Laser txiav yog ib lub tshuab siv lub laser vaporize cov ntaub ntawv, uas ua rau ib tug txiav ntug.Thaum feem ntau siv rau kev tsim khoom siv, tam sim no siv los ntawm tsev kawm ntawv, kev lag luam me, architecture, thiab hobbyists.Laser txiav ua haujlwm los ntawm kev coj cov zis ntawm lub zog laser feem ntau los ntawm optics.Lub laser optics thiab CNC (khoos phis tawj tswj cov lej) yog siv los coj cov kab teeb laser rau cov khoom.Kev lag luam laser rau kev txiav cov ntaub ntawv siv lub zog tswj kev ua raws li CNC lossis G-code ntawm tus qauv txiav rau cov khoom.Lub teeb tsom laser yog qhia ntawm cov khoom siv, uas tom qab ntawd melts, kub hnyiab, vaporizes tam sim ntawd, los yog cua tshuab los ntawm lub dav hlau roj, [1] tawm ntawm ntug nrog cov khoom zoo.
Keeb kwm
Xyoo 1965, thawj lub tshuab laser txiav tau siv los laum qhov hauv pob zeb diamond tuag.Lub tshuab no yog tsim los ntawm Western Electric Engineering Research Center.[3]Xyoo 1967, cov neeg Askiv tau pib ua haujlwm laser-pab pa oxygen dav hlau txiav rau hlau.[4]Thaum ntxov xyoo 1970, cov cuab yeej no tau muab tso rau hauv kev tsim khoom los txiav titanium rau kev siv aerospace.Tib lub sijhawm CO2 lasers tau hloov kho los txiav cov hlau tsis yog hlau, xws li textiles, vim hais tias, thaum lub sij hawm, CO2 lasers tsis muaj zog txaus los kov yeej cov thermal conductivity ntawm hlau.[5]
Txheej txheem
Muaj laser txiav ntawm steel nrog txiav cov lus qhia programmed los ntawm CNC interface
Laser beam feem ntau yog tsom siv lub lens zoo ntawm thaj chaw ua haujlwm.Qhov zoo ntawm cov nqaj muaj qhov cuam tshuam ncaj qha rau ntawm qhov chaw tsom qhov loj.Qhov nqaim tshaj plaws ntawm lub teeb pom kev zoo yog feem ntau tsawg dua 0.0125 nti (0.32 mm) inch.Nyob ntawm cov khoom thickness, kerf dav li me me li 0.004 nti (0.10 mm) yog ua tau.[6]Txhawm rau kom muaj peev xwm pib txiav los ntawm qhov chaw uas tsis yog ntug, ib qho tho yog ua ua ntej txhua qhov txiav.Piercing feem ntau yog siv lub tshuab hluav taws xob siab lub zog uas maj mam ua rau lub qhov ntawm cov khoom siv, siv li 5-15 vib nas this rau 0.5-nti-tuab (13 hli) stainless hlau, piv txwv li.
Cov kab hluav taws xob sib txuas ntawm lub teeb sib txuas los ntawm laser qhov chaw feem ntau poob rau hauv thaj tsam ntawm 0.06-0.08 nti (1.5-2.0 hli) inch.Cov nqaj no ib txwm tsom thiab ua kom muaj zog los ntawm lub lens lossis daim iav mus rau qhov chaw me me ntawm li 0.001 ntiv tes (0.025 hli) los tsim lub teeb laser hnyav heev.Yuav kom ua tiav qhov smoothest tau tiav thaum lub sij hawm contour txiav, cov kev taw qhia ntawm beam polarization yuav tsum tau tig raws li nws mus ncig lub periphery ntawm ib tug contoured workpiece.Rau cov ntawv hlau txiav, qhov focal ntev feem ntau yog 1.5-3 ntiv tes (38-76 mm).[7]
Qhov zoo ntawm laser txiav hla cov tshuab txiav suav nrog kev ua haujlwm yooj yim dua thiab txo cov kab mob ntawm cov khoom ua haujlwm (vim tias tsis muaj qhov txiav uas tuaj yeem ua paug los ntawm cov khoom lossis cov khoom paug).Precision tej zaum yuav zoo dua, txij li thaum lub laser beam tsis hnav thaum lub sij hawm txheej txheem.Kuj tseem muaj qhov txo qis ntawm warping cov khoom uas raug txiav, raws li cov tshuab laser muaj qhov chaw me me uas cuam tshuam rau qhov kub.Qee cov ntaub ntawv kuj nyuaj heev los yog tsis yooj yim sua kom txiav los ntawm ntau cov kev cai.
Laser txiav rau cov hlau muaj qhov zoo dua li cov plasma txiav ntawm qhov tseeb dua[9] thiab siv lub zog tsawg dua thaum txiav cov ntawv hlau;Txawm li cas los xij, feem ntau cov lasers tsis tuaj yeem txiav los ntawm cov hlau ntau dua uas cov ntshav tuaj yeem ua tau.Cov tshuab laser tshiab ua haujlwm ntawm lub zog siab dua (6000 watts, zoo li qhov sib txawv ntawm cov tshuab laser txiav thaum ntxov '1500 watt ratings) tab tom mus rau cov tshuab ntshav hauv lawv lub peev xwm txiav los ntawm cov ntaub ntawv tuab, tab sis cov nqi peev ntawm cov tshuab no ntau dua li cov ntshav. tej tshuab muaj peev xwm txiav cov ntaub ntawv tuab zoo li steel phaj.[10]
Hom
4000W CO2 laser cutter
Muaj peb hom lasers siv hauv laser txiav.CO2 laser yog haum rau kev txiav, tho txawv, thiab engraving.Lub neodymium (Nd) thiab neodymium yttrium-aluminium-garnet (Nd:YAG) lasers yog zoo tib yam nyob rau hauv style thiab txawv tsuas yog nyob rau hauv daim ntawv thov.Nd yog siv rau kev tho txawv thiab qhov chaw siab zog tab sis qis dua yuav tsum tau ua.Nd:YAG laser yog siv rau qhov xav tau lub zog siab heev thiab rau kev tho txawv thiab kos duab.Ob leeg CO2 thiab Nd/Nd:YAG lasers tuaj yeem siv rau vuam.[11]
CO2 lasers feem ntau yog "tso" los ntawm kev dhau lub tam sim no los ntawm kev sib xyaw roj (DC-zoo siab) lossis siv lub zog hluav taws xob (RF-excited).Txoj kev RF yog tshiab thiab tau nrov dua.Txij li thaum DC tsim yuav tsum tau electrodes hauv kab noj hniav, lawv tuaj yeem ntsib electrode yaig thiab plating ntawm cov khoom siv electrode ntawm iav thiab optics.Txij li thaum RF resonators muaj cov electrodes sab nraud lawv tsis ua rau cov teeb meem no.CO2 lasers yog siv rau kev lag luam txiav ntau yam ntaub ntawv xws li titanium, stainless hlau, me me hlau, txhuas, yas, ntoo, engineered ntoo, wax, fabrics, thiab ntawv.YAG lasers feem ntau yog siv rau kev txiav thiab scribing hlau thiab ceramics.[12]
Ntxiv nrog rau qhov siv hluav taws xob, hom roj ntws tuaj yeem cuam tshuam kev ua haujlwm zoo.Cov sib txawv ntawm CO2 lasers muaj xws li ceev axial txaus, qeeb axial txaus, transverse flow, thiab slab.Nyob rau hauv ib tug ceev axial flow resonator, sib tov ntawm carbon dioxide, helium thiab nitrogen yog circulated ntawm siab tshaj tawm los ntawm ib tug turbine los yog blower.Transverse flow lasers circulate cov roj sib tov ntawm qis tshaj tawm, yuav tsum tau lub tshuab blower yooj yim.Slab los yog diffusion txias resonators muaj cov pa roj zoo li qub uas yuav tsum tsis txhob muaj kev kub ntxhov lossis cov iav iav, ua rau kev txuag ntawm kev hloov turbines thiab iav.
Lub tshuab hluav taws xob laser thiab sab nraud optics (xws li lub tsom iav tsom) yuav tsum tau ua kom txias.Nyob ntawm qhov loj me thiab kev teeb tsa, cov khoom siv hluav taws xob pov tseg yuav raug xa los ntawm lub tshuab ua kom txias lossis ncaj qha rau huab cua.Dej yog ib qho uas siv cov coolant, feem ntau circulated los ntawm ib tug chiller los yog kub hloov system.
laser microjet yog ib qho dej dav hlau coj laser nyob rau hauv uas lub teeb laser pulsed yog ua ke rau hauv lub dav hlau dej qis.Qhov no yog siv los ua cov haujlwm laser txiav thaum siv lub dav hlau dej los coj cov kab teeb laser, zoo li cov fiber ntau optical, los ntawm tag nrho cov kev xav sab hauv.Qhov zoo ntawm qhov no yog tias cov dej kuj tshem tawm cov khib nyiab thiab txias cov khoom.Ntxiv qhov zoo dua li cov tsoos "qhuav" laser txiav yog siab dicing speeds, parallel kerf, thiab omnidirectional txiav.[13]
Fiber lasers yog ib hom khoom lub xeev laser uas loj hlob sai nyob rau hauv cov hlau txiav kev lag luam.Tsis zoo li CO2, Fiber thev naus laus zis siv lub zog nce nruab nrab, tsis zoo li cov roj lossis kua.Lub "noob laser" ua rau lub laser beam thiab ces amplified nyob rau hauv ib lub iav fiber.Nrog lub wavelength ntawm tsuas yog 1064 nanometers fiber ntau lasers tsim qhov chaw me me heev (txog 100 npaug me dua piv rau CO2) ua rau nws zoo tagnrho rau kev txiav cov khoom siv hlau.Qhov no yog ib qho zoo ntawm Fiber piv rau CO2.[14]
Fiber laser cutter cov txiaj ntsig suav nrog: -
Lub sijhawm ua haujlwm ceev.
Txo kev siv hluav taws xob & nqi - vim muaj kev ua tau zoo dua.
Kev ntseeg tau zoo dua thiab kev ua tau zoo - tsis muaj optics los kho lossis kho kom haum thiab tsis muaj teeb los hloov.
Kev saib xyuas tsawg kawg nkaus.
Muaj peev xwm ua cov ntaub ntawv zoo heev xws li tooj liab thiab tooj dag
Kev tsim khoom ntau dua - cov nqi ua haujlwm qis dua muab cov nyiaj rov qab ntau dua ntawm koj cov peev txheej.[15]
Cov txheej txheem
Muaj ntau ntau txoj hauv kev txiav siv lasers, nrog ntau hom siv los txiav cov khoom sib txawv.Qee txoj kev yog vaporization, yaj thiab tshuab, yaj tshuab thiab hlawv, thermal stress cracking, scribing, txias txiav thiab hlawv stabilized laser txiav.
Vaporization txiav
Nyob rau hauv vaporization txiav lub tsom beam heats saum npoo ntawm cov khoom mus rau flashpoint point thiab generates ib tug keyhole.Lub qhov tseem ceeb ua rau muaj kev nce ntxiv hauv kev nqus sai sai rau qhov tob tob.Raws li lub qhov tob zuj zus thiab cov khoom boils, vapor generated erodes lub molten phab ntsa tshuab eject tawm thiab ntxiv enlarging lub qhov.Cov khoom uas tsis yog melting xws li ntoo, carbon thiab thermoset yas feem ntau yog txiav los ntawm txoj kev no.
Qhuav thiab tshuab
Melt thiab tshuab los yog fusion txiav siv cov roj muaj zog los tshuab molten cov khoom los ntawm qhov chaw txiav, txo qis zog xav tau.Ua ntej cov khoom yog rhuab mus rau melting point ces ib lub dav hlau roj cua tshuab cov khoom molten tawm ntawm lub kerf zam qhov yuav tsum tau nce qhov kub ntawm cov khoom ntxiv.Cov ntaub ntawv txiav nrog cov txheej txheem no feem ntau yog hlau.
Thermal stress cracking
Cov ntaub ntawv brittle yog tshwj xeeb tshaj yog rhiab heev rau thermal tawg, ib tug feature exploited nyob rau hauv thermal stress cracking.Ib tug nqaj yog tsom rau ntawm qhov chaw ua rau cov cua sov hauv zos thiab thermal expansion.Qhov no ua rau muaj qhov tawg uas tuaj yeem coj los ntawm kev txav lub nqaj.Qhov tawg tuaj yeem txav mus rau hauv kev txiav txim ntawm m / s.Nws feem ntau yog siv los txiav iav.
Stealth dicing ntawm silicon wafers
Cov ntaub ntawv ntxiv: Wafer dicing
Kev sib cais ntawm microelectronic chips raws li npaj nyob rau hauv semiconductor ntaus ntawv fabrication ntawm silicon wafers yuav ua tau los ntawm lub thiaj li hu ua stealth dicing txheej txheem, uas ua hauj lwm nrog ib tug pulsed Nd:YAG laser, lub wavelength ntawm uas (1064 nm) yog zoo yoog rau hauv hluav taws xob. band gap ntawm silicon (1.11 eV lossis 1117 nm).
Reactive txiav
Kuj hu ua "burning stabilized laser gas cutting", " nplaim taws txiav".Reactive txiav yog zoo li oxygen torch txiav tab sis nrog ib tug laser beam raws li lub ignition qhov chaw.Feem ntau yog siv los txiav carbon steel hauv thicknesses tshaj 1 hli.Cov txheej txheem no tuaj yeem siv los txiav cov hlau tuab heev nrog lub zog laser me me.
Tolerances thiab nto tiav
Laser cutters muaj qhov tseeb qhov chaw ntawm 10 micrometers thiab rov ua dua ntawm 5 micrometers.
Txheem roughness Rz nce nrog daim ntawv tuab, tab sis txo qis nrog laser zog thiab txiav ceev.Thaum txiav cov pa roj carbon tsawg nrog lub zog laser ntawm 800 W, tus qauv roughness Rz yog 10 μm rau daim ntawv tuab ntawm 1 hli, 20 μm rau 3 hli, thiab 25 μm rau 6 hli.
{\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}}}}
Qhov twg: {\displaystyle S=}S = steel ntawv thickness hauv mm;{\displaystyle P=}P = laser fais fab hauv kW (qee lub laser cutters tshiab muaj laser zog ntawm 4 kW);{\displaystyle V=}V= txiav ceev hauv meters ib feeb.[16]
Cov txheej txheem no muaj peev xwm tuav tau zoo heev, feem ntau mus rau hauv 0.001 nti (0.025 mm).Ib feem geometry thiab cov tshuab ua suab nrov ntawm lub tshuab muaj ntau yam ua rau muaj peev xwm ua tau ntev.Cov txheej txheem nto tiav los ntawm laser beam txiav tej zaum yuav txawv ntawm 125 mus rau 250 micro-inches (0.003 mm txog 0.006 mm).[11]
Tshuab configurations
Dual-pallet ya optics laser
Flying optics laser taub hau
Feem ntau muaj peb qhov sib txawv ntawm kev lag luam laser txiav tshuab: txav khoom, hybrid, thiab ya optics systems.Cov no xa mus rau txoj kev uas lub laser beam txav mus los ntawm cov khoom yuav raug txiav los yog ua tiav.Rau tag nrho cov no, cov axes ntawm kev txav yog feem ntau xaiv X thiab Y axis.Yog tias lub taub hau txiav tuaj yeem tswj tau, nws raug xaiv raws li Z-axis.
Tsiv cov khoom siv lasers muaj lub taub hau txiav thiab txav cov khoom hauv qab nws.Txoj kev no muab qhov kev ncua deb ntawm lub tshuab hluav taws xob laser mus rau qhov chaw ua haujlwm thiab ib qho taw tes los ntawm kev tshem tawm cov dej ntws tawm.Nws yuav tsum tau tsawg dua optics, tab sis yuav tsum tau txav lub workpiece.Lub tshuab style no nyiam muaj qhov tsawg tshaj plaws beam xa khoom optics, tab sis kuj tseem yuav qeeb tshaj plaws.
Hybrid lasers muab ib lub rooj uas txav hauv ib lub axis (feem ntau yog X-axis) thiab txav lub taub hau raws qhov luv (Y) axis.Qhov no ua rau txoj kab xaim txuas ntxiv mus ntev dua li lub tshuab optic ya thiab tuaj yeem tso cai rau lub teeb xa khoom yooj yim dua.Qhov no tuaj yeem ua rau txo qis hluav taws xob poob hauv kev xa khoom thiab muaj peev xwm ntau dua ib watt dua li ya optics tshuab.
Flying optics lasers feature lub rooj nyob ruaj ruaj thiab lub taub hau txiav (nrog laser beam) uas txav mus rau qhov chaw ua haujlwm hauv ob qho tib si kab rov tav.Flying optics cutters khaws cov khoom ua haujlwm ruaj khov thaum ua haujlwm thiab feem ntau tsis tas yuav tsum muaj cov khoom siv clamping.Lub zog txav mus tas li, yog li kev hloov pauv tsis cuam tshuam los ntawm qhov sib txawv ntawm qhov loj ntawm lub workpiece.Flying optics machines yog hom ceev tshaj plaws, uas yog qhov zoo thaum txiav thinner workpieces.[17]
Flying optic machines yuav tsum siv qee txoj hauv kev los coj mus rau hauv tus account qhov hloov pauv ntev ntawm qhov chaw nyob ze (ze rau resonator) txiav mus rau qhov chaw deb (nyob deb ntawm resonator) txiav.Feem ntau txoj kev los tswj qhov no muaj xws li collimation, adaptive optics los yog siv cov kab ntev ntev axis.
Tsib thiab rau-axis tshuab kuj tso cai txiav cov workpieces.Tsis tas li ntawd, muaj ntau txoj hauv kev ntawm kev taw qhia lub laser beam mus rau ib qho kev ua haujlwm zoo li tus, tswj xyuas qhov kev pom zoo kom zoo thiab lub taub hau standoff, thiab lwm yam.
Pulsing
Pulsed lasers uas muab lub zog tawg ntawm lub zog rau lub sijhawm luv luv yog qhov ua tau zoo hauv qee cov txheej txheem laser txiav, tshwj xeeb tshaj yog rau kev tho, lossis thaum lub qhov me me lossis txiav nrawm heev, vim tias yog siv lub teeb laser tas li, lub tshav kub tuaj yeem ncav cuag lub ntsiab lus ntawm melting tag nrho cov khoom raug txiav.
Feem ntau cov lasers muaj peev xwm ua kom mem tes lossis txiav CW (nruam nthwv dej) raws li NC (tus lej tswj) kev tswj hwm.
Muab ob npaug rau pulse lasers siv ib tug series ntawm mem tes khub los txhim kho cov khoom tshem tawm tus nqi thiab lub qhov zoo.Qhov tseem ceeb, thawj pulse tshem tawm cov khoom ntawm qhov chaw thiab qhov thib ob tiv thaiv lub ejecta los ntawm adhering rau sab ntawm lub qhov los yog txiav.[18]
Post lub sij hawm: Jun-16-2022