01 Introduksjon.
Siden introduksjonen på 1960-tallet har laserteknologi raskt utviklet seg til å bli et nøkkelverktøy i industriell produksjon på grunn av sin høye energitetthet, gode retningsevne og kontrollerbarhet. Sammenlignet med tradisjonelle mekaniske prosesseringsmetoder, har laserbehandling de betydelige fordelene med ikke-kontakt, høy presisjon, høy grad av automatisering osv. Den er mye brukt i industriell produksjon som materialkutting, sveising, merking, boring og additiv produksjon. I henhold til typen laser og dens prosessegenskaper er industriell laserbehandling hovedsakelig delt inn i tre kategorier: laserskjæring, lasersveising og lasertilsetningsproduksjon, som hver har sin egen unike mekanisme og anvendelsesområde.
02Laserskjæring
Figur 1. Skjematisk laserskjæring
Laserskjæring er en av de mest modne industrielle laserapplikasjonene, ved å bruke en laserstråle med høy-effekt for å smelte og fordampe materialet, og med en hjelpegass for å blåse bort slagget, for å oppnå høy effektivitet og presisjonsskjæring. CO₂-laser- og fiberlaser er for tiden hovedutstyret for karbonstål, rustfritt stål, aluminiumslegeringer og andre materialer medium-skjæring av tynn plate. Fordelene med denne teknologien ligger i den smale skjærespalten, liten varmepåvirket sone, ikke behov for støpeformer og rask endring av prosesseringsvei, spesielt egnet for bilproduksjon, platebearbeiding og romfart og andre krevende industrier.
(1) I bilproduksjon brukes laserskjæring til å produsere et bredt spekter av komponenter fra karosseripaneler til motorer. For eksempel brukes fiberlasere til å kutte høy-ståldeler med høy presisjon, noe som resulterer i lettere kjøretøy.
(2) Luftfartsindustrien drar også nytte av laserskjæringsteknologi, spesielt ved produksjon av komplekse komponenter laget av avanserte materialer som titan og kompositter. For eksempel kan ultraraske lasere brukes til å kutte titankomponenter med komplekse former mens de minimerer termisk skade og sikrer den strukturelle integriteten til komponenten, noe som forbedrer ytelsen og sikkerheten til luftfartskomponenter betydelig.
03 Lasersveising
Lasersveising er avhengig av en laserstråle for å smelte metallmaterialer med høy hastighet for å realisere forbindelsen, med egenskapene til stor fusjonsdybde, høy hastighet og lav varmetilførsel. Vanlige sveisemoduser inkluderer kontinuerlig lasersveising og pulserende lasersveising, som er egnet for presisjonssveising av tynne plater og dypsveisingsscenarier. Sammenlignet med lysbuesveising har lasersveisinger høy styrke og lav deformasjon, og er egnet for kraftbatteriemballasje, sveising av rustfritt stål og produksjon av strukturelle kjernekraftkomponenter og andre felt. Spesielt innen batteriproduksjon har lasersveising blitt den vanlige tilkoblingsmetoden.
(1) I bilindustrien brukes lasersveising for å koble sammen karosseripaneler, motordeler og andre nøkkelkomponenter. For eksempel brukes fiberlasere til å sveise høy-ståldeler med høy presisjon, noe som resulterer i sterke og holdbare skjøter.
(2) Elektronikkindustrien I elektronikkindustrien brukes lasersveising for å sammenføye små og delikate komponenter med høy presisjon. For eksempel brukes diodelasere til å sveise battericeller i litium-ionbatterier for å sikre påliteligheten til elektriske tilkoblinger.
(3) I romfartsindustrien bruker Boeing 787 Dreamliner en lasersveiseprosess for å koble titanlegeringer til komposittmaterialer, noe som dramatisk reduserer antall nagler, reduserer vekten på flykroppen og forbedrer drivstoffeffektiviteten.
04 Lasertilsetningsproduksjon
(1) I bilproduksjon er titanlegeringsdelene til Ferrari F1-bilen produsert ved hjelp av lasertilsetningsteknologi, som forbedrer varmemotstanden og styrken til delene og optimerer bilens aerodynamiske design.
(2) Medisinsk industri I medisinsk industri brukes laser-basert additiv produksjon for å produsere tilpassede implantater og proteser.
(3) I romfartsindustrien brukes laser-basert additiv produksjon for å produsere komplekse komponenter som turbinblader og drivstoffdyser.
05 Konklusjon
Laserteknologi, som en viktig støtte for avansert produksjon, utvider sine industrielle applikasjonsgrenser. For tiden utvikler laserprosessering seg også i retning av høyere kraft, høyere presisjon og fler-prosesskompositt, for eksempel laser-buesveising, laser ultra-rask mikromaskinbearbeiding og intelligent laserovervåkingssystem. I fremtiden, med den kontinuerlige promoteringen av høy-halvlederlasere, intelligente kontrollsystemer og grønne produksjonskonsepter, vil laserprosessering fortsette å spille en nøkkelrolle innen intelligent produksjon, personlig tilpassede produkter og ekstrem materialbehandling og andre felt.