01 Введение.
С момента своего появления в 1960-х годах лазерная технология быстро превратилась в ключевой инструмент промышленного производства благодаря высокой плотности энергии, хорошей направленности и управляемости. По сравнению с традиционными методами механической обработки лазерная обработка имеет значительные преимущества, заключающиеся в бесконтактной-контактной обработке, высокой точности, высокой степени автоматизации и т. д. Она широко используется в промышленном производстве, таком как резка материалов, сварка, маркировка, сверление и аддитивное производство. В зависимости от типа лазера и характеристик процесса промышленная лазерная обработка в основном делится на три категории: лазерная резка, лазерная сварка и лазерное аддитивное производство, каждая из которых имеет свой уникальный механизм и сферу применения.
02Лазерная резка
Рисунок 1. Схема лазерной резки
Лазерная резка – одно из наиболее развитых промышленных применений лазера, в котором используется-мощный лазерный луч для плавления и испарения материала, а также вспомогательный газ для удаления шлака, что обеспечивает высокую эффективность и точность резки. CO₂-лазер и волоконный лазер в настоящее время являются основным оборудованием для обработки углеродистой стали, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов и других материалов в промышленности. резка средней-тонкой пластины. Преимущества этой технологии заключаются в узкой режущей щели, небольшой-зоне термического воздействия, отсутствии необходимости в формах и быстрой смене пути обработки, что особенно подходит для автомобилестроения, обработки листового металла, аэрокосмической и других требовательных отраслей промышленности.
(1) В автомобилестроении лазерная резка используется для производства широкого спектра компонентов, от панелей кузова до двигателей. Например, волоконные лазеры используются для резки деталей из высокопрочной стали с высокой точностью, в результате чего транспортные средства становятся легче.
(2) Аэрокосмическая промышленность также извлекает выгоду из технологии лазерной резки, особенно при производстве сложных компонентов, изготовленных из современных материалов, таких как титан и композиты. Например, сверхбыстрые лазеры можно использовать для резки титановых компонентов сложной формы, сводя к минимуму термические повреждения и обеспечивая структурную целостность компонента, что значительно повышает производительность и безопасность компонентов аэрокосмической отрасли.
03 Лазерная сварка
Лазерная сварка основана на использовании лазерного луча для плавления металлических материалов на высокой скорости для реализации соединения с характеристиками большой глубины плавления, высокой скорости и низкого тепловложения. Общие режимы сварки включают непрерывную лазерную сварку и импульсную лазерную сварку, которые подходят для точной сварки тонких пластин и глубокой сварки. По сравнению с дуговой сваркой, лазерная сварка обладает высокой прочностью и низкой деформацией и подходит для упаковки аккумуляторов, сварки устройств из нержавеющей стали, производства структурных компонентов атомной энергетики и других областей. Лазерная сварка стала основным методом соединения, особенно в производстве аккумуляторов.
(1) В автомобильной промышленности лазерная сварка используется для соединения панелей кузова, деталей двигателя и других ключевых компонентов. Например, волоконные лазеры используются для сварки деталей из высокопрочной-стали с высокой точностью, в результате чего получаются прочные и долговечные соединения.
(2) Электронная промышленностьВ электронной промышленности лазерная сварка используется для соединения небольших и хрупких компонентов с высокой точностью. Например, диодные лазеры используются для сварки элементов литий-ионных аккумуляторов, чтобы обеспечить надежность электрических соединений.
(3) В аэрокосмической промышленности Boeing 787 Dreamliner использует процесс лазерной сварки для соединения титановых сплавов с композитными материалами, что значительно сокращает количество заклепок, снижает вес фюзеляжа и повышает топливную экономичность.
04 Лазерное аддитивное производство
(1) В автомобилестроении детали из титанового сплава автомобиля Ferrari F1 производятся с использованием технологии лазерного аддитивного производства, которая повышает термостойкость и прочность деталей, а также оптимизирует аэродинамическую конструкцию автомобиля.
(2) Медицинская промышленность В медицинской промышленности лазерное-аддитивное производство используется для изготовления индивидуальных имплантатов и протезов.
(3) В аэрокосмической промышленности лазерное-аддитивное производство используется для производства сложных компонентов, таких как лопатки турбин и топливные форсунки.
05 Заключение
Лазерная технология, являющаяся важной поддержкой передового производства, расширяет границы своего промышленного применения. В настоящее время лазерная обработка также развивается в направлении более высокой мощности, более высокой точности и многопроцессности композитов, таких как лазерная-дуговая сварка композитов, лазерная сверхбыстрая-микрообработка и лазерные интеллектуальные системы мониторинга. В будущем, благодаря постоянному продвижению мощных-полупроводниковых лазеров, интеллектуальных систем управления и концепций экологически чистого производства, лазерная обработка продолжит играть ключевую роль в интеллектуальном производстве, персонализированной продукции, экстремальной обработке материалов и других областях.