Судалж байнаЛазер зүсэх машинууд: Зүсэх талбай дахь “Шидэт багаж”
I. Лазер үүсгэх онолын үндэс
Лазер зүсэх технологийн онолын гарал үүслийг 1916 онд Альберт Эйнштейний дэвшүүлсэн өдөөгдсөн ялгаралтын онолоос эхтэй. Энэхүү онол нь бодисыг бүрдүүлдэг атомуудад өөр өөр тооны бөөмс (электрон) өөр өөр энергийн түвшинд тархсан байдаг гэж үздэг. Өндөр энергийн түвшинд байгаа бөөмсийг тодорхой фотон өдөөхөд тэд өндөр энергийн түвшингээс бага энергийн түвшин рүү шилжиж, өдөөгч гэрэлтэй ижил шинж чанартай гэрэл ялгаруулдаг. Тодорхой нөхцөлд сул гэрэл нь хүчтэй гэрлийг өдөөж болно.—Цацрагийн өдөөгдсөн ялгаралтаар гэрлийн олшруулалт буюу товчоор лазер гэж нэрлэгддэг үзэгдэл.
Лазерууд нь өндөр тод байдал, өндөр чиглэлтэй байдал, өндөр монохромат чанар, өндөр когерент гэсэн дөрвөн үндсэн шинж чанартай байдаг. Өндөр тод байдлын хувьд хатуу төлөвт лазеруудын тод байдал 10 хүртэл хүрч болно.¹¹Вт/см²·Өндөр тод лазер туяаг линзээр фокуслахад фокусын цэгийн ойролцоо хэдэн мянгаас хэдэн арван мянган градусын температур үүсгэдэг бөгөөд энэ нь бараг бүх материалыг боловсруулах боломжийг олгодог. Өндөр чиглэлтэй байдал нь лазерыг фокуслах үед маш өндөр чадлын нягтралыг хадгалахын зэрэгцээ хол зайд үр ашигтай аялах боломжийг олгодог.—Лазер боловсруулалтын хоёр чухал нөхцөл. Өндөр монохромат чанар нь цацрагийг нарийн төвлөрүүлж, онцгой чадлын нягтралд хүрэх боломжийг олгодог. Өндөр когерент чанар нь гэрлийн долгионы янз бүрийн хэсгүүдийн хоорондох фазын хамаарлыг голчлон тодорхойлдог.
Эдгээр ер бусын шинж чанарууд дээр үндэслэн лазеруудыг үйлдвэрлэлийн боловсруулалт болон бусад олон салбарт өргөн ашиглаж ирсэн бөгөөд энэ нь лазер хэрчих машиныг зохион бүтээхэд хүргэсэн.—лазер туяаны дулааны энергийг ашиглан зүсэлт хийдэг төхөөрөмж.
II. Тодорхой огтлох зарчим
Лазер зүсэх машин нь материалыг лазер туяа ашиглан боловсруулдаг. Энэ нь өндөр энергийн нягтралтай лазер туяагаар дамжуулан материалыг сублимаци буюу хайлах цэгээс дээш халааж, зүсэлт хийдэг. Энэ үйл явц нь дараах алхмуудыг агуулна.
Лазер үүсгүүрээр лазер туяа үүсгэхЛазер үүсгүүр нь өндөр энергитэй, өндөр төвлөрсөн лазер туяа үүсгэдэг. Түгээмэл лазерын төрөлд CO орно.₂лазер, шилэн лазер болон хатуу төлөвт лазер.
Лазерын цацрагийн удирдлага ба фокуслах Линз эсвэл толь зэрэг оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь цацрагийн замыг хянаж, жижиг диаметртэй цэг рүү чиглүүлж, жижиг хэсэгт энерги төвлөрүүлдэг.
Лазерын энергийн материалын шингээлт Лазер туяа нь материалын гадаргууг цацруулж байх үед материал нь лазерын энергийг шингээдэг. Шингээлтийн хурд материалаас хамааран харилцан адилгүй байдаг; зарим металлууд лазерын шингээлт өндөр байдаг.
Материалыг халаах, хайлуулах эсвэл ууршуулах Лазерын өндөр энергийн нягтрал нь материалыг хайлуулах эсвэл ууршуулах температурт хурдан халаадаг. Хайлуулах эсвэл ууршуулах нь их хэмжээний дулааныг хэрэглэдэг тул зүсэлтийг хийдэг.
Туслах хийн шахалт Зүсэх үед туслах хий (азот, хүчилтөрөгч, идэвхгүй хий гэх мэт)-ийг ихэвчлэн цоргоор шахаж гаргадаг. Эдгээр хий нь зүсэх бүсийг хамгаалж, хайлсан материалыг үлээж, зүсэх хурдыг нэмэгдүүлэхэд тусалдаг.
Хөдөлгөөн хянах системЛазер зүсэх машинууд нь зүсэх толгойг материалын гадаргуу дээрх урьдчилан тогтоосон зам дагуу чиглүүлдэг хөдөлгөөн хянах системээр тоноглогдсон. Компьютерийн програмын хяналтан дор нарийн төвөгтэй хэлбэрийг нарийн зүсэж болно.
Лазер зүсэх нийтлэг аргууд
Лазер ууршуулах аргаар зүсэх Материалыг зүсэх явцад ууршуулдаг. Өндөр энергийн нягтралтай лазер туяа нь ажлын хэсгийг маш богино хугацаанд буцалгах цэг хүртэл халааж, хурдан ялгарч буй уур үүсгэдэг бөгөөд энэ нь керф үүсгэдэг. Энэ арга нь маш өндөр эрчим хүч, нягтрал шаарддаг бөгөөд голчлон цаас, даавуу, мод, хуванцар, резин зэрэг хэт нимгэн металл болон металл бус материалд ашиглагддаг.
Лазер хайлмал зүсэлт Лазер нь металыг хайлсан төлөвт халааж, дараа нь исэлддэггүй хий (Ar, He, N) үүсгэдэг.₂гэх мэт) цацрагтай коаксиаль байдлаар өндөр даралтын дор шингэн металлыг үлээж, керф үүсгэдэг. Бүрэн ууршилт шаардлагагүй тул ууршилтын зүсэлтийн эрчим хүчний хэрэглээ нь ердөө 10% орчим байдаг. Энэ нь зэвэрдэггүй ган, титан, хөнгөн цагаан болон тэдгээрийн хайлш зэрэг исэлддэггүй эсвэл урвалд ордог металлуудад тохиромжтой.
Лазер хүчилтөрөгчийн зүсэлт (исэлдүүлэгч хайлмал зүсэлт) Окси-ацетилен зүсэлттэй адил лазер нь урьдчилан халаах эх үүсвэр болж, хүчилтөрөгч эсвэл бусад урвалд ордог хий нь зүсэх орчин болж үйлчилдэг. Хий нь металлтай исэлдэн урвалд орж, их хэмжээний дулаан ялгаруулж, хайлсан ислийг үлээж, керф үүсгэдэг. Экзотермик исэлдэлтийн урвалын улмаас эрчим хүчний хэрэгцээ нь хайлмал зүсэлтийн ердөө 50% бөгөөд илүү өндөр хурдтай байдаг. Үүнийг нүүрстөрөгчийн ган, титан ган, дулаанаар боловсруулсан ган зэрэг исэлддэг металлуудад өргөн ашигладаг.
III. Лазер хэрчих машинуудын гайхалтай давуу талууд
Жижиг, өндөр энергитэй, хурдан хөдөлдөг лазер цэгийн ачаар лазер зүсэгч нь онцгой нарийвчлалыг хангадаг. Зүсэгч нь нарийхан, зэрэгцээ ба перпендикуляр хажуугийн ханатай тул өндөр хэмжээст нарийвчлалыг хангадаг. Зүссэн гадаргуу нь гөлгөр, сэтгэл татам бөгөөд гадаргуугийн барзгар байдал нь ердөө хэдэн арван микрометр юм. Олон тохиолдолд лазер зүсэлт нь эцсийн процесс болж, эд ангиудыг цаашид боловсруулахгүйгээр шууд ашиглахад бэлэн болгодог.
Дулаан нөлөөлөлд өртсөн бүс (HAZ) нь маш нарийхан тул керфийн эргэн тойрон дахь анхны материалын шинж чанарыг хадгалж, дулааны деформацийг хамгийн бага байлгадаг. Керфийн хөндлөн огтлол нь бараг стандарт тэгш өнцөгт хэлбэртэй байдаг. Энэхүү нарийвчлал нь электроникийн салбарт металл/хуванцар эд анги, гэр, хэлхээний самбарыг боловсруулахад чухал ач холбогдолтой юм.
2. Өндөр зүсэлтийн үр ашиг
Лазер зүсэлт нь лазер дамжуулалтын шинж чанараас шалтгаалан өндөр үр ашигтай байдаг. Ихэнх машинууд CNC хяналтын системийг ашигладаг бөгөөд энэ нь бүрэн автоматжуулалтыг зөвшөөрдөг. Операторууд зөвхөн өөр өөр эд ангийн геометрт дасан зохицохын тулд CNC програмуудыг өөрчлөх шаардлагатай бөгөөд 2D болон 3D зүсэлтийг дэмждэг. Том үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүдэд олон CNC ажлын станцууд олон эд ангийг нэгэн зэрэг боловсруулж чаддаг. Өөр өөр багц болон хэлбэрийн програмыг хурдан солих нь нарийн төвөгтэй багажны өөрчлөлт, тохируулгыг арилгаж, массын үйлдвэрлэлийн үр ашгийг эрс сайжруулдаг.
3. Хурдан зүсэх хурд
Лазер зүсэлт нь плазмын зүсэлт гэх мэт уламжлалт аргуудаас, ялангуяа нимгэн хуудасны хувьд хамаагүй хурдан байдаг. Жишээлбэл, зарим үйлдвэрлэлийн лазер зүсэгч нь плазмын зүсэгчээс 300% илүү хурдтай ажилладаг. Хавчаар хийх шаардлагагүй тул бэхэлгээний зардал болон ачих/буулгах хугацааг хэмнэж, нийт үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг нэмэгдүүлдэг. Автомашины салбарт,өндөр хүчин чадалтай шилэн лазер таслагчөндөр бат бэх гангийн үр ашгийг тав дахин сайжруулж, үйлдвэрлэлийн мөчлөгийг богиносгож, зах зээлийн өрсөлдөх чадварыг нэмэгдүүлэх боломжтой.
4. Холбоо барихгүй боловсруулалт
Лазер зүсэлт нь хүрэлцдэггүй тул зүсэх толгой нь хэзээ ч ажлын хэсэгт хүрдэггүй. Энэ нь багажны элэгдлийг арилгадаг; өөр өөр эд ангиудад цорго солих шаардлагагүй.—Зөвхөн параметрийн тохируулга. Энэ процесс нь дуу чимээ багатай, чичиргээ багатай, бохирдолгүй, тав тухтай, байгаль орчинд ээлтэй ажлын орчинг бүрдүүлдэг. Хэврэг материал эсвэл өндөр нарийвчлалтай эд ангиудын хувьд холбоо барихгүй зүсэлт нь гадаргуугийн гэмтэл, деформациас сэргийлж, бүтээгдэхүүний өндөр чанар, гарцыг баталгаажуулдаг.
5. Өргөн хүрээний материалын нийцтэй байдал
Лазер зүсэгч нь металл, металл бус, нийлмэл материал, арьс шир, мод гэх мэт олон төрлийн материалыг боловсруулдаг. Дасан зохицох чадвар нь дулааны шинж чанар болон лазер шингээлтээс хамаарч өөр өөр байдаг.
Зэвэрдэггүй ган, нүүрстөрөгчийн ган гэх мэтийг хайлмал зүсэлт эсвэл хүчилтөрөгчийн зүсэлтээр үр дүнтэй зүсдэг.
Хуванцар, мод зэрэг металл бус материалууд нь ууршилтаар зүсэхэд тохиромжтой.
Нийлмэл материалыг шинж чанараас нь хамааран нарийн зүсэж болно.
Энэхүү олон талт байдал нь лазер зүсэгчийг үйлдвэрлэлийн салбарт зайлшгүй шаардлагатай болгодог.
6. Хялбар ажиллагаа
Орчин үеийн лазер таслагчКомпьютерийн тоон удирдлага болон алсын удирдлагатай. Зүсэх зургийг импортолсны дараа машин нь энгийн товчлуурын даралтаар автоматаар ажиллаж, хөдөлмөрийн зардлыг бууруулдаг. Олон загварт гараар оролцоог багасгахын тулд автомат ачаалах/буулгах функц багтсан байдаг. Жижиг цехүүдэд ч операторууд богино хугацааны сургалтын дараа системийг эзэмшиж, нэг хүн олон машиныг нэгэн зэрэг хянах боломжтой.
7. Ашиглалт болон засвар үйлчилгээний зардал бага
Лазер зүсэгч нь харьцангуй бага хэрэглээ болон засвар үйлчилгээний зардалтай байдаг. Засвар үйлчилгээнд бага цаг зарцуулдаг тул үйлдвэрлэл, гарц болон эдийн засгийн үр ашгийг дээшлүүлэхэд илүү их цаг хугацаа шаардагдана.—жижиг, дунд үйлдвэрүүдэд онцгой ашигтай. Урьдчилсан хөрөнгө оруулалт өндөр байгаа хэдий ч өндөр үр ашиг нь массын үйлдвэрлэлд нэгж тутамд боловсруулах зардлыг бууруулж, нийт өртгийн өрсөлдөх чадварыг бэхжүүлж, тогтвортой хөгжлийг дэмждэг.
IV. Лазер хэрчих машины үндсэн бүтэц
1. Үндсэн хүрээний бүтэц
Зочид буудал нь ор, ажлын ширээнээс бүрдэнэ.
Нээлттэй ор: Энгийн бүтэцтэй, ажлын хэсгийг ачих/буулгахад тохиромжтой, жижиг эд анги эсвэл авсаархан зохион байгуулалтад тохиромжтой.
Хаалттай ор: Өндөр хатуулагтай, том лазер зүсэгчдэд өргөн хэрэглэгддэг тул зүсэх хүчийг тэсвэрлэх, тогтвортой байдал, нарийвчлалыг хангахад ашигладаг.
Ажлын ширээ нь ажлын хэсгийг тулгуур болгон ашигладаг бөгөөд ихэвчлэн олон хуруувч эсвэл бөмбөлөг ашигладаг. Хажуугийн байрлал болон хавчаарын төхөөрөмжүүд нь зүсэх явцад нарийвчлалтай тэгшлэх, бат бөх бэхлэлтийг хангаж, зүсэх чанарыг баталгаажуулдаг.
2. Цахилгаан хангамжийн систем
Эрчим хүчний систем нь цахилгаан моторыг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашигладаг бөгөөд цахилгаан энергийг механик энерги болгон хувиргадаг. Гаралтын гол нь араа, бүс эсвэл гинж зэрэг дамжуулах бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй холбогдож, хөдөлж буй хэсгүүдэд хөдөлгөгч хүч өгч, үйл явцын шаардлагын дагуу хөдөлгөөнийг хянах боломжийг олгодог.
3. Дамжуулах систем
CNC лазер зүсэгч нь байрлалын нарийвчлалын шаардлагыг хангахын тулд хагас хаалттай гогцооны хяналтын системийг ашигладаг (ерөнхийдөө <0.05 мм/300 мм). Нийтлэг драйверуудад тогтмол гүйдлийн эсвэл хувьсах гүйдлийн серво мотор, ялангуяа импульсийн өргөн модуляцлагдсан (PWM) хурдыг тохируулдаг өндөр инерцийн тогтмол гүйдлийн мотор эсвэл найдвартай хөдөлгөөнийг хангахын тулд хувьсах гүйдлийн серво мотор орно. Мотор нь бөмбөлөг шурагтай шууд холбогдож, зүсэх бамбар гулсуур эсвэл хөдлөх ажлын ширээг хөдөлгөж, нарийн байрлалын хяналт, өндөр чанартай зүсэлт хийдэг.
V. Лазер хэрчих машины өргөн хэрэглээ
1. Хуудасны металл боловсруулалт
Лазер зүсэгч нь өндөр уян хатан чанар, нарийн төвөгтэй хэлбэр, жижиг, дунд хэмжээний бүтээгдэхүүнийг үр дүнтэй боловсруулдаг тул хуудас металл үйлдвэрлэлд илүүд үздэг. Хэв шаардлагагүй; боловсруулалтын зааврыг компьютерээр хялбархан програмчилж, өөрчлөх боломжтой. Давуу талууд нь өндөр хурдтай, нарийн зүсэлт, өндөр нарийвчлал, сайн гадаргуугийн барзгаржилт, хамгийн бага HAZ, холбоо барихгүй стрессгүй боловсруулалт зэрэг орно. Тэд өндөр хатуулагтай, өндөр хэврэг, өндөр хайлах цэгтэй бодис зэрэг бараг бүх материалыг зүсдэг. Анхны хөрөнгө оруулалт өндөр боловч массын үйлдвэрлэл нь нэгжийн өртгийг бууруулдаг. Бүрэн хаалттай, бага бохирдолтой, бага дуу чимээтэй ажиллагаа нь ажлын орчныг сайжруулж, салбарын шинэчлэлийг хурдасгадаг.
2. Хөдөө аж ахуйн машин механизм
Хөдөө аж ахуйн механикжуулалт хөгжихийн хэрээр машин механизм нь төрөлжиж, автоматжиж, хуудас металл эд ангийн төрөл зүйл нэмэгдэж, шинэчлэлтийн мөчлөгийг богиносгодог. Уламжлалт тамгалах нь хэвний өндөр өртөг, бага үр ашигтайгаар хязгаарлагддаг. Лазер зүсэгч нь дулааны деформаци багатай өндөр нарийвчлалтай, өндөр хурдтай, холбоо барихгүй боловсруулалтыг санал болгодог. Хэв байхгүй тул зардлыг бууруулдаг бөгөөд програм хангамж нь хуудас, хоолойг дур мэдэн зүсэх боломжийг олгодог бөгөөд материалын ашиглалтыг хамгийн их байлгаж, бүтээгдэхүүний боловсруулалтыг хялбаршуулдаг. Эдгээр нь үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулж, хөдөө аж ахуйн машин механизмын үйлдвэрлэлийн шинэчлэл, шинэчлэлтийг дэмждэг.
3. Зар сурталчилгааны үйлдвэрлэл
Зар сурталчилгааны салбар нь өндөр нарийвчлал, гадаргуугийн чанарыг шаарддаг. Лазер зүсэгч нь уламжлалт тоног төхөөрөмжийн олон асуудлыг шийддэг. Акрил зэрэг материалын хувьд компьютерийн програмчлал нь материалыг хэмнэхийн тулд зохион байгуулалтыг оновчтой болгодог. Ирмэгийг зүсэх нь жигд бөгөөд дараагийн боловсруулалт шаарддаггүй. Хэвгүй ажиллагаа нь үйл явцыг хялбарчилж, зардлыг бууруулж, зах зээлийн хариу үйлдлийг хурдасгадаг бөгөөд олон төрлийн, олон багц үйлдвэрлэлд тохиромжтой. Байгаль орчинд ээлтэй, дуу чимээ багатай, хаягдал багатай лазер зүсэгч нь нарийн төвөгтэй график, фонтыг нарийн гаргаж, бүтээлч байдал, үр ашиг, ашигт ажиллагааг нэмэгдүүлдэг.
4. Хувцас үйлдвэрлэл
Гар аргаар зүсэх нь түгээмэл хэвээр байгаа ч автомат лазер зүсэлт хурдацтай хөгжиж байна.
Хээ хайчлах: Нэг алхамт хэлбэржүүлэх, өндөр үр ашигтай, хурдтай, нарийвчлалтай болгохын тулд CAD програм хангамжтай нэгтгэсэн.
Даавуу зүсэх: Өндөр үр ашигтай, нарийвчлалтай (даавууны зузаанаар хязгаарлагддаг) зүсэх хэсэгт улам бүр ашиглагдаж байна.
Загвар хийх: Гар ажиллагаа болон өрөмдлөгт суурилсан аргуудыг орлож, өндөр хурд, нарийвчлал, тогтвортой байдал, програм хангамжийн шууд нийцтэй байдлын тусламжтайгаар үйлдвэрлэлийн хугацааг богиносгож, чанарыг сайжруулдаг.
Ерөнхийдөө лазер зүсэлт нь хувцасны үйлдвэрлэлд илүү өндөр үр ашиг, нарийвчлалыг бий болгодог.
5. Гал тогооны хэрэгсэл үйлдвэрлэл
Лазер зүсэлт нь хурд болон нарийвчлалын хувьд уламжлалт аргуудын хязгаарлалтыг даван туулдаг. Энэ нь гал тогооны хэрэгслийн янз бүрийн эд ангиудыг хурдан зүсэж, нарийн төвөгтэй хэлбэр, гоёл чимэглэлийн хээг бий болгож, гадаад төрх байдал, нэмүү өртгийг сайжруулдаг. Энэ нь өсөн нэмэгдэж буй хэрэглэгчдийн эрэлт хэрэгцээг хангахын тулд захиалгат болон хувь хүнд тохирсон бүтээгдэхүүний хөгжлийг дэмждэг. Зэвэрдэггүй ган тогооны хэрэгсэл, хутга болон бусад металл/металл бус эд ангиудад тохиромжтой тул салбарт инноваци, төрөлжилтийг бий болгодог.
6. Автомашины үйлдвэрлэл
Лазер зүсэгч нь автомашины үйлдвэрлэлд зайлшгүй шаардлагатай. Эдгээр нь хөдөлгүүрийн эд анги, кузовын хүрээ зэрэг эд ангиудын өндөр нарийвчлалыг хангаж, нарийн ирмэг, бага хог хаягдал, үүрлэх замаар өндөр материалын ашиглалтыг хангадаг. Бага гадаргуугийн барзгар байдал нь нунтаглалтын дараах зардлыг бууруулдаг. Жижиг HAZ нь феррит зэвэрдэггүй ган болон өндөр бат бэх ганг хамгаалж, гагнуурын чанарыг сайжруулдаг. Тэд янз бүрийн материалыг (бага нүүрстөрөгчийн ган, зэвэрдэггүй ган, хөнгөн цагаан хайлш) боловсруулж, жижиг багц, нэг удаагийн хэлбэржүүлэлтийг дэмжиж, ухаалаг автомашины үйлдвэрлэлд цаг хугацаа, чанарыг сайжруулдаг.
7. Фитнессийн хэрэгсэл
Лазер зүсэгч нь фитнессийн тоног төхөөрөмжид ашигладаг хоолойг боловсруулахад өндөр уян хатан байдлыг санал болгодог. Тэд тодорхой урт, өнцөг, тусгай хэлбэртэй хошууг нарийн зүсэж, угсралтын тохиргоо, тогтвортой байдлыг сайжруулдаг. Өндөр боловсруулалтын үр ашиг нь үйлдвэрлэлийн мөчлөгийг богиносгож, олон төрлийн хэв маяг, техникийн үзүүлэлтүүдийн зах зээлийн эрэлтэд хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх боломжийг олгож, бүтээгдэхүүний өрсөлдөх чадварыг бэхжүүлдэг.
8. Агаарын сансрын үйлдвэрлэл
Агаарын сансрын үйлдвэрлэл маш өндөр шаардлага тавьдаг бөгөөд лазер зүсэлтийг онгоц болон пуужингийн эд ангиудад өргөн ашигладаг. Энэ нь их биеийн бүтэц болон нарийн эд ангиудад зориулсан өндөр бат бэх, хөнгөн нисэхийн хайлшийг өндөр нарийвчлалтай зүсэх боломжийг олгодог. Түлшний савны эд анги, хөдөлгүүрийн хошуу зэрэг нарийн төвөгтэй, өндөр тэсвэрлэлттэй пуужингийн эд ангиудын хувьд лазер зүсэлт нь нарийн замын хяналт, нарийн төвөгтэй профайлын боловсруулалтыг бий болгож, гүйцэтгэл, аюулгүй байдлыг хангадаг.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 4-р сарын 10
