レーザー加工::原理、動作、機器、アプリケーション、長所と短所

今日は、レーザー加工の原理、動作、機器、用途、長所と短所について、その図で学びます。レーザー加工は、レーザー加工で熱を発生させる熱加工です。この機械加工プロセスでは、金属はワークピースの表面から金属粒子を溶かして気化させることによって除去されます。これは、工具を使用しない非従来型の機械加工プロセスです。金属材料と非金属材料の両方を加工するために使用されます。それは主に切断および穴あけ作業で使用されます。

レーザー加工：

原則：

レーザーという言葉は、誘導放出による光増幅の略です。原子が吸収したエネルギーの電子が外部ソースを形成すると、元のエネルギーレベルにある電子がより高いエネルギーレベルにジャンプします。これは原子の安定した状態ではないため、この電子は吸収されたエネルギーを光子の形で放出し、元の状態に戻ります。すでに高いエネルギー準位にある原子がエネルギーを吸収すると、2倍のエネルギーを放出して元の状態に戻ります。原子から放出されるエネルギーは、刺激エネルギーと同じ周波数と波長を持っています。これがレーザーの基本です。レーザー材料が他のエネルギー源の存在下に置かれると、それはある現存する場所でエネルギーを吸収し、吸収限界に達するとそれを放出します。この高増幅光ビームはレーザーと呼ばれます。

レーザービーム溶接の原理

この機械加工プロセスは、レーザーの基本的な特性に基づいて機能します。それは、あらゆる金属および非金属を切断または機械加工することができる、狭くて単色の高強度光であるレーザービームを使用します。ワークの硬さに関係なく、あらゆる素材の切断に使用できます。また、地球上で最も硬い既知の材料であるダイヤモンドのカットにも使用できます。

機器：

レーザー加工機

電源：

それは、より低いエネルギーレベルからより高いエネルギーレベルへの電子の励起のためのエネルギーを提供します。これにより、光エネルギーを生成するキセノンフラッシュランプに電力が供給されます。レーザー材料は、エネルギーを蓄え続けるために光エネルギーにさらされます。

レーザー放電管：

レーザー放電管にレーザー材料を充填。電子の励起と元の状態への復帰プロセスは、その中で行われます。片面はレーザー開口部に対して部分的に透明で、もう片面は100％反射されています。フラッシュランプの間にあります。

レーザー素材：

利用できるレーザー材料にはさまざまな種類がありますが、後の加工では主にCO2（パルス波または連続波）とNd：YAGが使用されます。カーボンダイオキシドは、赤外領域で発光するレーザー材料です。連続波モードで最大25KWの電力を供給できます。もう1つはネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネットと呼ばれ、光ファイバーを介して光を照射できる固体レーザーです。パルスモードで約50KWの電力を生成し、連続モードで1KWの電力を生成できます。

フォーカシングレンズ：

レーザー加工には集束レンズを使用しています。ワークにピントが合う凸レンズです。

動作中：

私たちが知っているように、レーザーエネルギーはワークピースから金属を取り除くために使用されます。そのプロセスは次のように要約できます。

レーザー放電管に充填された最初のレーザー材料CO2またはその他のガス。
次に、フラッシュランプで接続されている電源をオンにします。このランプは、原子の電子を励起するために使用される光エネルギーを生成します。
レーザー材料の原子は、フラッシュランプによって生成された光エネルギーからエネルギーを吸収します。それは、原子の軌道電子の低エネルギー準位から高エネルギー準位へのジャンプを導きます。これは原子の不安定な状態です。
このエネルギーは、最初はレーザー材料で盲目になります。原子が十分なエネルギーを吸収すると、継続的にエネルギーを放出し始めます。これは、高増幅された同じ周波数と同じ波長のコヒーレント光です。
このレーザー光は、フォーカスレンズによって収集され、ワークピースに向けられます。
これで、ワークピースに衝突するレーザーが、接触面から材料を溶融または気化させることにより、機械加工プロセスを開始します。

これがレーザー加工の全工程です。

アプリケーション：

食堂やセラミック材料に直径約0.005mmの小さな穴を開けるために使用されます。
金属と非金属の両方の穴あけと切断に使用されます。
電子および自動車産業で広く使用されています。
主に航空宇宙産業で使用されています。
工具による加工が不可能な複雑なプロファイルの加工に使用されます。

長所と短所：

利点：

すべての素材をカットできます。
物理的な工具が必要ないため、工具費はかかりません。
仕上げ部分または高表面仕上げを生成します。
物理的な工具を使用しないため、工具の摩耗はありません。
微細な穴を正確に開けることができます。
レーザーは任意の経路で移動できるため、複雑な形状を簡単に加工できます。
非常に硬い材料は、レーザー加工で切断できます。
高精度を実現できます。
簡単に自動化でき、柔軟性があります。

デメリット：

スタンピングと比較して、同じ形状の大量のカットを行うのは不経済です。
高い資本コストとメンテナンスコスト。
止まり穴の作成には使用できません。
レーザーは安全上の問題を引き起こす可能性があります。

これはすべて、レーザー加工の原理、動作、機器、アプリケーション、図の長所と短所に関するものです。この記事に関して質問がある場合は、コメントして質問してください。この記事が気に入ったら、共有することを忘れないでください。より興味深い記事については、当社のWebサイトを購読してください。読んでくれてありがとう。

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