Automobilherstellung werden zum Schneiden großer Werkstücke häufig kontinuierliche CO2-Laser mit Hunderten von Watt bis 10,{1}} Watt eingesetzt, die nicht nur genaue räumliche Kurvenformen gewährleisten, sondern auch eine hohe Bearbeitungseffizienz aufweisen. Zum Schneiden kleiner Werkstücke werden üblicherweise Festkörperlaser mittlerer und niedriger Leistung oder CO2-Laser eingesetzt. In der Mikroelektronik werden Laser häufig zum Schneiden von Siliziumwafern oder zum Schneiden schmaler Schlitze mit hoher Geschwindigkeit und kleiner Wärmeeinflusszone eingesetzt. Mit dem Laser kann das Werkstück am Fließband graviert oder markiert werden, ohne die Geschwindigkeit des Fließbandes zu beeinträchtigen und die eingravierten Zeichen bleiben dauerhaft erhalten.

3. Lasertrimmen

Verwenden Sie Laser mittlerer und niedriger Leistung, um einige Materialien auf elektronischen Bauteilen zu entfernen, um den Zweck der Änderung elektrischer Parameter (wie Widerstandswert, Kapazität und Resonanzfrequenz usw.) zu erreichen. Das Laserschneiden weist eine hohe Präzision und hohe Geschwindigkeit auf und ist für die Massenproduktion geeignet. Mit ähnlichen Prinzipien kann die Maske defekter integrierter Schaltkreise repariert, der Speicher integrierter Schaltkreise repariert werden, um die Ausbeute zu verbessern, und außerdem kann das dynamische Gleichgewicht des Gyroskops genau eingestellt werden.

4. Laserschweißen

Das Laserschweißen weist eine hohe Festigkeit, geringe thermische Verformung und eine gute Abdichtung auf. Es kann Materialien unterschiedlicher Größe und Eigenschaften sowie Materialien mit hohem Schmelzpunkt (z. B. Keramik) und leichter Oxidation schweißen. Der lasergeschweißte Herzschrittmacher zeichnet sich durch gute Luftdichtheit, lange Lebensdauer und geringe Größe aus.

5. Laserwärmebehandlung

Bestrahlen Sie das Material mit einem Laser, wählen Sie die geeignete Wellenlänge aus und steuern Sie die Bestrahlungszeit und Leistungsdichte, damit die Oberfläche des Materials geschmolzen und rekristallisiert werden kann, um den Zweck des Abschreckens oder Glühens zu erreichen. Der Vorteil der Laserwärmebehandlung besteht darin, dass die Tiefe der Wärmebehandlung gesteuert werden kann, der Wärmebehandlungsteil ausgewählt und gesteuert werden kann, die Verformung des Werkstücks gering ist, Teile und Komponenten mit komplexen Formen bearbeitet werden können und die Innenwände von Sacklöcher und tiefe Löcher können behandelt werden. Beispielsweise kann die Lebensdauer von Zylinderkolben nach einer Laserwärmebehandlung verlängert werden; Durch Ionenbeschuss beschädigte Siliziummaterialien können durch Laserwärmebehandlung wiederhergestellt werden.

6. Verbesserte Behandlung

Die Laser-Oberflächenverstärkungstechnologie basiert auf zwei Prozessen der Erwärmung des Laserstrahls mit hoher Energiedichte und der schnellen Selbstkühlung des Werkstücks. Bei der Laseroberflächenverstärkung von Metallmaterialien kann der Laserstrahl, wenn die Energiedichte am unteren Ende liegt, zur Oberflächenphasenumwandlungsverstärkung von Metallmaterialien verwendet werden. Wenn die Energiedichte des Laserstrahls hoch ist, entspricht der Lichtfleck auf der Oberfläche des Werkstücks einem sich bewegenden Spalt, der eine Reihe metallurgischer Prozesse abschließen kann, einschließlich Oberflächenumschmelzen, Oberflächenkarburieren, Oberflächenlegierung und Oberflächenplattieren . Die durch diese Funktionen in praktischen Anwendungen ausgelöste Materialsubstitutionstechnologie wird der verarbeitenden Industrie enorme wirtschaftliche Vorteile bringen.

Die Hauptanwendung bei der Modifizierung von Werkzeugwerkstoffen ist die Schmelzbehandlung. Bei der Schmelzbehandlung wird die Oberfläche des Metallmaterials unter der Bestrahlung mit dem Laserstrahl geschmolzen und verfestigt sich gleichzeitig schnell, um eine neue Oberflächenschicht zu erzeugen. Entsprechend der Veränderung der Oberflächenstruktur des Materials kann es in Legieren, Plattieren, Umschmelzen und Veredeln, Glasieren und Oberflächencompoundieren unterteilt werden.

Beim Laserschmelzen handelt es sich um eine Oberflächenmodifikationstechnologie, bei der die Oberfläche eines Materials mit einem Laser mit geeigneten Parametern bestrahlt wird, um die Oberfläche schnell zu schmelzen und zu verdichten, um eine feinere und homogenere Struktur und die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Es hat folgende Vorteile:

1. Im Allgemeinen werden beim Schmelzen der Oberfläche keine Metallelemente hinzugefügt und die geschmolzene Schicht bildet eine metallurgische Verbindung mit der Materialmatrix.

2. Beim Laserschmelzen können Verunreinigungen und Gase ausgeschlossen werden, und die durch schnelles Abkühlen und Rekristallisieren erhaltenen Verunreinigungen weisen eine höhere Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf.

3. Die geschmolzene Schicht ist dünn und die Wärmeeinwirkungszone klein, was kaum Auswirkungen auf die Oberflächenrauheit und die Werkstückgröße hat. Kann manchmal ohne weiteres Polieren verwendet werden.

4. Erhöhen Sie die feste Löslichkeitsgrenze der gelösten Atome in der Matrix, verfeinern Sie die Kristallkörner und die Partikel der zweiten Phase, bilden Sie eine metastabile Phase und erhalten Sie eine Einkristallstruktur ohne Diffusion oder sogar einen amorphen Zustand, so dass die neue Legierung hergestellt werden kann Nutzen Sie die Vorteile traditioneller Methoden. zu der hervorragenden Leistung.

Der Lichtstrahl kann durch den Strahlengang geführt werden, so dass die besondere Lage des Teils und die Oberfläche mit komplexer Form bearbeitet werden können.

Durch die Kombination der Vorteile der Lasertechnologie und der Nachteile weit verbreiteter Technologien wird die Anwendung der Lasertechnologie zur Oberflächenverstärkungsbehandlung von Werkzeugmaterialien eine der wichtigen Möglichkeiten zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Lebensdauer von Werkzeugen sein, insbesondere für Keramik und Hartlegierungen. Die Vorteile einer hohen Härte und einer guten Hitzebeständigkeit des Werkzeugs tragen zur Verbesserung der Bearbeitungseffizienz und Bearbeitungsgenauigkeit bei und können schwer zerspanbare Materialien wie gehärteten Stahl unter ungünstigen Bearbeitungsbedingungen schneiden. Aufgrund ihrer relativ geringen Festigkeit und geringen Zähigkeit ist ihr Anwendungsbereich stark eingeschränkt. Daher ist die Anwendung der Laser-Oberflächenverstärkungstechnologie auf Keramik- und Hartmetallwerkzeuge von tiefgreifender Forschungsbedeutung und breiten Anwendungsaussichten.

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