Soo bandhigida goynta laser-ka

Goynta Laser waa tignoolajiyad u adeegsata laysarka si ay u uumi u soo saarto agabka, taasoo keentay cidhif go'an.Iyadoo sida caadiga ah loo isticmaalo codsiyada wax soo saarka warshadaha, hadda waxaa isticmaala dugsiyada, ganacsiyada yaryar, naqshadaha, iyo hiwaayadaha.Goynta laser-ku waxay u shaqeysaa iyada oo hagaya soo saarista laysarka awoodda sare leh inta badan iyada oo loo marayo muraayadaha indhaha.Qalabka leysarka iyo CNC (lambarada kombuyuutarka) ayaa loo isticmaalaa in lagu hago iftiinka laysarka walxaha.Laysarka ganacsiga ee lagu gooyo walxaha wuxuu adeegsadaa nidaamka xakamaynta dhaqdhaqaaqa si uu u raaco CNC ama G-code ee qaabka lagu gooyo walxaha.Laydhka laysarka ee diiradda lagu saaray waxa lagu hagayaa shayga, kaas oo markaas ama dhalaaliya, gubaa, ka baxa, ama ay afuufo jet gaas ah,

Taariikhda
Sannadkii 1965kii, mishiinkii ugu horreeyay ee wax-soo-saarka laser-ka ayaa loo adeegsaday in lagu daldalo dhinta dheemanka.Mashiinkan waxaa sameeyay Xarunta Cilmi-baarista Injineerinka Korontada ee Galbeedka.[3]Sannadkii 1967-kii, Ingiriisku waxa uu hormood u noqday laysarka-caawinta jet-ka ogsijiinta ee jarista biraha.[4]Horraantii 1970-meeyadii, tignoolajiyadan ayaa la geliyay wax soo saarka si loo gooyo titanium-ka codsiyada hawada sare.Isla mar ahaantaana CO2 lasers ayaa loo habeeyey si loo gooyo kuwa aan biraha ahayn, sida dunta, sababtoo ah, wakhtigaas, CO2 lasers ma ahayn kuwo awood leh oo ku filan si ay uga gudbaan kuleylka kulaylka ee biraha.

Habka

Goynta laser warshadaha ee birta oo leh tilmaamo goynta oo lagu qorsheeyay interface CNC
Laydhka leysarka ayaa guud ahaan diiradda lagu saaray iyadoo la isticmaalayo muraayad tayo sare leh oo ku taal aagga shaqada.Tayada beemku waxay saameyn toos ah ku leedahay cabbirka barta diirada la saaray.Qaybta ugu cidhiidhsan ee looxa diiradda ayaa guud ahaan ka yar 0.0125 inji (0.32 mm) dhexroorka.Iyada oo ku xidhan dhumucda alaabta, ballacyada kerf sida yar sida 0.004 inji (0.10 mm) waa suurtogal.[6]Si loo awoodo in laga bilaabo meel aan cidhif ahayn, daloolin ayaa la sameeyaa ka hor gooyn kasta.Daloolintu waxay inta badan ku lug leedahay laysar garaaca oo awood sare leh kaas oo si tartiib ah dalool uga dhigaya walxaha, qaadashada qiyaastii 5-15 ilbiriqsi 0.5-inji- dhumucdiisuna (13 mm) birta aan lahayn, tusaale ahaan.

Fallaadhaha is-bar-bar yaacaya ee ka imanaya isha laysarka waxay inta badan ku dhacaan inta u dhaxaysa 0.06-0.08 inji (1.5-2.0 mm) dhexroorka.Laydhkan ayaa sida caadiga ah diiradda lagu saarayaa oo lagu xoojiyay muraayad ama muraayad ilaa meel aad u yar oo qiyaastii ah 0.001 inji (0.025 mm) si loo abuuro laysar aad u daran.Si loo gaadho sida ugu fudud ee suurtogalka ah ee suurtogalka ah inta lagu jiro goynta konturrada, jihada polarization beam waa in la rogaa marka ay ku wareegayso xayndaabka shaqada la isku dhejiyey.Goynta birta xaashida ah, dhererka xuduntu caadiyan waa 1.5-3 inji (38-76 mm).[7]

Faa'iidooyinka goynta laysarka ee goynta farsamada waxaa ka mid ah in si fudud loo qabto shaqada iyo wasakheynta shaqada oo yaraatay (maadaama aysan jirin gees goyn oo ku wasakhaysan walxaha ama wasakhayn kara walxaha).Saxnimada ayaa laga yaabaa inay ka sii fiicnaato, maadaama laydhka laysarka aanu xidhnayn inta lagu jiro hawsha.Waxa kale oo jirta fursad yar oo ah in lagu dagaallamo walxaha la jarayo, maaddaama nidaamyada laysarka ay leeyihiin aag yar oo kulaylku saameeyay.[8]Qalabka qaar ayaa sidoo kale aad u adag ama aan suurtagal ahayn in la gooyo habab badan oo dhaqameed.

Goynta laser-ka ee biraha waxay faa'iidooyin ka badan tahay goynta balasmaha oo ah inay noqoto mid sax ah[9] iyo adeegsiga tamar yar marka la jarayo biraha xaashida;si kastaba ha ahaatee, inta badan leysarka warshaduhu ma gooyn karaan dhumucda birta weyn ee balaasmaha.Mashiinnada laser-ka cusub ee ku shaqeeya awood sare (6000 watts, marka loo eego mashiinnada goynta laser-ka hore '1500 watt ratings) ayaa ku soo wajahan mashiinnada balaasmaha awooddooda ay ku gooyaan walxaha qaro weyn, laakiin qiimaha raasumaalka ee mashiinnada noocan oo kale ah ayaa aad uga sarreeya kan balaasmaha. mashiinada goynta awood u leh inay gooyaan walxaha qaro weyn sida saxan birta ah.[10]

Noocyada

4000 watt CO2 laser gooyaha
Waxaa jira saddex nooc oo laser ah oo loo isticmaalo goynta laysarka.Laser-ka CO2 wuxuu ku habboon yahay jarista, caajiska, iyo xardhitaanka.Neodymium (Nd) iyo neodymium yttrium-aluminium-garnet (Nd:YAG) laysarka waa isku mid qaab ahaan waxayna ku kala duwan yihiin kaliya codsiga.Nd waxaa loo isticmaalaa caajis iyo meesha tamar sare laakiin ku celcelin hooseeya loo baahan yahay.Laser-ka Nd:YAG waxa loo adeegsadaa halka looga baahan yahay awood aad u saraysa iyo caajiska iyo xaradhka.Labada CO2 iyo Nd/Nd: YAG lasers ayaa loo isticmaali karaa alxanka.[11]

Laser-ka CO2 waxaa badanaa lagu "buumbiyaa" iyadoo la dhex maraayo gaaska isku dhafka ah (DC-excited) ama isticmaalaya tamarta soo noqnoqda raadiyaha (RF-excited).Habka RF waa cusub yahay oo noqday mid caan ah.Maadaama nashqadaha DC ay u baahan yihiin electrodes gudaha daloolka, waxay la kulmi karaan nabaadguurka korantada iyo ku dhejinta walxaha korantada ee muraayadaha iyo muraayadaha.Maadaama resonators RF ay leeyihiin koronto-dibadeed uma nugulna dhibaatooyinkaas.CO2 lasers waxaa loo isticmaalaa goynta warshadaha ee walxo badan oo ay ku jiraan titanium, ahama, steel khafiif ah, aluminium, balaastiig, alwaax, alwaax injineernimada, wax, dhar, iyo warqad.laser-yada YAG waxa ugu horayn loo isticmaalaa jarista iyo qorista biraha iyo dhoobada.[12]

Marka lagu daro ilaha tamarta, nooca socodka gaaska ayaa sidoo kale saameyn kara waxqabadka.Kala duwanaanshaha caadiga ah ee CO2 lasers waxaa ka mid ah qulqulka axial-ka degdega ah, socodka axial oo gaabis ah, qulqulka transverse, iyo slab.Dib-u-kicinta qulqulka axial ee degdega ah, isku dhafka kaarboon laba ogsaydh, helium iyo nitrogen ayaa xawaare sare ku wareegaya marawaxadaha ama afuufayaasha.Laysarka qulqulka isdhaafka ah waxay ku wareegaan isku dhafka gaaska xawaare hoose, una baahan afuufiye fudud.Salax ama faafinta resonators qaboojiyey waxay leeyihiin beer gaas taagan oo aan u baahnayn cadaadis ama weel galaas ah, taasoo horseedaysa in la kaydiyo marawaxadaha baddala iyo alaabta dhalooyinka.

Koronto dhaliyaha laysarka iyo indhaha dibadda (oo ay ku jiraan muraayadda diiradda) waxay u baahan yihiin qaboojin.Iyadoo ku xiran xajmiga nidaamka iyo qaabka, kulaylka qashinka waxaa loo wareejin karaa qaboojiye ama si toos ah hawada.Biyuhu waa qaboojiye caadi ahaan la isticmaalo, oo inta badan lagu dhex wareego qaboojiyaha ama habka wareejinta kulaylka.

laser microjet waa laser-biyo-jet ah oo hagaya kaas oo laydhka pulsed leysarka lagu lammaaniyo jet-biyood yar-yar.Tan waxaa loo isticmaalaa in lagu fuliyo hawlaha goynta laysarka iyadoo la isticmaalayo jetka biyaha si ay u hagto laydhka laysarka, oo la mid ah fiber indhaha, iyada oo loo marayo wadarta guud ee milicsiga gudaha.Faa'iidooyinka tani waa in biyuhu ay sidoo kale ka saaraan qashinka oo ay qaboojiyaan walxaha.Faa'iidooyinka dheeraadka ah ee goynta laysarka ee soo jireenka ah ee "qalalan" waa xawaarihii wax-ku-jiidka oo sarreeya, kerf barbar socda, iyo goyn dhinac kasta ah.[13]

Fiber lasers waa nooc ka mid ah laser state adag oo si degdeg ah u koraya gudaha warshadaha goynta biraha.Si ka duwan CO2, tignoolajiyada Fiber waxay isticmaashaa dhexdhexaadin faa'iido adag, oo ka soo horjeeda gaaska ama dareeraha."Laysarka abuur" ayaa soo saara laydhka laysarka ka dibna waxaa lagu kordhiyaa gudaha fiber galaas ah.Iyada oo dhererkeedu yahay kaliya 1064 nanometers fiber lasers waxay soo saaraan cabbir aad u yar (ilaa 100 jeer ka yar marka loo eego CO2) taasoo ka dhigaysa mid ku habboon in la gooyo walxaha birta ah ee milicsiga.Tani waa mid ka mid ah faa'iidooyinka ugu muhiimsan ee Fiber marka la barbar dhigo CO2.[14]

Faa'iidooyinka Fiber Laser cutter waxaa ka mid ah:-

Waqtiyada habaynta degdega ah.
Isticmaalka tamarta iyo biilasha oo yaraaday - waxtarka weyn awgeed.
Kalsooni weyn iyo wax qabad - ma jiraan muraayado la isku hagaajiyo ama la toosiyo mana jirto laambad lagu beddelo.
Dayactirka ugu yar.
Awoodda lagu farsameeyo walxaha aadka u iftiimaya sida naxaasta iyo naxaasta
Wax soo saarka sare - kharashyada hawl yar ee hooseeya waxay ku siinayaa soo celin weyn maalgashigaaga.[15]

Hababka
Waxaa jira habab badan oo kala duwan oo loo gooyo iyadoo la isticmaalayo lasers, oo leh noocyo kala duwan oo loo isticmaalo in lagu gooyo walxo kala duwan.Qaar ka mid ah hababka waxaa ka mid ah uumiga, dhalaalidda iyo garaaca, dhalaalinta dharbaaxada iyo gubashada, diiqada kuleylka, qorista, jarista qabowga iyo gubashada goynta laser xasilan.

Goynta uumiga
Marka uu uumi-baxa goynta alwaaxdii diiradda lagu saaray ayaa kuleylisay dusha walaxda si ay u iftiimiso oo ay dhaliso dalool fure ah.Daloolku wuxuu keenaa koror degdeg ah oo nuugista oo si dhakhso ah u qotodheerta daloolka.Marka daloolku sii qotomo oo walxo karkariyo, uumiga dhashaa wuxuu baabi'iyaa gidaarada dhalaalaysa ee soo baxaysa oo sii ballaadhinaya daloolka.Walxaha aan dhalaalin sida alwaax, kaarboon iyo balaastikada heerkulbeegga ayaa sida caadiga ah loo gooyaa habkan.
dhalaali oo garaac
Dhalaalista iyo afuufida ama goynta fiyuuska waxay isticmaashaa gaasta cadaadiska sare leh si ay u afuufo walxaha dhalaalaysa ee aagga goynta, taas oo aad u yaraynaysa baahida korontada.Marka hore maaddada waxaa lagu kululeeyaa barta dhalaalidda ka dib jet gaas ayaa ku qarxisa walxaha dhalaalay ee kerf iyada oo ka fogaanaysa baahida loo qabo in kor loo qaado heerkulka alaabta.Alaabta lagu gooyay habkan inta badan waa biro.

Dillaaca kulaylka
Qalabka jajaban ayaa si gaar ah ugu nugul jabka kulaylka, oo ah muuqaal laga faa'iidaysto dildilaaca kulaylka.Iftiinka ayaa diiradda saaraya dusha sare taasoo keenaysa kuleyl deegaan iyo fidinta kulaylka.Tani waxay keenaysaa dildilaac ka dib lagu hagi karo iyadoo la dhaqaajinayo biimka.Dildilaaca waxa loo dhaqaajin karaa siday u kala horreeyaan m/s.Caadi ahaan waxaa loo adeegsadaa goynta dhalooyinka.

Silikoon-dicing oo si qarsoodi ah loo gooyay
Macluumaad dheeraad ah: Dicing Wafer
Kala-soocidda chips-ka microelectronic sida loogu diyaargaroobay soo saarista aaladda semiconductor ee ka sameysan waferrada silikoon waxaa lagu samayn karaa habka loo yaqaan habka dicing ee qarsoodiga ah, kaas oo ku shaqeeya Nd: YAG laser pulsed, mawjadda dhererkeedu (1064 nm) ayaa si fiican ugu habboon elektiroonigga. farqiga band ee silicon (1.11 eV ama 1117 nm).

Goynta falcelinta
Waxa kale oo loo yaqaan "gubashada goynta gaaska laser xasiloon", "goynta ololka".Goynta firfircooni waxay la mid tahay goynta tooshka oksijiinta laakiin leh ilayska laysarka oo ah isha dabka.Inta badan waxaa loo isticmaalaa in lagu gooyo birta kaarboon dhumucda ka badan 1 mm.Habkan waxaa loo isticmaali karaa in lagu gooyo taarikada birta oo aad u dhumuc weyn leh oo leh koronto yar oo laser ah.

Dulqaadyada iyo dhammaadka dusha sare
Goynta laser waxay leeyihiin saxnaanta meelaynta 10 micrometers iyo ku celcelinta 5 micrometers.[xigasho ayaa loo baahan yahay]

Heerka qallafsanaanta Rz wuxuu ku kordhiyaa dhumucda xaashida, laakiin waxay ku dhimataa awoodda laysarka iyo xawaaraha goynta.Marka la jarayo birta kaarboonka hooseeya ee leh awoodda laser ee 800 W, qallafsanaanta caadiga ah ee Rz waa 10 μm dhumucda xaashida 1 mm, 20 μm 3 mm, iyo 25 μm ee 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}}}
Halka: {\ displaystyle S=}S= dhumucdiisuna tahay xaashida birta ee mm;{\ displaystyle P=} P= awooda leysarka ee kW (qaar ka mid ah kuwa cusub ee laysarka ayaa leh leysarka 4 kW);{\ displaystyle V=}V= xawaar jarista mitirkiiba.[16]

Nidaamkani wuxuu awood u leeyahay inuu xajiyo dulqaad aad u dhow, inta badan ilaa 0.001 inch (0.025 mm).Qayb joomatari iyo dhawaaqa makaanikada ee mishiinka ayaa wax badan ku leh awoodaha dulqaadka.Dhammaystirka dusha sare ee caadiga ah ee ka dhashay goynta laysarka wuxuu u dhexeeyaa 125 ilaa 250 micro-inches (0.003 mm ilaa 0.006 mm).[11]

Habaynta mishiinka

Layeerka duulaya ee laba-pallet

Duuliyaha indhaha laser madaxa
Guud ahaan waxaa jira saddex nooc oo kala duwan oo ah mashiinnada goynta laysarka warshadaha: walxaha dhaqaaqa, hybrid, iyo nidaamyada indhaha ee duulaya.Kuwani waxay tilmaamayaan habka laysarka laysarka loogu raro alaabta la gooyo ama lagu farsameeyo.Dhammaan kuwan, faashashka dhaqdhaqaaqa ayaa sida caadiga ah loo qoondeeyay dhidibka X iyo Y.Haddii madaxa goynta laga yaabo in la xakameeyo, waxaa loo qoondeeyay sidii dhidibka Z.

Laysarada walxaha dhaqaaqa waxay leeyihiin madax goyn taagan oo ku dhaqaajiya walxaha hoostiisa.Habkani waxa uu bixiyaa fogaan joogto ah laga bilaabo koronto-dhaliyaha laysarka ilaa workpiece iyo hal dhibic ka kaas oo laga saaro wasakh goynta.Waxay u baahan tahay indho-indhayn yar, laakiin waxay u baahan tahay dhaqaajinta qalabka shaqada.Mashiinka qaabkani waxa uu u janjeeraa inuu yeesho muraayadaha wax-soo-saarka ee ugu yar, laakiin sidoo kale wuxuu u janjeeraa inuu noqdo kan ugu gaabiya.

Laysarka isku-dhafka ah waxay bixiyaan miis ku socda hal dhidib (badanaa dhidibka X) oo madaxa u dhaqaajiya dhidibka gaaban (Y).Tani waxay keenaysaa dhererka dariiqa dirida alwaax joogto ah marka loo eego mishiinka indhaha ee duulaya waxaana laga yaabaa inay ogolaato nidaamka bixinta laydhka fudud.Tani waxay keeni kartaa hoos u dhac ku yimaada awoodda nidaamka bixinta iyo awood ka badan halkii watt marka loo eego mishiinnada indhaha ee duulaya.

Layeerka duulaya waxay ka kooban yihiin miis taagan iyo madax goyn (oo leh laysarka laysarka) kaas oo ka dul wareegaya qaybta shaqada ee labada cabbir siman.Gooyaasheeda optics-yada duulaya waxay ku hayaan qalabka shaqada mid taagan inta lagu jiro habaynta oo inta badan uma baahna wax isku xidhka.Cufka dhaqaaqa waa mid joogto ah, sidaas darteed dhaqdhaqaaqa ma saameynayo cabbirka kala duwan ee shaqada.Mashiinnada optics-ka duulaya ayaa ah nooca ugu dhaqsaha badan, kaas oo faa'iido leh marka la gooyo qaybo-shaqo khafiif ah.[17]

Mashiinnada indhaha ee duulaya waa in ay adeegsadaan habab lagu xisaabtamayo isbeddelka dhererka laydhka ee berrinka u dhow (u dhow resonator) goynta meel fog (ka fog resonator) goynta.Hababka caadiga ah ee tan lagu xakameynayo waxaa ka mid ah isku-dhac, indho-indhayn la-qabsi ama isticmaalka dhidibka dhererka iftiinka joogtada ah.

Mashiinnada shan iyo lix dhidibada leh ayaa sidoo kale oggol in la gooyo qaybo-shaqo la sameeyay.Intaa waxaa dheer, waxaa jira habab kala duwan oo loo hago laydhka laysarka si loo qaabeeyo workpiece, ilaalinta fogaanta foojignaanta saxda ah iyo is-taagidda biibiile, iwm.

garaacid
Laysarka la garaaco ee bixiya tamarta sare ee tamarta muddo gaaban ayaa aad waxtar u leh hababka goynta laysarka qaarkood, gaar ahaan daloolinta, ama marka godad aad u yar yar ama xawaaraha goynta aadka u hooseeya loo baahan yahay, maadaama haddii la isticmaalo laydh joogto ah. kuleylku wuxuu gaari karaa heer uu dhalaaliyo gabalka oo dhan oo la gooyo.

Inta badan laysarka warshaduhu waxay awood u leeyihiin inay garaacaan ama gooyaan CW (mawjadaha joogtada ah) ee hoos yimaada NC (kontoroolka tirada) ee barnaamijka.

Laysarada garaaca wadnaha labanlaabanto waxay adeegsadaan dhowr lammaane garaaca wadnaha si ay u wanaajiyaan heerka saarista walxaha iyo tayada daloolka.Asal ahaan, garaaca garaaca ugu horreeya wuxuu ka saaraa walxaha dusha sare ka labaadna wuxuu ka ilaaliyaa ejedka inuu ku dhego dhinaca godka ama la gooyo.[18]