01 Įvadas.
Nuo tada, kai buvo pristatyta septintajame dešimtmetyje, lazerinė technologija dėl didelio energijos tankio, gero kryptingumo ir valdomumo greitai tapo pagrindine pramoninės gamybos priemone. Palyginti su tradiciniais mechaniniais apdorojimo metodais, apdorojimas lazeriu turi didelius privalumus – bekontaktį, didelį tikslumą, aukštą automatizavimo laipsnį ir kt. Jis plačiai naudojamas pramoninėje gamyboje, pvz., medžiagų pjovimo, suvirinimo, žymėjimo, gręžimo ir priedų gamyboje. Pagal lazerio tipą ir jo proceso charakteristikas pramoninis lazerinis apdorojimas daugiausia skirstomas į tris kategorijas: pjovimas lazeriu, suvirinimas lazeriu ir lazerinių priedų gamyba, kurių kiekviena turi savo unikalų mechanizmą ir taikymo sritį.
02 Pjovimas lazeriu
1 pav. Pjovimo lazeriu schema
Pjovimas lazeriu yra vienas iš labiausiai brandžių pramoninių lazerių pritaikymo būdų, kai naudojamas didelės galios lazerio spindulys medžiagai išlydyti ir išgarinti, o pagalbines dujas išpūsti šlakui, kad būtų pasiektas didelis efektyvumas ir tikslumas. CO₂ lazeris ir pluošto lazeris šiuo metu yra pagrindinė anglinio plieno, nerūdijančio plieno, aliuminio lydinių ir kitų medžiagų įranga. vidutinės-plonos plokštės pjovimas. Šios technologijos pranašumai yra siauras pjovimo plyšys, maža karščio{4}}veikiama zona, nereikia formų ir greitai keičiasi apdirbimo kelias, ypač tinka automobilių gamybai, lakštinio metalo apdirbimui ir aviacijos bei kitose reikliose pramonės šakose.
(1) Automobilių gamyboje pjovimas lazeriu naudojamas įvairiems komponentams gaminti – nuo kėbulo plokščių iki variklių. Pavyzdžiui, skaiduliniai lazeriai naudojami labai tiksliai pjauti didelio-stiprumo plieno dalis, todėl transporto priemonės yra lengvesnės.
(2) Aviacijos ir kosmoso pramonei taip pat naudinga pjovimo lazeriu technologija, ypač gaminant sudėtingus komponentus, pagamintus iš pažangių medžiagų, pvz., titano ir kompozitų. Pavyzdžiui, itin greiti lazeriai gali būti naudojami sudėtingų formų titano komponentams pjaustyti, tuo pačiu sumažinant šiluminę žalą ir užtikrinant komponento struktūrinį vientisumą, o tai žymiai pagerina aviacijos ir kosmoso komponentų veikimą ir saugą.
03 Lazerinis suvirinimas
Suvirinimas lazeriu remiasi lazerio spinduliu, kuris dideliu greičiu lydo metalines medžiagas, kad būtų sukurtas ryšys, pasižymintis dideliu lydymosi gyliu, dideliu greičiu ir mažu šilumos įvedimu. Įprasti suvirinimo režimai apima nuolatinį lazerinį suvirinimą ir impulsinį suvirinimą lazeriu, kurie tinka tiksliam plonų plokščių suvirinimui ir gilaus suvirinimo scenarijams. Palyginti su lankiniu suvirinimu, lazerinės suvirinimo siūlės pasižymi dideliu stiprumu ir maža deformacija, yra tinkamos baterijų pakavimui, nerūdijančio plieno prietaisų suvirinimui ir branduolinės energijos konstrukcinių komponentų gamybai ir kitose srityse. Ypač baterijų gamyboje suvirinimas lazeriu tapo pagrindiniu prijungimo metodu.
(1) Automobilių pramonėje lazerinis suvirinimas naudojamas kėbulo plokštėms, variklio dalims ir kitiems pagrindiniams komponentams sujungti. Pavyzdžiui, skaiduliniai lazeriai naudojami didelio-stiprumo plieno dalims suvirinti labai tiksliai, todėl sujungimai yra tvirti ir patvarūs.
(2) Elektronikos pramonė Elektronikos pramonėje suvirinimas lazeriu naudojamas mažiems ir subtiliems komponentams labai tiksliai sujungti. Pavyzdžiui, diodiniai lazeriai naudojami ličio-jonų baterijų elementams virinti, kad būtų užtikrintas elektros jungčių patikimumas.
(3) Aviacijos ir kosmoso pramonėje „Boeing 787 Dreamliner“ naudoja lazerinio suvirinimo procesą titano lydiniams sujungti su kompozitinėmis medžiagomis, taip smarkiai sumažinant kniedžių skaičių, sumažinant fiuzeliažo svorį ir pagerinant degalų naudojimo efektyvumą.
04 Lazerinių priedų gamyba
(1) Automobilių gamyboje Ferrari F1 automobilio titano lydinio dalys gaminamos naudojant lazerinių priedų gamybos technologiją, kuri pagerina dalių atsparumą karščiui ir stiprumą bei optimizuoja automobilio aerodinaminę konstrukciją.
(2) Medicinos pramonė Medicinos pramonėje priedų gamyba lazeriu{1}} naudojama individualiems implantams ir protezams gaminti.
(3) Aviacijos ir kosmoso pramonėje priedų gamyba lazeriu{1}} naudojama sudėtingiems komponentams, pvz., turbinų mentėms ir kuro purkštukams, gaminti.
05 Išvada
Lazerinė technologija, kaip svarbi pažangios gamybos atrama, plečia savo pramoninio pritaikymo ribas. Šiuo metu lazerinis apdorojimas taip pat vystosi didesnės galios, didesnio tikslumo ir kelių procesų kompozitų, pvz., lazerinio-lankinio kompozitinio suvirinimo, ypač greito apdirbimo lazeriu ir išmaniosios lazerinės stebėjimo sistemos, kryptimi. Ateityje, nuolat skatinant didelės galios