Novice - Glavne uporabe laserjev v industriji

Od svojega pojava v šestdesetih letih prejšnjega stoletja se je laserska tehnologija zaradi visoke gostote energije, dobre usmerjenosti in vodljivosti hitro razvila v ključno orodje na področju industrijske proizvodnje. V primerjavi s tradicionalnimi mehanskimi metodami obdelave ima laserska obdelava pomembne prednosti, kot so brezkontaktna obdelava, visoka natančnost in visoka stopnja avtomatizacije, ter se pogosto uporablja v industrijski proizvodnji, kot so rezanje materialov, varjenje, označevanje, vrtanje in aditivna proizvodnja. Glede na vrsto laserja in njegove procesne značilnosti se industrijska laserska obdelava deli predvsem na tri kategorije: lasersko rezanje, lasersko varjenje in laserska aditivna proizvodnja. Vsaka procesna metoda ima svoj edinstven mehanizem delovanja in področje uporabe.

Lasersko rezanje

Lasersko rezanje je ena najbolj razvitih industrijskih laserskih aplikacij. Uporablja visokozmogljiv laserski žarek za taljenje in uparjanje materialov, ki se kombinira s pomožnim plinom za odpihovanje žlindre, s čimer se doseže učinkovito in natančno rezanje. CO₂ laserji in vlaknasti laserji so trenutno glavna oprema, primerna za rezanje srednje debelih in tankih plošč materialov, kot so ogljikovo jeklo, nerjaveče jeklo in aluminijeve zlitine. Prednosti te tehnologije so ozka reža, majhno območje toplotnega vpliva, odsotnost potrebe po kalupih in možnost hitre spremembe obdelovalnih poti. Še posebej je primerna za panoge z visokim povpraševanjem, kot so avtomobilska industrija, obdelava pločevine in vesoljska industrija.

V avtomobilski industriji se laserski razrez uporablja za izdelavo različnih komponent, od karoserij do motorjev. Vlaknasti laserji se na primer uporabljajo za visoko natančno rezanje visokotrdnostnih jeklenih komponent, s čimer se doseže lažja teža avtomobilov.

(2) Tudi letalska in vesoljska industrija ima koristi od tehnologije laserskega rezanja, zlasti pri proizvodnji kompleksnih komponent iz naprednih materialov, kot sta titan in kompozitni materiali. Ultrahitri laserji se lahko na primer uporabljajo za rezanje komponent iz titanovih zlitin kompleksnih oblik, hkrati pa se zmanjšajo toplotne poškodbe in zagotovi strukturna celovitost komponent, kar znatno izboljša zmogljivost in varnost letalskih in vesoljskih komponent.

Lasersko varjenje

Lasersko varjenje doseže povezavo s hitrim taljenjem kovinskih materialov z laserskim žarkom, kar zagotavlja globoko penetracijo, visoko hitrost in nizek vnos toplote. Med običajne načine varjenja spadata neprekinjeno lasersko varjenje in pulzno lasersko varjenje, ki sta primerna za precizno varjenje tankih plošč in varjenje z globoko penetracijo. V primerjavi z obločnim varjenjem imajo laserski varjeni šivi večjo trdnost in manjšo deformacijo ter so uporabni na področjih, kot so embalaža baterij, varjenje komponent iz nerjavečega jekla in proizvodnja strukturnih komponent jedrske energije. Zlasti pri proizvodnji baterij je lasersko varjenje postalo glavna metoda povezovanja.

(1) V avtomobilski industriji se lasersko varjenje uporablja za povezovanje karoserij, komponent motorja in drugih kritičnih delov. Na primer, vlakneni laserji se uporabljajo za visoko precizno varjenje visokotrdnostnih jeklenih komponent za oblikovanje močnih in trpežnih spojev.

(2) V elektronski industriji se lasersko varjenje uporablja za visoko precizno povezovanje majhnih in natančnih komponent. Diodni laserji se na primer uporabljajo za varjenje baterijskih celic v litij-ionskih baterijah, da se zagotovi zanesljivost električnih povezav.

(3) V letalski in vesoljski industriji Boeing 787 Dreamliner uporablja tehnologijo laserskega varjenja za povezovanje titanovih zlitin in kompozitnih materialov, kar znatno zmanjša število zakovic, težo trupa in izboljša učinkovitost porabe goriva.

Laserska tehnologijaKot pomemben steber napredne proizvodnje nenehno širi meje svoje industrijske uporabe. Trenutno se laserska obdelava razvija tudi v smeri večje moči, večje natančnosti in večprocesne integracije, kot so kompozitno varjenje z lasersko-električnim oblokom, ultrahitra laserska mikroobdelava in inteligentni laserski nadzorni sistemi. V prihodnosti bo laserska obdelava z nenehnim napredkom visokozmogljivih polprevodniških laserjev, inteligentnih krmilnih sistemov in konceptov zelene proizvodnje še naprej igrala ključno vlogo na področju inteligentne proizvodnje, personaliziranih izdelkov in ekstremne obdelave materialov.