Jaunumi — lāzeru galvenie pielietojumi rūpniecībā

Kopš tās parādīšanās 20. gs. sešdesmitajos gados lāzertehnoloģija ir strauji attīstījusies par galveno instrumentu rūpnieciskās ražošanas jomā, pateicoties tās augstajam enerģijas blīvumam, labai virzībai un vadāmībai. Salīdzinot ar tradicionālajām mehāniskās apstrādes metodēm, lāzerapstrādei ir ievērojamas priekšrocības, piemēram, bezkontakta, augsta precizitāte un augsta automatizācijas pakāpe, un to plaši izmanto rūpnieciskajā ražošanā, piemēram, materiālu griešanā, metināšanā, marķēšanā, urbšanā un aditīvajā ražošanā. Atkarībā no lāzera veida un tā procesa īpašībām rūpnieciskā lāzerapstrāde galvenokārt tiek iedalīta trīs kategorijās: lāzergriešana, lāzermetināšana un lāzera aditīvā ražošana. Katrai procesa metodei ir savs unikāls darbības mehānisms un pielietojuma joma.

Lāzergriešana

Lāzergriešana ir viena no visnobriedušākajām rūpnieciskajām lāzeru lietojumprogrammām. Tajā tiek izmantots jaudīgs lāzera stars materiālu kausēšanai un iztvaicēšanai, un tas tiek apvienots ar palīggāzi, lai aizpūstu izdedžus, tādējādi panākot efektīvu un precīzu griešanu. CO₂ lāzeri un šķiedru lāzeri pašlaik ir galvenās iekārtas, kas piemērotas vidēja un plāna materiāla, piemēram, oglekļa tērauda, nerūsējošā tērauda un alumīnija sakausējuma, plākšņu griešanai. Šīs tehnoloģijas priekšrocības ir šaurā sprauga, mazā termiski ietekmētā zona, nepieciešamība pēc veidnēm un spēja ātri mainīt apstrādes ceļus. Tā ir īpaši piemērota pieprasītām nozarēm, piemēram, automobiļu ražošanai, lokšņu metāla apstrādei un kosmosa rūpniecībai.

Automobiļu ražošanā lāzergriešanu izmanto dažādu detaļu ražošanai, sākot no virsbūves paneļiem līdz dzinējiem. Piemēram, šķiedru lāzerus izmanto augstas precizitātes augstas stiprības tērauda detaļu griešanai, tādējādi panākot automašīnu vieglumu.

(2) Arī aviācijas un kosmosa rūpniecība gūst labumu no lāzergriešanas tehnoloģijas, jo īpaši sarežģītu komponentu ražošanā, kas izgatavoti no tādiem progresīviem materiāliem kā titāns un kompozītmateriāli. Piemēram, īpaši ātrus lāzerus var izmantot, lai grieztu titāna sakausējuma komponentus ar sarežģītām formām, vienlaikus samazinot termiskos bojājumus un nodrošinot komponentu strukturālo integritāti, ievērojami uzlabojot aviācijas un kosmosa komponentu veiktspēju un drošību.

Lāzera metināšana

Lāzermetināšana panāk savienojumu, ātri izkausējot metāla materiālus ar lāzera staru, kam raksturīga dziļa iespiešanās, liels ātrums un zema siltuma ievade. Izplatītākie metināšanas režīmi ietver nepārtrauktu lāzermetināšanu un impulsa lāzermetināšanu, kas ir piemēroti plānu plākšņu precīzai metināšanai un dziļas iespiešanās metināšanas scenārijiem. Salīdzinot ar loka metināšanu, lāzermetināšanas šuvēm ir lielāka izturība un mazāka deformācija, un tās ir piemērojamas tādās jomās kā akumulatoru iepakojums, nerūsējošā tērauda detaļu metināšana un kodolenerģijas konstrukciju detaļu ražošana. Īpaši akumulatoru ražošanā lāzermetināšana ir kļuvusi par galveno savienošanas metodi.

(1) Automobiļu rūpniecībā lāzermetināšanu izmanto, lai savienotu virsbūves paneļus, dzinēja komponentus un citas kritiskas detaļas. Piemēram, šķiedru lāzerus izmanto augstas stiprības tērauda detaļu augstas precizitātes metināšanai, lai izveidotu izturīgus un ilgmūžīgus savienojumus.

(2) Elektronikas rūpniecībā lāzermetināšanu izmanto mazu un precīzu komponentu augstas precizitātes savienošanai. Piemēram, diožu lāzerus izmanto litija jonu akumulatoru elementu metināšanai, lai nodrošinātu elektrisko savienojumu uzticamību.

(3) Kosmosa aviācijas un kosmosa nozarē Boeing 787 Dreamliner izmanto lāzermetināšanas tehnoloģiju, lai savienotu titāna sakausējumus un kompozītmateriālus, ievērojami samazinot kniežu skaitu, samazinot fizelāžas svaru un uzlabojot degvielas patēriņa efektivitāti.

Lāzera tehnoloģija, kā svarīgs progresīvas ražošanas pīlārs, pastāvīgi paplašina savu rūpniecisko pielietojumu robežas. Pašlaik lāzerapstrāde attīstās arī lielākas jaudas, augstākas precizitātes un vairāku procesu integrācijas virzienos, piemēram, lāzera elektriskā loka kompozītmateriālu metināšanā, lāzera īpaši ātrā mikroapstrādē un lāzera intelektuālajās uzraudzības sistēmās. Nākotnē, nepārtraukti attīstoties lieljaudas pusvadītāju lāzeriem, intelektuālām vadības sistēmām un zaļās ražošanas koncepcijām, lāzerapstrāde arī turpmāk spēlēs galveno lomu intelektuālās ražošanas, personalizētu produktu un ekstremālu materiālu apstrādes jomās.