مبدأ تكنولوجيا المعالجة بالليزر

الوقت المقدر للقراءة: 30 الدقائق

الليزر هو اختصار لتضخيم الضوء الإنجليزي عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع ، والذي يعني "تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع". كرمز مهم لتطور العلوم والتكنولوجيا في القرن العشرين وأحد ركائز التكنولوجيا الإلكترونية الضوئية في مجتمع المعلومات الحديث ، فقد حظي تطوير تكنولوجيا الليزر والصناعات ذات الصلة بتقدير كبير من قبل الدول المتقدمة. المعالجة بالليزر هي المجال الواعد لتطبيقات الليزر. على وجه الخصوص ، تطورت تقنيات اللحام بالليزر والقطع بالليزر والكسوة بالليزر بسرعة في السنوات الأخيرة وأنتجت فوائد اقتصادية واجتماعية ضخمة.

المبادئ والخصائص و تكنولوجيا المعالجة بالليزر

تقنية المعالجة بالليزر هي تقنية تستخدم خصائص التفاعل بين شعاع الليزر والمادة في القطع واللحام ومعالجة الأسطح والتثقيب ومعالجة الشعار على المواد (بما في ذلك المعادن وغير المعدنية). باعتبارها تقنية تصنيع متقدمة ، فقد تم استخدام المعالجة بالليزر على نطاق واسع في السيارات ، والأجهزة الإلكترونية ، والطيران ، والمعادن ، وتصنيع الآلات ، والمجالات الصناعية الأخرى. إنها تلعب دورًا متزايد الأهمية في تحسين جودة المنتج وإنتاجية العمالة ، وتحقيق الأتمتة الخالية من التلوث ، وتقليل استهلاك المواد. تأثير.

مبدأ المعالجة بالليزر

المعالجة بالليزر هي طريقة معالجة يتم فيها استخدام شعاع الليزر المركّز كمصدر حرارة لقصف قطعة العمل لصهر القطع المعدنية أو غير المعدنية لتشكيل ثقوب صغيرة ، وقطع ، ووصلات ، وكسوة ، وما إلى ذلك. المعالجة بالليزر هي في الأساس عملية التفاعل بين الليزر والمواد غير الشفافة. إنها عملية كمومية في المنظر المجهري ، وهي تنعكس ، وامتصاص ، وتسخن ، وتذوب ، وتبخر ، وظواهر أخرى في المنظر العياني.

تحت إشعاع أشعة الليزر ذات كثافة الطاقة المختلفة ، تحدث تغيرات مختلفة في مساحة سطح المادة. وتشمل هذه التغييرات ارتفاع درجة حرارة السطح ، والذوبان ، والتبخر ، وتشكيل ثقوب صغيرة ، وتوليد البلازما الناتجة عن الصور. يوضح الشكل 1.1 العديد من التغييرات في حالة المادة المعدنية تحت تأثير إشعاع الليزر بكثافات طاقة مختلفة.

عندما تكون كثافة طاقة الليزر أقل من 104 واط / سم²يؤدي امتصاص المعدن لطاقة الليزر فقط إلى ارتفاع درجة حرارة سطح المادة ، لكن المرحلة الصلبة تظل دون تغيير. يمكن استخدامه للمعالجة الحرارية السطحية ، أو تصلب تغيير الطور ، أو لحام الأجزاء بالنحاس.

عندما تكون كثافة طاقة الليزر في حدود 104 ~ 106W / سم²، يتم إنشاء تسخين الموصلية الحرارية ، وسوف تذوب الطبقة السطحية للمادة. يمكن استخدامه لإعادة صهر السطح المعدني ، وخلط السبائك ، والكسوة ، ولحام الموصلية الحرارية (مثل اللحام عالي السرعة للوحة الرقيقة واللحام الدقيق ، إلخ).

عندما تصل كثافة طاقة الليزر إلى أمر 106 واط / سم²، يتم تشعيع سطح المادة بواسطة شعاع الليزر ، وتصل درجة حرارة تسخين مصدر حرارة الليزر إلى نقطة غليان المعدن ، وتشكل بخار بلازما ويتبخر بشدة. تحت تأثير ضغط تمدد التبخير ، ينخفض سطح السائل لأسفل. ثقوب صغيرة عميقة الاختراق ، في نفس الوقت ، يتأين بخار المعدن تحت تأثير شعاع الليزر لتوليد بلازما مستحثة بالصور ، والتي تستخدم بشكل أساسي في اللحام والقطع والحفر بالليزر.

عندما تكون كثافة طاقة الليزر أكبر من الترتيب 107 واط / سم²، ستنتشر البلازما الناتجة عن الصور عكس اتجاه شعاع الليزر ، وتشكل سحابة بلازما ، وسيتم استخدام ظاهرة حماية الليزر بالبلازما للحفر بالليزر النبضي. المعالجة مثل تصلب الصدمات.

المعالجة بالليزر هي استخدام شعاع ليزر عالي الكثافة لإشعاع قطعة العمل لإذابة وتبخير المادة لإجراء معالجة خاصة مثل التثقيب والقطع واللحام (انظر الشكل 1.2). تم استخدام معالجة التكثيف المبكرة في الغالب لحفر ثقوب صغيرة ولحام دقيق بسبب قوتها المنخفضة. بحلول السبعينيات ، مع ظهور ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة₂ الليزر ، ليزر عقيق الإيتريوم الألومنيوم عالي التكرار (YAG) ، والبحث المتعمق حول آليات وعمليات المعالجة بالليزر ، حققت تكنولوجيا المعالجة بالليزر تقدمًا كبيرًا ، ويختلف نطاق التطبيق عن التوسع. تم استخدام عدة كيلووات من معدات المعالجة بالليزر للقطع عالي السرعة ولحام الاختراق العميق ومعالجة أسطح المواد المختلفة. تتنافس العديد من معدات المعالجة بالليزر المتخصصة على الظهور ، بالإضافة إلى التعقب الكهروضوئي ، والتحكم الرقمي بالكمبيوتر ، والروبوتات ، وغيرها من التقنيات ، مما يحسن بشكل كبير مستوى الأتمتة واستخدام وظائف المعالجة بالليزر.

الليزر يمكن تفسيره على أنه جهاز يحول الطاقة الخام مثل الطاقة الكهربائية أو الطاقة الكيميائية أو الطاقة الحرارية أو الطاقة الضوئية أو الطاقة النووية إلى حزم إشعاع كهرومغناطيسي ذات ترددات ضوئية معينة (ضوء فوق بنفسجي أو ضوء مرئي أو ضوء الأشعة تحت الحمراء). من السهل تنفيذ نموذج التحويل في بعض الوسائط الصلبة أو السائلة أو الغازية. عندما يتم إثارة هذه الوسائط في شكل ذرات أو جزيئات ، فإنها تنتج أشعة ليزر بنفس المرحلة تقريبًا وحزمة طويلة واحدة تقريبًا. نظرًا لنفس المرحلة وطول الموجة الفردي ، تكون زاوية الاختلاف صغيرة جدًا ، والمسافة التي يمكن نقلها طويلة جدًا قبل أن تكون شديدة التركيز لتوفير وظائف مثل اللحام والقطع والكسوة.

تتكون معدات المعالجة بالليزر من أربعة أجزاء رئيسية ، وهي الليزر ، والنظام البصري ، والنظام الميكانيكي ، ونظام التحكم ، ونظام الكشف. يركز خرج شعاع الليزر عالي الكثافة من الليزر على قطعة العمل من خلال العدسة ، وتكون كثافة الطاقة في نقطة التركيز عالية مثل 106 ~ 1012 واط / سم² (تصل درجة الحرارة إلى 10000 درجة مئوية) ، وأي مادة سوف تذوب وتتبخر على الفور. تستخدم المعالجة بالليزر التأثير الحراري لهذه الطاقة الضوئية لإجراء اللحام والحفر وقطع المواد. إن الليزرات المستخدمة بشكل شائع للمعالجة هي بشكل أساسي ليزر الحالة الصلبة YAG و CO₂ الليزر ، الذي يتمتع بمزايا الهيكل البسيط ، وطاقة الإخراج الكبيرة ، وكفاءة تحويل الطاقة العالية ، ويمكن استخدامه على نطاق واسع في معالجة المواد بالليزر.

ميزات المعالجة بالليزر

تم إنتاج أول شعاع ليزر في العالم باستخدام مصباح فلاش لإثارة حبيبات الكريستال الياقوتي في عام 1960. نظرًا لمحدودية السعة الحرارية للبلورة ، يمكن أن ينتج شعاع نبضي قصير جدًا والتردد منخفض جدًا. على الرغم من أن طاقة ذروة النبض اللحظي يمكن أن تصل إلى 106 واط / سم²، لا يزال ناتج طاقة منخفض.

يمكن أن ينتج عن استخدام قضبان الكريستال العقيق المصنوعة من الألومنيوم (Nd: YAG) مع الرقم (Nd) كعنصر إثارة شعاعًا مستمرًا بطول موجة واحدة من 1 ~ 8Kw. يمكن توصيل ليزر YAG (الطول الموجي 1.06 مساءً) برأس المعالجة بالليزر من خلال ألياف بصرية مرنة. تصميم المعدات مرن ومناسب للحام بسمك 0.5-6 مم. باستخدام CO₂ الليزر (الطول الموجي 1.06 مساءً) مع ثاني أكسيد الكربون₂ كمحرض ، يمكن أن تصل طاقة الخرج إلى 25kW ، ويمكن استخدامها للحام الاختراق الكامل بمرور واحد لألواح بسمك 2 مم. لقد تم استخدامه على نطاق واسع في معالجة المعادن في الصناعة.

• بقعة الضوء صغيرة والطاقة مركزة والمنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة ؛ شعاع الليزر سهل التركيز والتوجيه ، وهو مناسب للتحكم الآلي.
• لا تلمس قطعة العمل المعالجة ، ولا تلوث لقطعة العمل ؛ لا يخضع للتداخل الكهرومغناطيسي وهو أكثر ملاءمة للاستخدام من معالجة شعاع الإلكترون.
• نطاق المعالجة واسع ، ويمكن نقش أي مادة تقريبًا وقطعها. يمكن إجراء النقش والقطع عالي السرعة وفقًا لإخراج النموذج بواسطة الكمبيوتر ، وسرعة القطع بالليزر أسرع بكثير من سرعة قطع الأسلاك.
• آمنة وموثوقة: تم اعتماد المعالجة غير المتصلة ، والتي لن تسبب قذف ميكانيكي أو إجهاد ميكانيكي لقسم المواد. دقيق ودقيق ؛ يمكن أن تصل دقة المعالجة إلى 0.1 مم. التأثير المتسق: للتأكد من أن تأثير المعالجة لنفس مجموعة قطع العمل هو نفسه تقريبًا.
• التماس القطع صغير. يتراوح خط القطع للقطع بالليزر بشكل عام من 0.1 إلى 0.2 مم ، وسطح القطع أملس: لا يحتوي سطح القطع للقطع بالليزر على نتوءات. تشويه حراري صغير: المعالجة بالليزر للقطع بالليزر رقيقة وسريعة ومركزة في الطاقة. لذلك ، فإن الحرارة المنقولة إلى المادة المراد قطعها صغيرة ، وتشوه المادة صغير جدًا أيضًا.
• إنها مناسبة لتجهيز المنتجات الكبيرة. تكلفة تصنيع القوالب للمنتجات الكبيرة عالية جدًا. لا تتطلب المعالجة بالليزر أي قوالب ، ويمكن للمعالجة بالليزر أن تتجنب تمامًا انهيار المواد عندما يتم تثقيب المواد وتقطيعها ، مما قد يقلل من تكلفة الإنتاج للمؤسسة ويحسن المنتج. التروس.
• تكلفة منخفضة: لا يقتصر الأمر على عدد المعالجات ، فالمعالجة بالليزر أكثر ملاءمة لخدمات معالجة الدُفعات الصغيرة.
• توفير المواد: تعتمد المعالجة بالليزر على برمجة الكمبيوتر ، والتي يمكن أن تقطع المنتجات ذات الأشكال المختلفة ، مما يزيد من معدل استخدام المواد ويقلل بشكل كبير من تكلفة المواد.

تكنولوجيا المعالجة بالليزر

تقنية الليزر هي تقنية شاملة تتضمن تخصصات متعددة مثل الضوء والميكانيكا والكهرباء والمواد والاختبار. تقليديا ، تشمل تقنيات المعالجة بالليزر القطع ، واللحام ، ومعالجة الأسطح ، والكسوة ، واللكم (الوسم) ، والكتابة ، وتقنيات المعالجة الأخرى. يوضح الشكل 1.3 متطلبات طرق معالجة المواد المختلفة على قوة الليزر وجودة الحزمة لنظام تصنيع الليزر.

تقنية اللحام بالليزر

يعد اللحام بالليزر أحد الجوانب المهمة لتطبيق تقنية المعالجة بالليزر. يقوم إشعاع الليزر بتسخين سطح قطعة العمل ، وتنتشر حرارة السطح إلى الداخل من خلال التوصيل الحراري. من خلال التحكم في العرض والطاقة وكثافة الطاقة وتردد تكرار نبضة الليزر ، يتم صهر قطعة العمل لتشكيل تجمع منصهر محدد. نظرًا لمزاياها الفريدة ، فقد تم استخدامها بنجاح في لحام الأجزاء الصغيرة والصغيرة. ظهور ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة₂ فتحت أجهزة الليزر والليزر الليفي عالي الطاقة مجالًا جديدًا من اللحام بالليزر. تم الحصول على لحام عميق الاختراق على أساس تأثير الثقب ، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في الآلات وتصنيع السيارات والصلب والقطاعات الصناعية الأخرى.

يمكن أن يقوم اللحام بالليزر بلحام الأجزاء التي يصعب الوصول إليها وإجراء اللحام لمسافات طويلة بدون تلامس ، والذي يتمتع بمرونة كبيرة. تستخدم تقنية ليزر YAG تقنية نقل الألياف الضوئية ، مما يجعل تقنية اللحام بالليزر مستخدمة على نطاق واسع. يسهل شعاع الليزر تقسيم الشعاع وفقًا للوقت والمكان ويمكنه معالجة حزم متعددة في نفس الوقت ، مما يوفر ظروفًا للحام أكثر دقة. على سبيل المثال ، يمكن استخدامه لألواح هيكل السيارة السميكة والرقيقة ، وأجزاء السيارات ، وبطاريات الليثيوم ، وأجهزة تنظيم ضربات القلب ، والمرحلات المختومة ، إلخ. لا تسمح الأجهزة المختلفة والأجهزة محكمة الغلق بتشويه اللحام والتلوث.

تتميز تقنية اللحام بالليزر بتأثير تنقية المسبح المنصهر ، ويمكنها الحصول على معدن لحام نقي ، وهي مناسبة للحام بين نفس المواد المعدنية وغير المتشابهة. يتميز اللحام بالليزر بكثافة طاقة عالية ، وهو مفيد بشكل خاص لمعادن اللحام بنقطة انصهار عالية ، وانعكاسية عالية ، وموصلية حرارية عالية ، وخصائص فيزيائية مختلفة جدًا.

تتمثل المزايا الرئيسية للحام بالليزر في السرعة السريعة والاختراق الكبير والتشوه الصغير ويمكن لحامه في درجة حرارة الغرفة أو في ظل ظروف خاصة. عندما يمر الليزر عبر المجال الكهرومغناطيسي ، فإن الشعاع لن يتحول ؛ يمكن لحام الليزر في الهواء وبعض بيئات الغاز ويمكنه لحام الزجاج أو المواد الشفافة للحزمة. بعد تركيز الليزر ، تكون كثافة الطاقة عالية ، ويمكن أن تصل نسبة العرض إلى الارتفاع أثناء اللحام إلى 5: 1 ، حتى 10: 1 ، ويمكنها لحام المواد المقاومة للصهر مثل التيتانيوم والكوارتز ، ويمكنها لحام المواد غير المتشابهة بنتائج جيدة ، مثل لحام مادتين بخصائص مختلفة ، النحاس والتنتالوم ، يمكن أن يحقق معدل نجاح يبلغ 100%. يمكن أيضًا إجراء اللحام الدقيق. بعد تركيز شعاع الليزر ، يمكن الحصول على بقعة صغيرة ، ويمكن تحديد موضعها بدقة. يمكن استخدامه في اللحام التجميعي للمكونات الدقيقة والصغيرة للإنتاج الآلي الشامل ، مثل خيوط الدائرة المتكاملة ، ونوابض الساعة ، وتجميع مدفع الإلكترون لأنبوب الصورة ، وما إلى ذلك ، نظرًا لاستخدام اللحام بالليزر ، تكون كفاءة الإنتاج عالية ، المنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة ، ومفاصل اللحام خالية من التلوث ، مما يحسن جودة اللحام بشكل كبير.

تقنية القطع بالليزر

يتم تحقيق القطع بالليزر من خلال تطبيق طاقة كثافة عالية الطاقة الناتجة عن التركيز بالليزر. تحت تحكم الكمبيوتر ، يتم تفريغ الليزر من خلال النبضات ، ويتم إخراج ليزر نابض متكرر عالي التردد يتم التحكم فيه لتكوين شعاع ليزر بتردد معين وعرض نبضي معين. ينتقل شعاع الليزر النبضي عبر المسار البصري ، وينعكس ويركز على سطح الكائن المعالج من خلال مجموعة عدسات التركيز ، مما يشكل بقعة صغيرة ذات كثافة طاقة عالية ، ويقع التركيز بالقرب من السطح المراد معالجته ، ويتم إذابة المادة المعالجة أو تبخيرها عند درجة حرارة عالية فورية.

يمكن لنبضة الليزر عالية الطاقة أن تفسد ثقبًا صغيرًا على سطح الجسم في لحظة. تحت سيطرة الكمبيوتر ، يؤدي رأس المعالجة بالليزر والمواد المعالجة حركة نسبية مستمرة وفقًا للرسومات المرسومة مسبقًا ، بحيث تتم معالجة الكائن بالشكل المطلوب. عند القطع ، يتم إخراج تيار من الهواء متحد المحور مع الحزمة من رأس القطع ، ويتم تفجير المادة المنصهرة أو المبخرة بعيدًا عن الجزء السفلي من الشق. بالمقارنة مع طرق معالجة الألواح التقليدية ، يتميز القطع بالليزر بجودة القطع الجيدة (عرض القطع الضيق ، المنطقة الصغيرة المتأثرة بالحرارة ، القطع الناعم) ، سرعة القطع السريعة ، المرونة العالية (يمكن أن تقطع أي شكل) ، ومجموعة واسعة من المواد القدرة على التكيف.

تستخدم تقنية القطع بالليزر على نطاق واسع في معالجة المواد المعدنية وغير المعدنية ، والتي يمكن أن تقلل إلى حد كبير من وقت المعالجة ، وتقليل تكاليف المعالجة ، وتحسين جودة قطعة العمل. أصبحت تقنية القطع بالليزر الحديثة بمثابة سيف "قطع الحديد مثل الطين" الذي يسعى إليه الناس بشكل مثالي.

أخذ CO₂ آلة القطع بالليزر كمثال ، يتكون جهاز القطع بالكامل من نظام تحكم ، ونظام حركة ، ونظام بصري ، ونظام تبريد مائي ، ونظام حماية الهواء ، وما إلى ذلك ، باستخدام وضع CNC المتقدم لتحقيق ربط متعدد المحاور و قطع طاقة الليزر دون أن تتأثر بالسرعة ؛ يمكن للمحرك المؤازر ذو الأداء المتفوق وهيكل توجيه ناقل الحركة تحقيق دقة حركة جيدة بسرعة عالية.

يمكن استخدام القطع بالليزر في صناعة السيارات ، وأجهزة الكمبيوتر ، والميكانيكا الكهربائية ، والأجزاء المعدنية ، والمواد الخاصة ، وشفرات منشار دائري ، وغسالات زنبركية ، وألواح نحاسية للأجزاء الإلكترونية ، وألواح شبكية معدنية ، وأنابيب فولاذية ، وباكليت ، وألواح سبائك الألومنيوم ، وزجاج الكوارتز ، والسيليكون المطاط ، لوح سيراميك الألومينا ، سبائك التيتانيوم ، إلخ. الليزر المستخدم هو ليزر YAG و CO₂ الليزر. الليزر النبضي مناسب للمواد المعدنية ، والليزر المستمر مناسب للمواد غير المعدنية. هذا الأخير هو مجال تطبيق مهم لتقنية القطع بالليزر.

تقنية الكسوة بالليزر

يشير الكسوة بالليزر إلى الذوبان المتزامن لمواد الكسوة والطبقة السطحية للركيزة عن طريق تشعيع شعاع الليزر على سطح طبقة الكسوة بطرق مختلفة ، والتصلب السريع لتشكيل ذوبان مع تخفيف منخفض للغاية ورابط معدني مع الركيزة. الطلاء ، وهي طريقة عملية لتحسين مقاومة التآكل ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة الحرارة ، ومقاومة الأكسدة ، والخصائص الكهربائية لسطح الطبقة الأساسية.

باستخدام كثافة الطاقة العالية لشعاع الليزر ، فإن إضافة مسحوق سبيكة ذاتي التدفق بتركيبة محددة (مثل السبائك القائمة على النيكل ، والسبائك القائمة على الكوبالت ، والحديد ، وما إلى ذلك) ، تشكل طبقة تكسية رقيقة جدًا على سطح ركيزة لجعلها موحدة في حالة منصهرة تنتشر على سطح الجزء وتصل إلى سمك محدد مسبقًا ، وتشكل رابطة معدنية جيدة مع مصفوفة ذوبان دقيقة ، ولا يوجد سوى درجة صغيرة من التخفيف بين بعضها البعض. في عملية التصلب السريع اللاحقة ، يكون سطح الجزء مختلفًا تمامًا عن الركيزة. طبقة مواد تكسية وظيفية ذات خصائص خاصة. يمكن للكسوة بالليزر تغيير خصائص سطح المواد تمامًا ، وجعل سطح المواد منخفضة التكلفة يحصل على مقاومة تآكل عالية للغاية ، ومقاومة للتآكل ، ومقاومة درجات الحرارة العالية ، وخصائص أخرى.

يمكن أن تحقق الكسوة بالليزر الغرض من تعديل السطح أو إصلاحه أو إعادة تصنيعه. يمكنه إصلاح الثقوب والشقوق الموجودة على سطح المادة ، واستعادة الحجم الهندسي وأداء الأجزاء البالية ، وتلبية متطلبات الأداء المحدد لسطح المواد ، وتوفير الكثير من المعادن الثمينة. بالمقارنة مع التسطيح والرش والطلاء الكهربائي وترسيب البخار ، تتميز الكسوة بالليزر بخصائص معدل التخفيف المنخفض والهيكل الكثيف والمزيج الجيد من طبقة الكسوة والركيزة. يستخدم على نطاق واسع في صناعة الطيران والعفن والصناعات الكهروميكانيكية. حاليًا ، الليزر المستخدم في الكسوة بالليزر عبارة عن ليزر YAG عالي الطاقة وثاني أكسيد الكربون₂ الليزر.

المعالجة الحرارية بالليزر

يتم استخدام شعاع الليزر عالي الكثافة لتسخين سطح قطعة العمل المعدنية لتحقيق تعديل السطح (أي لتحسين صلابة السطح ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل لقطعة العمل) المعالجة الحرارية. يمكن أن يتم تقوية شعاع الليزر محليًا بشكل انتقائي وفقًا للمتطلبات ، ويكون إجهاد وتشوه قطعة العمل صغيرًا. تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في صناعة السيارات ، مثل المعالجة الحرارية بالليزر لبطانات الأسطوانات ، وأعمدة الكرنك ، وحلقات المكبس ، والمحولات ، والتروس ، وأجزاء أخرى ، كما تُستخدم على نطاق واسع في صناعة الطيران ، وصناعة الأدوات الآلية ، وصناعة الآلات. إن تطبيق المعالجة الحرارية بالليزر في بلدي أوسع بكثير من تطبيقه في البلدان الأجنبية. الليزر المستخدم حاليًا هو ليزر YAG و CO₂ الليزر.

يمكن أن تحقق المعالجة الحرارية بالليزر تصلب تحول الطور (أو تبريد السطح ، وتغير شكل السطح ، وتبريد السطح) ، وسبائك السطح ، وغيرها من معالجات تعديل السطح على السطح المعدني ، مما ينتج عنه تكوين السطح وخصائص الهيكل التي لا يمكن تحقيقها عن طريق التبريد السطحي الكبير. يعتبر تصلب التحول بالليزر هو أقدم العمليات وأكثرها دراسة والأكثر استخدامًا في المعالجة الحرارية بالليزر. إنها مناسبة لمعظم المواد والأجزاء المختلفة للأجزاء ذات الأشكال المختلفة ويمكن أن تحسن مقاومة التآكل وقوة التعب للأجزاء. بعد المعالجة الحرارية بالليزر ، يمكن أن تصل صلابة سطح الحديد الزهر إلى أكثر من 60HRC ، ويمكن أن تصل صلابة السطح للفولاذ الكربوني المتوسط والفولاذ الكربوني العالي إلى أكثر من 70HRC ، مما يحسن مقاومة التآكل ومقاومة التآكل ومقاومة الأكسدة للمواد ، ويطيل عمر خدمة الشغل.

تقنية التلدين بالليزر هي عملية معالجة أشباه الموصلات ، والتأثير أفضل بكثير من التلدين بالمعالجة الحرارية التقليدية. بعد التلدين بالليزر ، يمكن أن يصل معدل استبدال الشوائب إلى 98% ~ 99% ، والتي يمكن أن تقلل من مقاومة البولي سيليكون بمقدار 40% ~ 50% ، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير تكامل الدوائر المتكاملة وتقليل التباعد بين عناصر الدائرة إلى 0.5 ميكرومتر.

تقنية النماذج الأولية السريعة بالليزر

يتم تشكيل تقنية النماذج الأولية السريعة بالليزر من خلال الجمع بين تقنية المعالجة بالليزر وتكنولوجيا التحكم العددي بالكمبيوتر وتكنولوجيا التصنيع المرنة وتستخدم في الغالب في صناعات القوالب والنماذج. الليزر المستخدم حاليًا هو ليزر YAG ، CO بشكل أساسي₂ الليزر والليزر الليفي. تدمج تقنية النماذج الأولية السريعة بالليزر أحدث إنجازات تقنية الليزر وتقنية CAD / CAM وتكنولوجيا التحكم وتكنولوجيا المواد. وفقًا لنموذج CAD للجزء ، تتم معالجة مادة البوليمر الحساسة للضوء طبقة تلو الأخرى باستخدام شعاع ليزر ، ويتم تكديس العينة بدقة في عينة بدون قوالب ويمكن للأداة تصنيع الأجزاء ذات الأشكال المعقدة بسرعة وبدقة. تم استخدام هذه التكنولوجيا على نطاق واسع في الفضاء والإلكترونيات ومركبات النقل والمجالات الصناعية الأخرى.

تقنية الحفر بالليزر

تتميز تقنية الحفر بالليزر بمزايا الدقة العالية ، والتنوع القوي ، والكفاءة العالية ، والتكلفة المنخفضة ، والفوائد التقنية والاقتصادية الشاملة الشاملة. لقد أصبحت واحدة من التقنيات الرئيسية في مجال التصنيع الحديث. قبل ظهور الليزر ، يمكن استخدام المواد ذات الصلابة الأكبر فقط. من الصعب للغاية حفر ثقوب في المواد ذات الصلابة الأقل ، لذلك من الصعب للغاية حفر ثقوب في الماس بصلابة عالية. بعد ظهور الليزر ، يكون هذا النوع من العمليات سريعًا وآمنًا ، لكن الثقب الذي تم حفره بواسطة الليزر يكون مخروطي الشكل بدلاً من الشكل الأسطواني للحفر الميكانيكي ، وهو أمر غير مريح في بعض الأماكن (انظر الشكل 1.4).

يستخدم الحفر بالليزر بشكل أساسي في صناعة الطيران ، وتصنيع السيارات ، والأجهزة الإلكترونية ، والصناعات الكيماوية ، وغيرها من الصناعات. ينعكس التطور السريع للحفر بالليزر بشكل أساسي في زيادة الطاقة الناتجة عن ليزر YAG المستخدم في الحفر من 400W إلى 800W أو حتى 1000W ، وقوة الذروة للحفر تصل إلى 30 ~ 50kw ، وعرض النبض المستخدم لللكم هو يصبح أضيق ، وتيرة التكرار أعلى وأعلى ، ويتم تحسين معلمات إخراج الليزر ، وتحسين جودة التثقيب ، وزيادة سرعة التثقيب ، وتوسيع نطاق تطبيق تثقيب الليزر أيضًا. يتمثل التطبيق الناضج نسبيًا للحفر بالليزر في الصين في إنتاج قوالب سحب الماس الصناعي والماس الطبيعي ، وكذلك في صناعات الساعات ، والأدوات ، وشفرات الطائرات ، ولوحات الدوائر المطبوعة. الليزر المستخدم حاليًا هو ثاني أكسيد الكربون₂. الليزر وليزر YAG هما الأكثر استخدامًا ، كما يتم استخدام ليزر الإكسيمر والليزر النظيري ومضخات الليزر شبه الموصلة.

تقنية الوسم بالليزر

النقش بالليزر هو طريقة تعليم تستخدم شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة لإشعاع قطعة العمل محليًا لتبخير أو تغيير لون مادة السطح ، وبالتالي ترك علامة دائمة. يمكن أن ينتج عن الوسم بالليزر مجموعة متنوعة من الأحرف والرموز والأنماط ، وما إلى ذلك ، ويمكن أن يتراوح حجم الأحرف من ملليمترات إلى ميكرومتر ، الأمر الذي له أهمية خاصة في مكافحة المنتجات المقلدة. بعد التركيز ، يشبه شعاع الليزر الرقيق للغاية أداة يمكنها إزالة المواد السطحية للكائن نقطة بنقطة. تتمثل الطبيعة المتقدمة لتقنية الوسم بالليزر في أن عملية الوسم هي معالجة غير تلامسية ، والتي لا تنتج قذف ميكانيكي أو إجهاد ميكانيكي ، ولن تتلف العناصر المعالجة. حجم شعاع الليزر المركّز صغير ، والمنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة ، والمعالجة جيدة ، والتي يمكن أن تكمل العملية التي لا يمكن تحقيقها بالطرق التقليدية.

"الأداة" المستخدمة في الوسم بالليزر هي شعاع مركّز ، ولا حاجة إلى معدات ومواد إضافية. طالما أن الليزر يمكنه العمل بشكل طبيعي ، فيمكن معالجته بشكل مستمر لفترة طويلة. تتميز النقش بالليزر بسرعة معالجة عالية وتكلفة منخفضة. يتم التحكم فيه تلقائيًا بواسطة جهاز كمبيوتر ولا يتطلب تدخل بشري أثناء الإنتاج. النقش بالليزر الإكسيمري هو تقنية جديدة تم تطويرها في السنوات الأخيرة. إنها مناسبة بشكل خاص للوسم على المعادن ويمكنها تحقيق الوسم شبه الميكرون. لقد تم استخدامه على نطاق واسع في صناعة الإلكترونيات الدقيقة والهندسة الحيوية.

ما نوع المعلومات التي يمكن لليزر تعليمها والمتعلقة بمحتوى تصميم الكمبيوتر؟ طالما أن نظام تعليم الأعمال الفنية المصمم بواسطة الكمبيوتر يمكنه التعرف عليه ، يمكن لآلة الوسم استعادة معلومات التصميم بدقة على ناقل مناسب. لذلك ، فإن وظيفة برنامج الوسم بالليزر تحدد في الواقع وظيفة نظام الوسم بالليزر إلى حد كبير. تم تطبيق هذه التكنولوجيا في مواد مختلفة وفي جميع الصناعات تقريبًا. تشمل أنواع الليزر المستخدمة ليزر YAG و CO₂ الليزر ومضخات الليزر أشباه الموصلات.

تقوية السطح بالليزر وسبائك

تقوية سطح الليزر هي استخدام تسخين شعاع الليزر عالي الكثافة للطاقة لجعل الطبقة الرقيقة من اندماج سطح قطعة العمل وتغيير الطور ، ثم التبريد السريع والإثارة الذاتية لتشكيل بنية جريزوفولفين أو غير متبلور. السبائك السطحية بالليزر هو استخدام الليزر لتسخين المعدن أو السبائك أو المركب المطلي على سطح قطعة العمل ، والصهر بسرعة مع المعدن الأساسي لتشكيل طبقة سبيكة جديدة أو طبقة مركبة على سطح قطعة العمل لتحقيق الغرض من تعديل سطح المادة. يمكنك أيضًا استخدام شعاع ليزر لتسخين المعدن الأساسي والغاز المار لإحداث تفاعلات معدنية كيميائية (مثل ترسب بخار السطح) لتشكيل فيلم رقيق بهيكل الطور المطلوب على السطح المعدني لتغيير خصائص سطح قطعة العمل . تعد تقوية السطح بالليزر وسبائك السبائك مناسبة للأجزاء التي تحتاج إلى تحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل ومقاومة درجات الحرارة العالية وخصائص أخرى في الفضاء والأسلحة والصناعة النووية وتصنيع السيارات.

آخر

بالإضافة إلى تقنية المعالجة بالليزر المذكورة أعلاه ، تشتمل تقنية المعالجة بالليزر الناضجة أيضًا على تقنية النقش بالليزر ، وتكنولوجيا الضبط الدقيق بالليزر ، وتكنولوجيا تخزين الليزر ، وتقنية الكشط بالليزر ، وتكنولوجيا التنظيف بالليزر ، وتكنولوجيا الطلاء الكهربائي المحسنة بالليزر ، وتكنولوجيا التزجيج بالليزر ، إلخ.

تعد تقنية حفر الصور أبسط من تقنية النقش الكيميائي التقليدي ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من تكلفة الإنتاج ويمكن أن تعالج 0.125 ~ 1 ميكرومتر خطًا عريضًا مناسبًا لتصنيع دوائر متكاملة واسعة النطاق جدًا.

يمكن لتقنية الضبط الدقيق بالليزر ضبط المقاومة المحددة تلقائيًا ، بدقة تبلغ 0.01% ~ 0.002% ، وهي أقل دقة وكفاءة وتكلفة من طرق المعالجة التقليدية. يتضمن الضبط الدقيق بالليزر مقاومات الأغشية الرقيقة (سمك من 0.01 ~ 0.64 م) وفيلم سميك صقل دقيق للمقاومة (سمك 20-50 ميكرومتر) ، وضبط السعة ، والضبط الدقيق للدوائر المتكاملة الهجينة.

تستخدم تقنية تخزين الليزر أشعة الليزر لتسجيل الفيديو والصوت والبيانات النصية ومعلومات الكمبيوتر ، وهي إحدى التقنيات الداعمة في عصر المعلومات.

تقنية النقش بالليزر هي التقنية الرئيسية لإنتاج الدوائر المتكاملة. لديها نقش جيد ، دقة عالية (عرض خط 15-25 ميكرومتر ، عمق زراعة 5-200 ميكرومتر) ، سرعة معالجة سريعة (تصل إلى 200 مم / ثانية) ، وتنتج ما يصل إلى 99.5% أو أكثر.

يمكن أن يقلل استخدام تقنية التنظيف بالليزر بشكل كبير من تلوث الجسيمات للأجهزة المعالجة وتحسين إنتاجية الأجهزة الدقيقة.

يمكن لتقنية الطلاء الكهربائي المُحسَّنة بالليزر أن تزيد من سرعة ترسيب المعادن ، وتكون السرعة أسرع 1000 مرة من ذلك بدون تشعيع بالليزر. إنه ذو أهمية كبيرة لإنتاج وإصلاح المفاتيح الصغيرة وأجزاء الأدوات الدقيقة والأجهزة الإلكترونية الدقيقة والدوائر المتكاملة واسعة النطاق. يمكن للتكنولوجيا المحسنة أن تزيد من صلابة الطبقة المطلية بالكهرباء بمقدار 100-1000 مرة.

تتمتع تقنية التزجيج بالليزر بمستقبل واعد لتعديل المواد. التكلفة المنخفضة وسهولة التحكم والنسخ تساعد على تطوير مواد جديدة. إن التزجيج بالليزر مع رش اللهب ، ورش البلازما ، وترسيب الأيونات ، وغيرها من التقنيات له آفاق تطبيق واسعة في التحكم في التنظيم وتحسين مقاومة التآكل السطحي ومقاومة التآكل. تُستخدم المواد الإلكترونية والمواد الكهرومغناطيسية والمواد الكهربائية الأخرى بشكل مثالي في أدوات القياس بعد التزجيج بالليزر.

الوضع الحالي واتجاه التطوير لتكنولوجيا المعالجة بالليزر

بعد أكثر من 30 عامًا من التطوير في بلدي ، حققت تكنولوجيا الليزر إنجازات علمية وتكنولوجية عالية المستوى. تم استخدام العديد في ممارسات الإنتاج. لقد زاد إنتاج معدات المعالجة بالليزر بمتوسط معدل سنوي يبلغ 20% ، مما أدى إلى حل التحول التكنولوجي للصناعات التقليدية وتحسين جودة المنتج. كثير من الأسئلة. على سبيل المثال ، يتم الترويج لتكنولوجيا الألياف الكيماوية لصوف الليزر في مصانع الصلب الكبيرة مثل Baosteel و Benxi Iron and Steel ، الأمر الذي سيغير حالة اعتماد ألواح الصلب ذات الغطاء المعدني في بلدي على الواردات ؛ تلبي جودة ووظيفة وسعر آلات الوسم بالليزر ومعدات اللحام بالليزر احتياجات السوق المحلية ، وتبلغ حصة السوق أكثر من 80%.

الوضع الحالي لتكنولوجيا المعالجة بالليزر

المعالجة بالليزر هي أكبر مشروع في تطبيقات الليزر الأجنبية ، وهي أيضًا وسيلة مهمة لتحويل الصناعات التقليدية. إنها بشكل أساسي 1 ~ 10KW CO₂ الليزر ، 100 واط إلى كيلو واط ليزر YAG ، وليزر الألياف عالية الطاقة لتحقيق قطع المواد المختلفة ، واللحام ، واللكم ، والكسوة ، ومعالجة الأسطح ، وما إلى ذلك وفقًا لمراجعة وتوقعات سوق الليزر في السنوات الأخيرة ، فإن التطبيق الليزر يأخذ المركز الأول في مجال معالجة المواد ، والليزر الطبي هو ثاني أكبر مجال تطبيق في الخارج.

في مجال تطبيقات المعالجة بالليزر ، CO₂ الليزر هو الأكثر استخدامًا في القطع واللحام ، حيث يمثل 70% و 20% ، على التوالي ، ومعالجة السطح أقل من 10%. يتم استخدام ليزر YAG في اللحام والنقش (50%) والقطع (15%). في الأساس. في الولايات المتحدة وأوروبا ، CO₂ حساب الليزر من 70% إلى 80%. في معالجة الليزر في بلدي ، يتم استخدام القطع بشكل أساسي في 10% ، منها أكثر من 98% من ثاني أكسيد الكربون₂ طاقة الليزر في حدود 1.5 ~ 3KW ؛ حوالي 15% منها معالجة سطحية بشكل أساسي ، معظمها معالجة سطحية بالليزر لبطانات أسطوانات محرك السيارات. الفوائد الاقتصادية والاجتماعية لتقنية المعالجة بالليزر عالية جدًا ، وهناك احتمال كبير في السوق.

في صناعة السيارات ، تتيح تقنية المعالجة بالليزر الاستفادة الكاملة من خصائص المعالجة المتقدمة والسريعة والمرنة. على سبيل المثال ، يتم استخدام عدد كبير من آلات القطع بالليزر ثلاثية الأبعاد في النماذج الأولية للسيارات وإنتاج الدُفعات الصغيرة ، والتي لا توفر النماذج الأولية ومعدات الأدوات فحسب ، بل تقصر أيضًا دورة الإنتاج إلى حد كبير ؛ يقوم شعاع الليزر بعمل ثقوب صغيرة في المواد عالية الصلابة والأسطح المعقدة والمنحنية ، والتي تكون سريعة ولا يحدث أي ضرر ؛ أصبح اللحام بالليزر عملية قياسية في صناعة السيارات. استخدمت شركة Toyota Motor Corporation اليابانية تقنية الليزر في لحام ألواح الهيكل ولحام الصفائح المعدنية ذات السماكات المختلفة والطلاءات السطحية المختلفة معًا ، ثم الختم.

على الرغم من أن معالجة السطح بالليزر ليست شائعة مثل اللحام والقطع في الخارج ، إلا أنها لا تزال تستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات ، مثل المعالجة السطحية لبطانات الأسطوانات ، وأعمدة الكرنك ، وحلقات المكبس ، والمبدلات ، والتروس ، وأجزاء أخرى. في البلدان المتقدمة صناعيًا ، يتم دمج تقنية المعالجة بالليزر مع تكنولوجيا التحكم العددي بالكمبيوتر وتكنولوجيا التصنيع المرنة لاشتقاق تقنية النماذج الأولية السريعة بالليزر. لا تستطيع هذه التقنية تصنيع النماذج بسرعة فحسب ، بل يمكنها أيضًا إذابة مساحيق المعادن والطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل مباشر لصنع قوالب معدنية.

يوضح الشكل 1.5 عملية استخدام اللحام بالليزر لاستبدال اللحام بالمقاومة في مجموعة الهيكل بحيث يمكن لتصميم السيارة أن يمارس خياله وإبداعه بحرية لتصميم نمط فريد للسيارة. في الوقت نفسه ، تتمتع تكنولوجيا اللحام بالليزر بكفاءة أعلى من اللحام النقطي بالمقاومة ، وأداء مشترك أفضل ، واستهلاك أقل للمواد ، ومزايا أخرى.

نظرًا لمزايا تقنية المعالجة بالليزر ، فقد اعتمد جميع مصنعي السيارات الأوروبيين تقنية المعالجة بالليزر بكميات كبيرة دون استثناء. على سبيل المثال ، طلبت شركة فولكس فاجن الألمانية ذات مرة ليزر YAG عالي الطاقة 4kw لـ 260 مجموعة ، والتي تستخدم بشكل أساسي في لحام الهيكل ومعالجة الأجزاء. تم تركيب أكثر من 400 مجموعة من أنواع مختلفة من معدات المعالجة بالليزر عالية الطاقة على خط إنتاج Bosch في ألمانيا ، والتي تستخدم بشكل أساسي في معالجة ولحام قطع غيار السيارات. أصبح اتساع وعمق تطبيق تقنية المعالجة بالليزر في صناعة السيارات رمزًا مهمًا لتقدم صناعة السيارات.

في مجال الطيران ، قبل سبعينيات القرن الماضي ، نظرًا لعدم وجود ليزر مستمر عالي الطاقة ، كان اللحام بالليزر النبضي يستخدم بشكل أساسي في اللحام النقطي للأجزاء الدقيقة الدقيقة ، أو اللحامات التي تشكلت عن طريق تداخل نقاط اللحام المفردة. بعد السبعينيات ، مع تطور ثاني أكسيد الكربون₂ تقنية اللحام بالليزر للعديد من الواط الجاف ، شهد الوضع تغيرًا جوهريًا. يمكن لحام الألواح الفولاذية التي يبلغ سمكها بضعة ملليمترات في وقت واحد ، ويكون اللحام الناتج مشابهًا للحام شعاع الإلكترون ، مما يُظهر الإمكانات الكبيرة للحام بالليزر عالي الطاقة. على سبيل المثال ، السبب الرئيسي وراء قدرة الاسم الفارغ A80 على تقليل وزن الطائرة بشكل كبير وتقليل استهلاك الوقود وتقليل تكاليف التشغيل هو تطبيق تقنية اللحام بالليزر لتوصيل جسم الطائرة وقسم الجناح الداخلي والمصلب ( الشكل 1.6) ، بدلاً من عملية التثبيت الأصلية ، كانت تسمى ثورة تكنولوجية كبرى في صناعة الطيران من قبل صناعة الطيران الألمانية.

منذ القرن الحادي والعشرين ، لعبت ليزر YAG دورًا متزايد الأهمية في اللحام والقطع والحفر والنقش. من المعتقد بشكل عام أن القطع بالليزر YAG يمكن أن يحصل على جودة قطع جيدة ودقة قطع عالية ، لكن سرعة القطع محدودة. مع تحسين طاقة خرج ليزر YAG وجودة الحزمة ، تم ضغط ليزر YAG في كيلووات CO₂، سوق القطع بالليزر. تعتبر ليزر YAG مناسبة بشكل خاص للأجهزة الدقيقة التي لا تسمح بالتشوه الحراري وتلوث اللحام ، مثل بطاريات الليثيوم وأجهزة تنظيم ضربات القلب والمرحلات المختومة.

ليزر الألياف هو نوع جديد من أجهزة الليزر تم تطويره في السنوات الأخيرة ، وهو أيضًا أحد تقنيات النقاط الساخنة في مجال أبحاث المعلومات الإلكترونية الضوئية في الداخل والخارج. نظرًا لمزاياها في الأنماط الضوئية وعمر الخدمة ، أصبحت الليزرات الليفية ممثلة لجيل جديد من ليزر الحالة الصلبة. لقد تم دراستها على نطاق واسع وتطويرها بسرعة في الداخل والخارج ، ولها آفاق تطبيق واسعة.

اتجاه تطوير تكنولوجيا المعالجة بالليزر

الليزر هو أحد الاختراعات الرئيسية في القرن العشرين وله إمكانات تكنولوجية هائلة. يعتقد الخبراء أن ذروة التكنولوجيا الإلكترونية الآن ، والبطل هو الكمبيوتر ، والجيل القادم سيكون عصر التكنولوجيا البصرية ، والبطل هو الليزر. يعد الليزر مناسبًا بشكل خاص لمعالجة المواد نظرًا لخصائصه الثلاث: التماثل ، والتماسك ، والتوازي. تعد المعالجة بالليزر المجال الواعد لتطبيقات الليزر ، وقد تم تطوير أكثر من 20 تقنية معالجة بالليزر في الخارج. يعد التحكم في المساحة والتحكم في الوقت في الليزر جيدًا جدًا ، كما أن المواد والشكل والحجم وبيئة المعالجة الخاصة بجسم المعالجة تتمتع بحرية كبيرة ، وهي مناسبة بشكل خاص للمعالجة التلقائية. يمكن أن يشكل الجمع بين نظام المعالجة بالليزر وتكنولوجيا التحكم العددي بالكمبيوتر معدات معالجة أوتوماتيكية عالية الكفاءة ، والتي تفتح آفاقًا واسعة للمعالجة والإنتاج عالية الجودة وعالية الكفاءة ومنخفضة التكلفة

تعد تقنية المعالجة بالليزر إحدى التقنيات الداعمة الهامة لتقنية التصنيع الخضراء ، والتي تتماشى مع استراتيجية التنمية المستدامة الوطنية. ينعكس اتجاه تطوير تقنية المعالجة بالليزر بشكل رئيسي في الجوانب التالية.

• من حيث البحث والتطوير في المواد ، وفقًا لأنواع المواد المستخدمة في اللحام والكسوة بالليزر ، يتم تطوير مواد اللحام والكسوة بالليزر من مواد مختلفة على التوالي.
• فيما يتعلق بالتحكم في العملية ، بالنسبة لعمليات اللحام والتكسية اللابؤرية ، يتمثل اتجاه التطوير في تطوير نظام مراقبة عبر الإنترنت يعتمد على اللحام والكسوة بالليزر لمراقبة عملية اللحام والكسوة بالليزر في الوقت الفعلي. البحث وتطوير العمليات المركبة (مثل مركب الليزر القوسي ، إلخ) المتوافقة مع اللحام والكسوة بالليزر لتحسين كفاءة اللحام والكسوة بالليزر.
• في إدارة أنظمة المعالجة وإضفاء الطابع الآلي عليها ، لا يقتصر تكامل النظام على معالجة نفسه فحسب ، بل أيضًا الكشف في الوقت الفعلي ومعالجة التعليقات. مع إنشاء أنظمة خبيرة ، أصبح ذكاء نظام المعالجة اتجاهًا للتنمية لا مفر منه. من أجل تحسين كفاءة اللحام والقطع والكسوة بالليزر ، تم تطوير الروبوتات الذكية منخفضة التكلفة ونشرها وتطبيقها تدريجياً.
• يمر البحث عن جيل جديد من الليزر الصناعي حاليًا في فترة التحديث التكنولوجي ، والتي تتميز بتطوير وتطبيق ليزرات الحالة الصلبة التي تعمل بضخ الصمام الثنائي.

تشمل المجموعة الكاملة من معدات المعالجة بالليزر مولد الليزر ، ونظام التحكم العددي ، وأداة آلة المعالجة ، وما إلى ذلك ، والتي تشكل نظام التصنيع المرن للمعالجة بالليزر. في الوقت الحاضر ، يمكن تلخيص تركيز البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا المعالجة بالليزر على النحو التالي

• التحكم والتكامل العددي. أصبح الجمع بين الليزر وتقنية التحكم العددي بالكمبيوتر والأنظمة الضوئية المتقدمة وتحديد موضع الشغل الآلي وعالي الدقة لتشكيل مركز معالجة البحث والإنتاج اتجاهًا في تطوير تكنولوجيا المعالجة بالليزر
• التصغير والجمع. تم الجمع بين طريقتين للمعالجة للقطع بالليزر والختم بالقالب في أداة آلية في بلدان أجنبية لصنع آلة تثقيب بالليزر. تتميز بتعدد استخدامات القطع بالليزر وخصائص معالجة الختم عالية السرعة والكفاءة. قطع الأشكال المعقدة ، واللكم ، والنقش ، والكتابة ، والمعالجات الأخرى.
• التردد العالي والموثوقية العالية. في الوقت الحاضر ، وصل معدل تكرار ليزر YAG في الخارج إلى 2000 مرة / ثانية ، وزاد متوسط وقت صيانة ليزرات YAG المضخوخة من مجموعة الصمام الثنائي من عدة مئات من الساعات الأصلية إلى (1 ~ 2) مليون ساعة.
• استخدم ليزر الإكسيمر لمعالجة المعادن. هذا موضوع جديد للمعالجة بالليزر الأجنبي. يمكن لليزر الإكسيمري أن يصدر أشعة ليزر فوق بنفسجية بأطوال موجية من 157 إلى 350 نانومتر. معظم المعادن لها انعكاسية منخفضة لهذا الليزر ومعدلات امتصاص عالية. لذلك ، فإن هذا النوع من الليزر له قيمة تطبيقية كبيرة في مجال معالجة المعادن.

المشاكل الحالية وتوقعات السوق

المشاكل الرئيسية

• القدرة على تحويل نتائج البحث العلمي إلى إنتاجية ضعيفة ، والعديد من نتائج تكنولوجيا المعالجة بالليزر الواعدة تبقى في مرحلة النموذج الأولي للمختبر.
• يعتبر الليزر هو المكون الأساسي لنظام المعالجة بالليزر ، وله أنواع قليلة وموثوقية رديئة. في الخارج ، لم يتم استخدام ليزرات الحالة الصلبة التي يتم ضخها بواسطة الصمام الثنائي فقط في عملية الإنتاج ، ولكن تم أيضًا استخدام ليزر الصمام الثنائي. لا تزال أجهزة الليزر ذات الحالة الصلبة التي يتم ضخها بواسطة الصمام الثنائي في بلدي في مرحلة البحث والتطوير.
• يعد البحث عن تقنية المعالجة بالليزر الدقيقة وتطويرها ضعيفًا نسبيًا ، وهناك القليل من الأبحاث حول معالجة الليزر فوق البنفسجي.
• إن موثوقية معدات المعالجة بالليزر وسلامتها وقابليتها للصيانة ومطابقتها ضعيفة ، ولا يزال من الصعب تلبية احتياجات الإنتاج الصناعي على نطاق واسع.

توقعات السوق

حسنت تقنية المعالجة بالليزر بشكل كبير من مستوى التصنيع التقليدي ، وأحدثت تغييرات كبيرة في تصميم المنتج ، وتكنولوجيا التصنيع ، ومفاهيم الإنتاج ، وأطلقت ثورة في تكنولوجيا التصنيع. بالمقارنة مع نظام المعالجة بالليزر الدولي المتقدم ، فإن نظام المعالجة بالليزر في بلدي به فجوة كبيرة (تُظهر إحصائيات البيانات أنه لا يمثل سوى حوالي 2% من المبيعات العالمية). المظاهر الرئيسية هي أن هناك عددًا قليلاً من أنظمة المعالجة بالليزر المتطورة ، وأن أجهزة الليزر الرائدة لم يتم إيقافها ، وأن معدات المعالجة بالليزر الدقيقة بها فجوة كبيرة.

يتطور مصنعو معدات المعالجة بالليزر في بلدي بشكل مطرد ، ولدى سوق تطبيقات الليزر المحلي مجال كبير للتطوير. في السنوات القليلة المقبلة ، ستشهد شركات إنتاج معالجة الليزر تطورًا أسرع ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الجوانب التالية.

• توليه الدولة أهمية كبيرة. تهتم الدوائر الحكومية على جميع المستويات بشكل فعال بالمشاريع وتخطيطها وإقامتها. يتم ضخ العديد من الأموال ، مما يعزز الابتكار المستقل والارتقاء التكنولوجي لمنتجات المؤسسة.
• The acceptance of laser processing technology in various domestic manufacturing industries can increase the technical content of their products and speed up the product upgrading. The use of advanced laser processing technology can reach the level of “agile manufacturing” and meet the market’s requirements for personalized products.
• Gradually an industrial group of laser parts supporting enterprises has been gradually formed, and various distinctive laser processing system manufacturers have been gradually established. At present, four laser processing equipment manufacturing industrial belts have been formed, mainly distributed in Central China, the Pearl River Delta, the Yangtze River Delta, and the Yangtze River Delta. Beijing-Tianjin Rim Bohai Economically developed area.
• The research and development of domestic leading lasers have entered the market application stage, such as high-power axial CO₂ lasers, small and medium-power metal cavity RF CO₂ lasers, semiconductor-pumped all-solid-state lasers, fiber lasers, as well as frequency-doubled DPL, high-power diode modules, etc. Entering the stage of commercialization, the positive development is ready, creating conditions for the application of domestic laser processing equipment.