Baie lasers is vandag op die mark, elk met hul eie kenmerke, spesifikasies en integrasievlakke, wat die keuringsproses moeilik maak. By die keuse van 'n laser vir materiaalverwerking, is dit van kritieke belang om die verskille en voordele van elke opsie te verstaan.
Hierdie artikel gee lesers 'n begrip van laserstelsels, algemene tipes lasers, en hoe om 'n geskikte industriële laserbron vir materiaalverwerking te kies.
INHOUDSOPGAWE
Die wêreldwye industriële lasermark
Wat is 'n industriële laserbron?
Kenmerke om in ag te neem wanneer 'n laserbron gekies word
Die bottom line
Die wêreldwye industriële lasermark
Die industriële lasermark is teen USD gewaardeer 17.3 miljard in 2021 en sal na verwagting groei teen 'n saamgestelde jaarlikse groeikoers (CAGR) van 7.2% om USD 34.8 miljard teen 2030 te bereik. 'n Ligstraal word geproduseer deur 'n industriële laserstelsel wat gestimuleerde emissies vir verskeie doeleindes in elektroniese, motor-, mediese en ander industrieë gebruik. Lasers word hoofsaaklik gebruik vir soldeer, etikettering, gravering, sny, sweis en merk.
Die groeiende vraag na verhoogde doeltreffendheid, produktiwiteit en presisie het gelei tot die groei van nywerheid lasers. Verder sal die toename in die vraag na materiaalverwerking in verskeie sektore en die oorgang van die motorbedryf na elektriese voertuie verkope in die toekoms aandryf.
Wat is 'n industriële laserbron?
'n Laser het verskeie komponente en kenmerke wat 'n intense, koherente ligstraal via 'n optiese versterkingsproses produseer. Daar is talle soorte lasers, elk met verskillende grade van integrasie. Al hierdie lasersdeel egter 'n basiese stel komponente.
Die energiebron vir elke laser lei lig na 'n aanwinsmedium. Hierdie versterkingsmedium gee 'n spesifieke golflengte van lig uit, en 'n resonator versterk hierdie optiese wins deur spieëls.
Voordat ons in die besonderhede van 'n laserbron ingaan, kom ons kyk na 'n paar van die mees algemene lasers:
Vastetoestand lasers: As hul primêre bron van optiese wins maak hierdie lasers staat op soliede glase of kristalle gemeng met ander aardelemente. Tipies is hierdie gemengde elemente erbium, thulium, chroom of ytterbium. Die mees algemene vaste toestand laser in industriële verwerkingstoepassings is robyn en Nd:YAG.
Gaslasers: Deur 'n tegniek bekend as bevolkingsomkering te gebruik, word elektriese stroom deur 'n gas in hierdie lasers gevoer om lig te produseer. Koolstofdioksied (CO2), argon, kripton en helium-neon is die gewildste gaslasers. CO2 lasers is die gewildste opsie en word wyd gebruik vir lasersweis, sny en merk.
Vesellasers: Vesellasers het smaller en kleiner laser strale as ander lasers, wat hulle meer akkuraat maak in materiaalverwerkingstoepassings. Hulle het 'n klein voetspoor, is energiedoeltreffend en het lae bedryfs- en onderhoudskoste. Vesellasers word wyd gebruik in skoonmaak-, sweis-, sny- en merktoepassings.
Kenmerke om in ag te neem wanneer 'n laserbron gekies word
Die eerste stap is om die lasertipe te identifiseer, afhangende van die lasertoepassing. Nadat u op die tipe laser besluit het, moet u die parameters daarvan spesifiseer, insluitend die krag, grootte en golflengte van die straal en die onderhoudskoste.
Golflengte van die laserstraal
Dit is van kritieke belang om die golflengte van die laserstraal vir materiaalverwerking te ondersoek omdat verskillende materiale verskillende absorpsietempo's by verskillende golflengtes het. Een algemeen aanvaarde reël is dat die 1064 nm golflengte laserstraal van 'n Nd:YAG laser goed geabsorbeer word deur staal en aluminium, terwyl die 10600 nm golflengte laser straal van 'n koolstofdioksied (CO2) laser word goed geabsorbeer deur lap, plastiek, leer, hout en papier.
Die twee mees algemene laserbronne wat vandag beskikbaar is, is CO2 en vesel. afhangende van die elemente wat in die vesel gemeng is. 'n CO2-laser kan 'n laserstraal by 10600, 10300 of 930 nm produseer, afhangende van die gassamestelling. Dit is belangrik om die golflengte van die laserbron te pas by die materiaal wat verwerk moet word om effektiewe laserbewerkings te verseker.
Onderhoudskoste
In die verlede was die glasbuis CO2-lasers en lampgepompte Nd:YAG-lasers gewild, maar hul pompbronne, dit wil sê die booglamp of gasgevulde glasbuis, moes periodiek vervang word. Elke 500 tot 1000 werksure moes gebruikers die masjien stop en die buis of lamp vervang. Verder, ouer generasie CO2 lasers vereis 'n deurlopende vloei van gasse deur die resonator, wat lei tot hoë bedryfskoste.
Maar danksy gevorderde tegnologie, vesel lasers, die gewildste keuse vandag, wat 80% van die markaandeel uitmaak, is heeltemal onderhoudsvry. Hulle het 'n lang dienslewe en 'n unieke laserresonator-ontwerp waarin alle optiese deel van 'n doeltreffende deurlopende optieseveselkabel is.
Krag en fokusgrootte
Die laserstraal kan deur 'n fokusoptika gestuur word terwyl dit op verskillende lengtes gepuls word. Wanneer die balk met die werkstuk in aanraking kom, krimp dit in grootte, wat effektief 'n groot hoeveelheid energie in 'n klein area fokus. Die laser se uitset kan egter nie verminder word tot 'n grootte kleiner as sy golflengte nie, en 'n lae kwaliteit uitset kan ook nie 'n hoë kwaliteit fokuspunt genereer nie. Byvoorbeeld, 'n CO2 laser kan nie die fokuspunt tot minder as 10600 nm verminder nie, wat 'n byna perfekte straal en optika vereis om die taak te voltooi.
Dus, hoewel kolgrootte 'n belangrike oorweging is, is dit nie nodig vir alle toepassings, soos laser oppervlak skoonmaak, lasersweis, en leer sintering, wat 'n groter kolgrootte vereis om prestasie te verseker.
Laserverwerkingsmateriaal
Aangesien verskillende materiale verskillende verwerkingstempo's het, moet die eienskappe van die materiaal in ag geneem word wanneer die regte laserbron gekies word. Die mees geskikte materiale vir CO2-lasermerk, gravering en sny sluit in plastiek, skuim, materiaal, rubber, papier, glas, keramieksteen, staal, titanium, hout en komposiete. Materiale met uiters hoë smeltpunte is ideaal nie geskik vir CO2-lasers onder 200 W nie.
Vesellasers is geskik vir 'n verskeidenheid materiale, insluitend swart asetaal, akriel, PTFE en plastiek wat vullers, pigmente of laserontvanklike bymiddels bevat.
Werkswyse
CW (kontinue golf) laser
Dit is van kritieke belang om te weet of die laser aaneenlopend of gepulseerd is. Die gemiddelde drywing van CW-lasers word in kW of nW gemeet. Voordat u 'n sensor vir CW kies lasers, moet die gemiddelde kragreeks bepaal word. Hierdie reeks sal die regte keuse van sensor bepaal. As die reeks byvoorbeeld te wyd is, sal 'n tweede sensor benodig word. Dus, die keuse van 'n sensor met 'n reeks naby aan die vereiste reeks - nie aan die hoë of lae kant nie, maar in die middel - kan foutiewe lesings tot gevolg hê as die reeks in enige rigting oorskry.
Om die toepaslike sensor te kies, moet die blootstellingstyd van CW laser laserstraal in ag geneem word. As slegs periodieke metings vereis word, is 'n sensor met 'n blootstellingstyd wat lank genoeg is om 'n stabiele lesing te verkry, dit wil sê tien sekondes, voldoende - verkieslik 'n kleiner en goedkoper sensor. As die laser vir lang tydperke aan die kragsensor blootgestel moet word, is 'n groter sensor nodig om enige hitte-opbou wat die metings kan beïnvloed, te verdryf.
Gepulseerde lasers
Soos met CW-lasers, moet die energiereeksvereistes vir die sensors bepaal word. Gebruikers moet die laser se pulse per sekonde (PPS) of polsslag identifiseer om te bepaal of 'n energiesensor vir 'n spesifieke toepassing gebruik kan word. Die meeste energiesensors werk teen frekwensies wat wissel van 1hz tot 5 kHz, met gevorderde sensors wat teen tot 25 kHz werk.
Nog 'n faktor om te oorweeg met gepulseerde lasers is die polswydte. Hierdie spesifikasie het 'n beduidende impak op die geselekteerde sensor se skadedrempel. Byvoorbeeld, as die polswydte te kort is, kan die energiedigtheid die sensor se gradering oorskry. As dit te lank is, kan die sensor se stroombaan nie genoeg integrasietyd hê nie, wat lei tot foutiewe bewerkings.
Die bottom line
Die keuse van die regte laserbron is noodsaaklik om produktiwiteit te maksimeer en presisie te verbeter. Hierdie artikel bied 'n paar insigte oor laserbronne en kenmerke. Besoek Cooig.com om na die nuutste lasertoerusting vir industriële toepassings te kyk.
