Den voksende rollen til laserbehandling i metaller, glass og utover

Abonner på våre sosiale medier for raske innlegg

Introduksjon til laserbehandling i produksjon

Laserbehandlingsteknologi har opplevd en rask utvikling og er mye brukt i ulike felt, for eksempel romfart, bilindustri, elektronikk og mer.Det spiller en betydelig rolle i å forbedre produktkvalitet, arbeidsproduktivitet og automatisering, samtidig som det reduserer forurensning og materialforbruk (Gong, 2012).

Laserbehandling i metall og ikke-metallmaterialer

Den primære anvendelsen av laserbehandling i det siste tiåret har vært i metallmaterialer, inkludert skjæring, sveising og kledning.Imidlertid utvides feltet til ikke-metalliske materialer som tekstiler, glass, plast, polymerer og keramikk.Hvert av disse materialene åpner for muligheter i ulike bransjer, selv om de allerede har etablerte prosesseringsteknikker (Yumoto et al., 2017).

Utfordringer og innovasjoner innen laserbehandling av glass

Glass, med sine brede bruksområder i bransjer som bil, konstruksjon og elektronikk, representerer et betydelig område for laserbehandling.Tradisjonelle glassskjæremetoder, som involverer harde legerings- eller diamantverktøy, begrenses av lav effektivitet og grove kanter.Derimot tilbyr laserskjæring et mer effektivt og presist alternativ.Dette er spesielt tydelig i bransjer som smarttelefonproduksjon, der laserskjæring brukes til kameralinsedeksler og store skjermer (Ding et al., 2019).

Laserbehandling av høyverdiglasstyper

Ulike typer glass, som optisk glass, kvartsglass og safirglass, byr på unike utfordringer på grunn av deres sprø natur.Imidlertid har avanserte laserteknikker som femtosekund laseretsing muliggjort presisjonsbehandling av disse materialene (Sun & Flores, 2010).

Påvirkning av bølgelengde på laserteknologiske prosesser

Bølgelengden til laseren påvirker prosessen betydelig, spesielt for materialer som konstruksjonsstål.Lasere som sender ut i ultrafiolette, synlige, nære og fjerne infrarøde områder har blitt analysert for deres kritiske krafttetthet for smelting og fordampning (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019).

Diverse applikasjoner basert på bølgelengder

Valget av laserbølgelengde er ikke vilkårlig, men er svært avhengig av materialets egenskaper og ønsket resultat.For eksempel er UV-lasere (med kortere bølgelengder) utmerket for presisjonsgravering og mikrobearbeiding, da de kan produsere finere detaljer.Dette gjør dem ideelle for halvleder- og mikroelektronikkindustrien.I motsetning til dette er infrarøde lasere mer effektive for tykkere materialbehandling på grunn av deres dypere penetrasjonsevner, noe som gjør dem egnet for tunge industrielle applikasjoner.(Majumdar & Manna, 2013). På samme måte finner grønne lasere, som vanligvis opererer ved en bølgelengde på 532 nm, sin nisje i applikasjoner som krever høy presisjon med minimal termisk påvirkning.De er spesielt effektive i mikroelektronikk for oppgaver som kretsmønster, i medisinske applikasjoner for prosedyrer som fotokoagulering, og i sektoren for fornybar energi for solcelleproduksjon.Grønne laseres unike bølgelengde gjør dem også egnet for merking og gravering av ulike materialer, inkludert plast og metaller, der høy kontrast og minimal overflateskade er ønsket.Denne tilpasningsevnen til grønne lasere understreker viktigheten av valg av bølgelengde i laserteknologi, og sikrer optimale resultater for spesifikke materialer og applikasjoner.

De525nm grønn laserer en spesifikk type laserteknologi karakterisert ved sin distinkte grønt lysutslipp ved bølgelengden 525 nanometer.Grønne lasere på denne bølgelengden finner anvendelser i retinal fotokoagulasjon, hvor deres høye kraft og presisjon er fordelaktig.De er også potensielt nyttige i materialbehandling, spesielt i felt som krever presis og minimal termisk påvirkningsbehandling.Utviklingen av grønne laserdioder på c-plan GaN-substrat mot lengre bølgelengder ved 524–532 nm markerer et betydelig fremskritt innen laserteknologi.Denne utviklingen er avgjørende for applikasjoner som krever spesifikke bølgelengdeegenskaper

Kontinuerlig bølge og modelllåste laserkilder

Kontinuerlig bølge (CW) og modelllåste kvasi-CW laserkilder ved forskjellige bølgelengder som nær-infrarød (NIR) ved 1064 nm, grønn ved 532 nm og ultrafiolett (UV) ved 355 nm vurderes for laserdoping av selektive emittersolceller.Ulike bølgelengder har implikasjoner for tilpasningsevne og effektivitet i produksjonen (Patel et al., 2011).

Excimer-lasere for materialer med brede båndgap

Excimer-lasere, som opererer ved en UV-bølgelengde, er egnet for å behandle materialer med brede båndgap som glass og karbonfiberforsterket polymer (CFRP), og tilbyr høy presisjon og minimal termisk påvirkning (Kobayashi et al., 2017).

Nd:YAG-lasere for industrielle applikasjoner

Nd:YAG-lasere, med deres tilpasningsevne når det gjelder bølgelengdeinnstilling, brukes i et bredt spekter av applikasjoner.Deres evne til å operere ved både 1064 nm og 532 nm gir fleksibilitet i behandlingen av forskjellige materialer.For eksempel er bølgelengden på 1064 nm ideell for dyp gravering på metaller, mens bølgelengden på 532 nm gir høykvalitets overflategravering på plast og belagte metaller. (Moon et al., 1999).

→Relaterte produkter:CW Diodepumpet solid-state laser med 1064nm bølgelengde

Høyeffekt fiberlasersveising

Lasere med bølgelengder nær 1000 nm, med god strålekvalitet og høy effekt, brukes i nøkkelhulllasersveising for metaller.Disse laserne fordamper og smelter materialer effektivt, og produserer sveiser av høy kvalitet (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).

Integrasjon av laserbehandling med andre teknologier

Integreringen av laserprosessering med andre produksjonsteknologier, som kledning og fresing, har ført til mer effektive og allsidige produksjonssystemer.Denne integrasjonen er spesielt gunstig i bransjer som produksjon av verktøy og dyse og motorreparasjon (Nowotny et al., 2010).

Laserbehandling i nye felt

Anvendelsen av laserteknologi strekker seg til nye felt som halvleder-, display- og tynnfilmindustrier, og tilbyr nye muligheter og forbedrer materialegenskaper, produktpresisjon og enhetsytelse (Hwang et al., 2022).

Fremtidige trender innen laserbehandling

Fremtidig utvikling innen laserbehandlingsteknologi er fokusert på nye fabrikasjonsteknikker, forbedring av produktkvaliteter, konstruksjon av integrerte multimaterialkomponenter og forbedring av økonomiske og prosedyremessige fordeler.Dette inkluderer laserrask produksjon av strukturer med kontrollert porøsitet, hybridsveising og laserprofilskjæring av metallplater (Kukreja et al., 2013).

Laserbehandlingsteknologi, med dens mangfoldige bruksområder og kontinuerlige innovasjoner, former fremtiden for produksjon og materialbehandling.Dens allsidighet og presisjon gjør den til et uunnværlig verktøy i ulike bransjer, og flytter grensene for tradisjonelle produksjonsmetoder.

Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019).METODE FOR FORELØPIG ESTIMERING AV KRITISK KRAFTTETTHET I LASERTEKNOLOGISKE PROSESSER.MILJØ.TEKNOLOGIER.RESSURSER.Proceedings of the International Scientific and Practical Conference. Link
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011).Høyhastighetsfremstilling av laserdopingselektive solceller ved bruk av 532nm kontinuerlig bølge (CW) og modelllåste kvasi-CW-laserkilder.Link
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J., & Mizoguchi, H. (2017).DUV høyeffektlaserbehandling for glass og CFRP.Link
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J., & Kim, K.-S.(1999).Effektiv intrakavitet-frekvensdobling fra en diffusiv reflektor-type diode-sidepumpet Nd:YAG-laser ved bruk av en KTP-krystall.Link
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010).Egenskapene til høyeffekt fiberlasersveising.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, del C: Journal of Mechanical Engineering Science, 224, 1019-1029.Link
Majumdar, J., & Manna, I. (2013).Introduksjon til laserassistert fremstilling av materialer.Link
Gong, S. (2012).Undersøkelser og anvendelser av avansert laserbehandlingsteknologi.Link
Yumoto, J., Torizuka, K., & Kuroda, R. (2017).Utvikling av en laserproduserende testseng og database for laser-materialbehandling.The Review of Laser Engineering, 45565-570.Link
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j., & Hong, M. (2019).Fremskritt innen in-situ overvåkingsteknologi for laserbehandling.SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica. Link
Sun, H., & Flores, K. (2010).Mikrostrukturanalyse av et laserbehandlet Zr-basert bulk metallisk glass.Metallurgiske transaksjoner og materialtransaksjoner A. Link
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010).Integrert lasercelle for kombinert laserkledning og fresing.Monteringsautomatisering, 30(1), 36-38.Link
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013).Nye prosesseringsteknikker for lasermaterialer for fremtidige industrielle applikasjoner.Link
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022).Nye laserassisterte vakuumprosesser for ultrapresisjon, høyytelsesproduksjon.Nanoskala. Link

 

Relaterte nyheter
>> Relatert innhold

Innleggstid: 18-jan-2024