SPI Pulsed Fiber Laser Dan Aplikasinya Dalam Pemotongan Logam

Pengenalan

Laser serat berdenyut nanosecond biasanya digunakan untuk penandaan laser, tetapi kerana kos laser serat berdenyut nanodetik rendah, padat, boleh dipercayai dan tidak memerlukan penyelenggaraan yang kerap, ia juga sangat sesuai untuk pemotongan penyejatan. Dengan menggunakan reka bentuk seperti MOPA (Master Amplifier Power Amplifier) ​​yang secara langsung memodulasi laser biji, kita dapat memperoleh denyutan pendek dan daya puncak yang relatif tinggi. Teknologi ini telah menjadikan laser menjadi alat pemprosesan yang berkesan untuk memotong logam.

Sebagai alternatif kepada pemotong gelombang berterusan, laser serat berdenyut dapat digunakan dalam proses pemotongan penyejatan multi-lulus. Peranti pemantauan mengawal laser untuk bergerak maju-mundur melalui garis pemotong, mengeluarkan hanya sedikit logam pada satu masa, tanpa memerlukan muncung dan bantuan. gas. Teknologi ini memberikan penyelesaian yang fleksibel, tepat dan munasabah. Dan peranti ini pada dasarnya adalah sistem penandaan laser yang sederhana.

Teknologi pemotongan ini dapat digunakan untuk berbagai jenis bahan, dari logam bukan ferus dan logam bukan ferus hingga seramik, bahan polimer dan bahkan komposit yang mengandung karbon. Kelajuan pemotongan dapat diubah dengan mudah. Untuk plat logam nipis, boleh kurang dari 10 mm / min. Untuk bahan tebal, kelajuan pemotongan boleh lebih besar daripada 1 mm / min. Semasa digunakan untuk memotong logam tebal, teknik khas seperti pemotongan garis pemotong atau ayunan balok mesti digunakan untuk memperluas lebar potongan dengan berkesan. Kelajuan ini mungkin perlahan berbanding dengan pemotongan laser tradisional, tetapi untuk banyak aplikasi, kos rendah dan kelenturan laser serat berdenyut nanodetik sangat menarik.

Hasil eksperimen menunjukkan bahawa semua model SM / HS / HM laser SPI dapat mencapai pemotongan yang efektif, tetapi ciri pemotongan setiap mesin akan sedikit berbeda, yang berkaitan dengan pilihan bahan dan output yang diperlukan. Sebagai contoh lebar celah sempit, laser SM dengan rasuk berkualiti tinggi dan tempat kecil sangat sesuai. Untuk bahan yang lebih tebal, jenis HM dengan daya puncak yang lebih tinggi dan tempat ukuran yang lebih besar akan lebih baik.

Bahan aluminium

Aluminium murni dan aloi aluminium digunakan secara meluas, dan beberapa bahagian kecil dan kompleks dapat dipotong dari bahan yang lebih tebal. (Gambar 1) Permukaan yang selesai tidak mempunyai kesan hebat seperti melukis, dan bahagian yang digilap juga dapat dipotong dengan baik. Bahagian setebal 2 mm boleh dipotong dan dibentuk seperti ini, tetapi kecepatannya akan lebih perlahan.

Imej 1 Sampel pemotongan termasuk: 1. 2 kepingan aluminium mm, 0. 2 kepingan keluli timah mm 0. 5 mm dan aluminium digilap 2 mm.

Keluli tahan karat

Keluli tahan karat adalah bahan yang sangat banyak digunakan. Terutama dalam industri perubatan, syarat untuk ketepatan memotong sangat tinggi. Untuk bahan gred 0. 5 tebal mm 304 , sistem pengimbasan sederhana dapat digunakan untuk mencapai kelajuan pemotongan lebih besar daripada 20 mm / min sambil mencapai kualiti pemotongan yang baik. Walau bagaimanapun, dengan menggunakan laser {H} WMM, dilengkapi dengan kepala pemotong tetap dan gas bantu sepaksi, kelajuan pemotongan pada 20 0keluli tahan karat μm boleh mencapai lebih dari 1. 5 m / min! (Gambar 2)

Imej 2 Pemprosesan 200 kepingan keluli tahan karat tebal dengan kelajuan 40 W HM

1. 5 m / min

Bahan titanium

Plat titanium nipis mudah dipotong. Untuk aplikasi kejuruteraan, penjagaan mesti diambil untuk memastikan bahawa pengoksidaan tepi tidak mempengaruhi kualiti bahagian tepi. Namun, untuk aplikasi dengan fungsi teknikal yang kurang menuntut, seperti perhiasan hiasan, proses ini sangat sesuai dan dapat digabungkan dengan penandaan warna.

Imej 3 Perhiasan kraf titanium 300 tebal, menggunakan 20 kelajuan pemotongan laser W HS 1-2mm / s

Bahan yang sangat reflektif

Tembaga, tembaga, perak, dan emas semuanya mempunyai pantulan dan kekonduksian elektrik yang sangat tinggi, jadi bahan ini sering dianggap sangat sukar untuk dipotong. Kepadatan daya tinggi diperlukan untuk memulakan proses pemotongan, tetapi pemotongan mudah dilakukan dengan laser serat nanodetik.

Kuningan biasanya dianggap sebagai bahan yang sukar untuk memotong laser, dan sering digunakan sebagai bahan eksperimen sebelum memotong emas untuk menguji dan mengkaji parameter pemotongan. Selagi ada daya puncak yang cukup, bahan yang cukup tebal atau bahkan hingga 1 mm dapat dipotong dengan 20 laser W HS, dan kualitinya sangat baik. Sekiranya laser 40 W HM digunakan, ketebalan maksimum yang dapat diproses dapat mencapai 2 mm. (Gambar 4)

Gambar 4 berukuran 0. 8 gigi tembaga tebal mm yang diproses oleh laser laser 20 W, mengambil masa 7 minit

Banyak aplikasi kejuruteraan memerlukan pemotongan tembaga, terutama dalam bidang elektrik dan elektronik, terutamanya bahan logam lembaran. Walaupun bahan tersebut mempunyai daya kilas dan kekonduksian tinggi, daya puncak tinggi yang digabungkan ke dalam logam menjadikan ketepatan pemotongan sangat tinggi dan tidak ada burr (Gambar 5). Aplikasi yang muncul adalah pemotongan tembaga trek pemendakan pada papan PCB, kerana ada syarat tertentu untuk memotong jalur konduktif pada papan.

Imej 5 Pemotongan kepingan tembaga menggunakan laser serat W 20

Sebagai contoh, logam berharga seperti perak dan emas, kita dapat menggunakan laser nadi untuk memotong, kerana teknologi ini dapat melengkapkan bentuk yang sangat kompleks, dan kadar sampah bahannya sangat rendah, yang pasti sangat menarik bagi perhiasan. Gambar di bawah adalah pinggan perak yang berkualiti dan cantik dengan diameter 20 mm. Ia dipotong dengan laser 20 W HS. (Gambar 6)

Kesopanan

Laser serat berdenyut nanosecond sangat sesuai untuk pemotongan penyejatan. Contoh di atas menunjukkan bahawa banyak logam dapat dipotong dengan laser, yang juga menunjukkan bahawa laser tersebut serba boleh.