Laserstrahlbearbeitung:Definition, Aufbau, Funktionsprinzip, Vorteile, Anwendung

In diesem Artikel werden wir untersuchen, was Laserstrahlbearbeitung ist ? und seine Unterthemen wie Definition, Teile oder Konstruktion, Arbeitsprinzip, Vorteile, Nachteile und Anwendung im Detail.

LASER:Steht für Light Amplification Stimuliert Emission of Radiation .

Die verschiedenen Lasertypen sind Festkörper, Gas und Halbleiter . Bei Hochleistungslasern, die zum Bearbeiten und Schweißen benötigt werden, kommen Festkörperlaser zum Einsatz

Wir werden eingehend studieren. Beginnen wir zunächst mit der Definition,

Definition der Laserstrahlbearbeitung:

Die Laserstrahlbearbeitung ist ein nicht konventioneller Bearbeitungsprozess, bei dem das Werkstück durch den Laserbearbeitungsprozess gelocht wird. Um das Material vom Werkstück zu entfernen, wurde Wärmeenergie eingesetzt.

Jetzt bewegen wir uns zu Konstruktion oder Hauptteilen, also

Laserstrahlbearbeitung von Teilen oder Konstruktion:

Die Laserbearbeitung besteht aus den folgenden Hauptteilen:

• Netzteil
• Kondensator
• Blitzlampen
• Reflektierender Spiegel
• Laserlichtstrahl
• Rubinkristall
• Linse
• Werkstück

Stromversorgung:

Der elektrische Strom oder die Leistung wird dem System zugeführt. Bei der Laserstrahlbearbeitung wird ein Hochspannungsleistungssystem verwendet. Es gibt dem System anfängliche Energie, nachdem diese Reaktion in einem Laser beginnt, der das Material bearbeitet. Es gibt eine Hochspannungsversorgung, so dass Pulse leicht initiiert werden können

Kondensator:

Während des größten Teils des Zyklus lädt sich eine Kondensatorbatterie auf und gibt die Energie während des Blitzvorgangs ab. Der Kondensator wird für den gepulsten Betrieb zum Laden und Entladen verwendet.

Blitzlampen:

Es ist die elektrische Bogenlampe, die verwendet wird, um eine extrem intensive Erzeugung von weißem Licht zu erzeugen, das ein kohärenter Strahl hoher Intensität ist. Es ist mit Gasen gefüllt, die ionisieren, um eine große Energie zu erzeugen, die das Material des Werkstücks schmilzt und verdampft.

Reflexionsspiegel:

Reflektierende Spiegel sind zwei Haupttypen von internen und externen. Interne Spiegel werden auch als Resonator bezeichnet, der zur Erzeugung, Aufrechterhaltung und Verstärkung des Laserstrahls verwendet wird. Es wird verwendet, um den Laserstrahl auf das Werkstück zu richten.

Laserlichtstrahl:

Es ist der Strahlungsstrahl, der vom Laser durch den Prozess der optischen Verstärkung basierend auf der Kohärenz des Lichts erzeugt wird, das durch den Beschuss von aktivem Material erzeugt wird.

Rubinkristall:

Der Rubinlaser erzeugt eine Reihe kohärenter Impulse mit tiefroter Farbe. Dies wird durch das Konzept der Besetzungsinversion erreicht. Es ist ein Drei-Niveau-Festkörperlaser.

Objektiv:

Linsen werden verwendet, um den Laserstrahl auf das Werkstück zu fokussieren. Zuerst tritt Laserlicht in die Aufweitungslinse und dann in die Kollimationslinse ein, die die Lichtstrahlen parallel macht, und die Aufweitungslinse dehnt die Laserstrahlen auf die gewünschte Größe aus.

Werkstück:

Das Werkstück kann metallisch oder nichtmetallisch sein. Bei diesem Bearbeitungsverfahren kann jedes Material bearbeitet werden.

Arbeitsprinzip der Laserstrahlbearbeitung:

Die Laserbearbeitung basiert auf dem LASER und der Umwandlung oder dem Prozess von elektrischer Energie in Lichtenergie und in Wärmeenergie.

Negativ geladene Elektronen im Atommodell rotieren auf Kreisbahnen um den positiv geladenen Kern. Sie hängt von der Anzahl der Elektronen, der Elektronenstruktur, benachbarten Atomen und dem elektromagnetischen Feld ab.

Jedem Elektronenorbital sind unterschiedliche Energieniveaus zugeordnet. Ein Atom wird bei absoluter Nulltemperatur als auf Bodenniveau betrachtet, alle Elektronen besetzen ihre niedrigste potentielle Energie.

Die Elektronen im Grundzustand bewegen sich in einen höheren Energiezustand, indem sie Energie wie eine Zunahme der elektronischen Schwingung bei erhöhten Temperaturen absorbieren.

An den Enden wird eine Hochspannung angelegt, die zu einer Entladung führt und ein Gasplasma bildet. Aufgrund der Energieumwandlung findet eine Besetzungsinversion und eine Laserwirkung statt.

Der Laser hat einen 100%-Reflektor und der andere ist ein Teilreflektor. Der Reflektor lenkt die Photonen zu 100 % in das Gasrohr und der Teilreflektor lässt nur einen Teil des Laserstrahls zu, der für die Bearbeitung von Materialien verwendet wird.

Der erzeugte Laserstrahl wird auf das zu bearbeitende Werkstück fokussiert. Wenn der Laser auf das Werkstück trifft, trifft die Wärmeenergie auf das Werkstück.

Dieser wird erhitzt, dann geschmolzen, verdampft und schließlich wird das Material vom Werkstück entfernt. Die Laserbearbeitung ist also ein thermisches Materialabtragungsverfahren, bei dem das Werkstück mit einem kohärenten Lichtstrahl sehr präzise bearbeitet wird.

Beim Laserbearbeitungsprozess hängt die MRR (Material Removal Rate) von der verwendeten Wellenlänge ab, da sie die Menge der darauf einwirkenden Energie bestimmt.

Arbeitsvideos zur Laserstrahlbearbeitung:

Laserstrahl-Bearbeitungsanwendung:

Verwendungen oder Anwendungen der Laserstrahlbearbeitung sind:

• Die Laserbearbeitung wird zum Herstellen sehr kleiner Löcher, zum Schweißen von nichtleitendem und feuerfestem Material verwendet.
• Es eignet sich am besten für sprödes Material mit geringer Leitfähigkeit sowie Keramik, Stoff und Holz.
• Laserbearbeitung wird auch in der Chirurgie und bei Mikrobohroperationen eingesetzt.
• Spektroskopische Wissenschaft und Fotografie in der Medizin.
• Es wird auch in der Massenproduktion von Makros verwendet.
• Schneiden komplexer Profile für dünne und harte Materialien.
• Es wird verwendet, um kleine Löcher zu machen. Beispiel:Brustwarzen der Babynahrung.

Vorteile der Laserstrahlbearbeitung:

Die folgenden Vorteile der Laserstrahlbearbeitung sind:

• Bei der Laserstrahlbearbeitung kann auch jedes Material, einschließlich Nichtmetall, bearbeitet werden.
• Extrem kleine Löcher können mit guter Genauigkeit bearbeitet werden.
• Die Werkzeugverschleißrate ist sehr gering.
• Es gibt keine mechanische Kraft auf die Arbeit.
• Weiche Materialien wie Kunststoff, Gummi lassen sich gut bearbeiten.
• Es ist eine sehr flexible und einfach zu automatisierende Maschine.
• Die Wärmeeinflusszone ist sehr klein.
• Laserbearbeitung ergibt eine sehr gute Oberflächengüte.
• Wärmebehandelte und magnetische Materialien können geschweißt werden, ohne ihre Eigenschaften zu verlieren.
• Die genaue Lage kann am Werkstück sichergestellt werden.

Nachteile der Laserstrahlbearbeitung:

Nachteile der Laserstrahlbearbeitung sind:

• Laserbearbeitung kann nicht verwendet werden, um ein Sackloch herzustellen und auch keine zu tiefen Löcher zu bohren.
• Die bearbeiteten Löcher sind nicht rund und gerade.
• Die Kapital- und Wartungskosten sind hoch.
• Es gibt ein Problem mit Sicherheitsrisiken.
• Die Gesamteffizienz der Laserstrahlbearbeitung ist gering.
• Es ist auf dünne Bleche beschränkt.
• Die Zerspanungsrate ist ebenfalls gering.
• Die Lebensdauer der Blitzlampe ist kurz.
• Während des Prozesses wird nur eine begrenzte Menge Metall entfernt.