Naujienos – pagrindiniai lazerių pritaikymai pramonėje

Nuo pat atsiradimo septintajame dešimtmetyje lazerių technologija sparčiai vystėsi ir tapo pagrindiniu įrankiu pramoninės gamybos srityje dėl didelio energijos tankio, gero kryptingumo ir valdymo. Palyginti su tradiciniais mechaninio apdirbimo metodais, lazerinis apdirbimas turi didelių pranašumų, tokių kaip bekontaktis veikimas, didelis tikslumas ir aukštas automatizavimo laipsnis, todėl yra plačiai naudojamas pramoninėje gamyboje, pavyzdžiui, medžiagų pjovime, suvirinime, žymėjime, gręžime ir pridėtinėje gamyboje. Pagal lazerio tipą ir jo proceso charakteristikas pramoninis lazerinis apdirbimas daugiausia skirstomas į tris kategorijas: lazerinį pjovimą, lazerinį suvirinimą ir lazerinę pridėtinę gamybą. Kiekvienas proceso metodas turi savo unikalų veikimo mechanizmą ir taikymo sritį.

Lazerinis pjovimas

Lazerinis pjovimas yra viena iš labiausiai išvystytų pramoninių lazerių taikymo sričių. Jame naudojamas didelės galios lazerio spindulys medžiagoms išlydyti ir garinti, o kartu su pagalbinėmis dujomis šlakas pašalinamas, taip užtikrinant efektyvų ir tikslų pjovimą. CO₂ lazeriai ir skaiduliniai lazeriai šiuo metu yra pagrindinė įranga, tinkama pjauti vidutinio ir plono storio medžiagas, tokias kaip anglinis plienas, nerūdijantis plienas ir aliuminio lydiniai. Šios technologijos privalumai yra siauras plyšys, maža karščio paveikta zona, formų nebuvimas ir galimybė greitai keisti apdorojimo kelius. Ji ypač tinka didelės paklausos pramonės šakoms, tokioms kaip automobilių gamyba, lakštinio metalo apdirbimas ir aviacijos bei kosmoso pramonė.

Automobilių gamyboje lazerinis pjovimas naudojamas įvairiems komponentams – nuo kėbulo plokščių iki variklių – gaminti. Pavyzdžiui, šviesolaidiniai lazeriai naudojami didelio tikslumo didelio stiprumo plieninių komponentų pjovimui, taip pasiekiant lengvesnių automobilių svorį.

(2) Aviacijos ir kosmoso pramonė taip pat naudojasi lazerinio pjovimo technologija, ypač gaminant sudėtingus komponentus iš pažangių medžiagų, tokių kaip titanas ir kompozicinės medžiagos. Pavyzdžiui, itin greiti lazeriai gali būti naudojami sudėtingų formų titano lydinių komponentams pjauti, tuo pačiu sumažinant terminį pažeidimą ir užtikrinant komponentų konstrukcinį vientisumą, o tai žymiai padidina aviacijos ir kosmoso komponentų našumą ir saugą.

Lazerinis suvirinimas

Lazerinis suvirinimas pasiekiamas greitai išlydant metalines medžiagas lazerio spinduliu, pasižyminčiu giliu įsiskverbimu, dideliu greičiu ir mažu šilumos tiekimu. Įprasti suvirinimo režimai apima nuolatinį lazerinį suvirinimą ir impulsinį lazerinį suvirinimą, kurie tinka plonų plokščių tiksliam suvirinimui ir gilaus įsiskverbimo suvirinimui. Palyginti su lankiniu suvirinimu, lazerinio suvirinimo siūlės yra stipresnės ir mažiau deformuojasi, todėl taikomos tokiose srityse kaip akumuliatorių pakavimas, nerūdijančio plieno komponentų suvirinimas ir branduolinės energetikos konstrukcinių komponentų gamyba. Ypač akumuliatorių gamyboje lazerinis suvirinimas tapo pagrindiniu jungimo metodu.

(1) Automobilių pramonėje lazerinis suvirinimas naudojamas kėbulo plokštėms, variklio komponentams ir kitoms svarbioms dalims sujungti. Pavyzdžiui, šviesolaidiniai lazeriai naudojami didelio tikslumo didelio stiprumo plieninių komponentų suvirinimui, siekiant suformuoti tvirtas ir patvarias jungtis.

(2) Elektronikos pramonėje lazerinis suvirinimas naudojamas didelio tikslumo mažų ir tikslių komponentų sujungimui. Pavyzdžiui, diodiniai lazeriai naudojami ličio jonų akumuliatorių elementams suvirinti, siekiant užtikrinti elektros jungčių patikimumą.

(3) Aviacijos ir kosmoso pramonėje „Boeing 787 Dreamliner“ lėktuvuose naudojama lazerinio suvirinimo technologija titano lydiniams ir kompozicinėms medžiagoms sujungti, taip žymiai sumažinant kniedžių skaičių, sumažinant fiuzeliažo svorį ir pagerinant degalų naudojimo efektyvumą.

Lazerinė technologija, kaip svarbus pažangios gamybos ramstis, nuolat plečia savo pramoninio pritaikymo ribas. Šiuo metu lazerinis apdirbimas taip pat vystosi didesnės galios, didesnio tikslumo ir daugiaprocesės integracijos kryptimis, tokiomis kaip lazerinis elektrinis lankinis kompozitinis suvirinimas, lazerinis itin spartus mikroapdorojimas ir lazerinės intelektualios stebėjimo sistemos. Ateityje, nuolat tobulėjant didelės galios puslaidininkiniams lazeriams, intelektualioms valdymo sistemoms ir ekologiškos gamybos koncepcijoms, lazerinis apdirbimas ir toliau vaidins pagrindinį vaidmenį intelektualios gamybos, individualizuotų gaminių ir ekstremalių medžiagų apdorojimo srityse.