ʻoki laser

ʻO ka ʻoki ʻoki ʻana he ʻenehana e hoʻohana ana i ka laser e hoʻoheheʻe i nā mea, e hopena i kahi ʻoki ʻoki.ʻOiai e hoʻohana maʻamau ʻia no nā noi hana ʻenehana, hoʻohana ʻia ia e nā kula, nā ʻoihana liʻiliʻi, ka hale hana, a me nā mea hoʻokipa.Hana ʻia ka ʻoki ʻoki laser ma ke kuhikuhi ʻana i ka hoʻopuka ʻana o ka laser mana kiʻekiʻe ma o ka optics.Hoʻohana ʻia ka laser optics a me CNC (ka mana helu kamepiula) e kuhikuhi i ka kukuna laser i ka mea.Hoʻohana ka laser pāʻoihana no ka ʻoki ʻana i nā mea i kahi ʻōnaehana hoʻokele e hahai i kahi CNC a i ʻole G-code o ke kumu e ʻoki ʻia ma luna o ka mea.Kuhi ʻia ka kukuna laser i hoʻopaʻa ʻia i ka mea, a laila heheʻe, wela, hoʻoheheʻe ʻia, a i ʻole e puhi ʻia e kahi jet o ke kinoea, [1] e waiho ana i kahi kihi me kahi kūlana kiʻekiʻe.[2]

I ka makahiki 1965, ua hoʻohana ʻia ka mīkini ʻokiʻoki laser hana mua e wili i nā lua i make daimana.Ua hana ʻia kēia mīkini e ka Western Electric Engineering Research Center.[3]I ka makahiki 1967, ua hoʻomaka ka poʻe Pelekāne i ka ʻoki ʻana i ka oxygen jet kōkua laser no nā metala.[4]I nā makahiki 1970 mua, ua hoʻokomo ʻia kēia ʻenehana i ka hana e ʻoki i ka titanium no nā noi aerospace.I ka manawa like, ua hoʻololi ʻia nā laser CO2 e ʻoki i nā metala ʻole, e like me nā textiles, no ka mea, i kēlā manawa, ʻaʻole lawa ka ikaika o nā laser CO2 e lanakila ai i ka conductivity thermal o nā metala.[5]

Kaʻina hana

ʻO ka ʻokiʻoki laser ʻoihana o ke kila me nā ʻōlelo kuhikuhi i hoʻolālā ʻia ma o ka interface CNC
Hoʻopili pinepine ʻia ka kukuna laser me ka hoʻohana ʻana i kahi lens kiʻekiʻe ma ka wahi hana.ʻO ka maikaʻi o ka lāʻau he hopena pololei i ka nui o kahi kiko.ʻO ka ʻāpana haiki loa o ka lāʻau i kālele ʻia ma lalo o 0.0125 iniha (0.32 mm) ke anawaena.Ma muli o ka mānoanoa mea, hiki ke hiki i ka laula o kerf he 0.004 iniha (0.10 mm).[6]I mea e hiki ai ke hoʻomaka i ka ʻoki ʻana mai kahi ʻē aʻe ma mua o ka lihi, hana ʻia kahi pierce ma mua o kēlā me kēia ʻoki.ʻO ka hoʻopaʻa ʻana i ka mea maʻamau e komo i kahi kukuna laser pulsed mana kiʻekiʻe e hana mālie i ka lua i loko o ka mea, e lawe ana ma kahi o 5-15 kekona no ke kila kuhili ʻole 0.5-inihi-mānoanoa (13 mm).

Hāʻule pinepine nā kukuna like ʻole o ke kukui pili mai ke kumu laser ma waena o 0.06–0.08 iniha (1.5–2.0 mm) ke anawaena.Hoʻoikaika mau ʻia kēia kukuna e ka lens a i ʻole ke aniani i kahi wahi liʻiliʻi ma kahi o 0.001 iniha (0.025 mm) e hana ai i kahi kukuna laser ikaika loa.I mea e hoʻokō ai i ka hoʻopau maʻemaʻe loa i ka wā e ʻoki ai i ka contour, pono e hoʻohuli ʻia ke kuhikuhi o ka polarization beam i kona hele ʻana a puni ka ʻaoʻao o kahi mea hana contoured.No ka ʻoki ʻoki ʻana i ka pepa, ʻo ka lōʻihi o ke kiko he 1.5–3 iniha (38–76 mm).[7]

ʻO nā pōmaikaʻi o ka ʻoki ʻana i ka laser ma luna o ka ʻoki ʻana me ka mīkini, ʻo ia ka maʻalahi o ka hana ʻana a me ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka hoʻohaumia ʻana o ka mea hana (no ka mea, ʻaʻohe ʻoki ʻoki i hiki ke hoʻohaumia ʻia e ka mea a hoʻohaumia paha i ka mea).ʻOi aku ka maikaʻi o ka pololei, no ka mea, ʻaʻole e komo ka kukuna laser i ka wā o ke kaʻina hana.Aia kekahi manawa hoʻemi o ka warping i ka mea i ʻoki ʻia, ʻoiai he wahi liʻiliʻi ka wela o nā ʻōnaehana laser.[8]He paʻakikī a hiki ʻole paha ke ʻoki ʻia kekahi mau mea ma nā ʻano kuʻuna.

ʻOi aku ka maikaʻi o ka ʻoki laser no nā metala ma mua o ka ʻoki ʻana i ka plasma no ka pololei loa [9] a me ka hoʻohana ʻana i ka ikehu liʻiliʻi i ka wā e ʻoki ai i ka metala;akā naʻe, ʻaʻole hiki i ka hapa nui o nā laser ʻoihana ke ʻoki i ka mānoanoa metala nui aʻe i hiki i ka plasma.ʻO nā mīkini laser hou e hana ana ma ka mana kiʻekiʻe (6000 watts, e like me ka hoʻohālikelike ʻana me nā mīkini ʻoki laser mua '1500 watt ratings) ke hoʻokokoke nei i nā mīkini plasma i ko lākou hiki ke ʻoki i nā mea mānoanoa, akā ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ke kumukūʻai o ia mau mīkini ma mua o ka plasma. nā mīkini ʻoki hiki ke ʻoki i nā mea mānoanoa e like me ka pā kila.[10]
Nā ʻano

4000 watt CO2 ʻokiʻoki laser
ʻEkolu mau ʻano nui o nā lasers i hoʻohana ʻia i ka ʻoki ʻana i ka laser.Ua kūpono ka laser CO2 no ka ʻokiʻoki, hoʻoluhi, a me ke kahakaha ʻana.ʻO nā lasers neodymium (Nd) a me neodymium yttrium-aluminium-garnet (Nd:YAG) he ʻano like ke ʻano a he ʻokoʻa wale nō i ka noi.Hoʻohana ʻia ʻo Nd no ka hoʻoluhi ʻana a ma kahi e pono ai ka ikaika kiʻekiʻe akā haʻahaʻa ka hana hou ʻana.Hoʻohana ʻia ka laser Nd:YAG i kahi e pono ai ka mana kiʻekiʻe a no ka hoʻoluhi a me ke kahakaha ʻana.Hiki ke hoʻohana ʻia nā laser CO2 a me Nd/Nd:YAG no ka wiliwili.[11]

Hoʻokomo pinepine ʻia nā laser CO2 ma o ka hoʻokuʻu ʻana i kahi ʻā i loko o ka hui kinoea (DC-excited) a i ʻole ka hoʻohana ʻana i ka ikehu lekiō (RF-excited).He mea hou ke ala RF a ua kaulana loa.No ka mea e koi ana nā hoʻolālā DC i nā electrodes i loko o ka lua, hiki iā lākou ke hālāwai me ka hoʻoheheʻe electrode a me ka hoʻopaʻa ʻana i nā mea electrode ma nā aniani a me nā optics.No ka mea he mau electrodes o waho nā resonators RF ʻaʻole lākou i maʻalahi i kēlā mau pilikia.Hoʻohana ʻia nā laser CO2 no ka ʻoki ʻana i ka ʻoihana o nā mea he nui e like me ka titanium, ke kila kila, ke kila māmā, ka alumini, ka plastic, ka lāʻau, ka lāʻau i hana ʻia, ka wax, nā lole, a me ka pepa.Hoʻohana mua ʻia nā lasers YAG no ka ʻoki ʻana a me ke kākau ʻana i nā metala a me nā seramika.[12]

Ma waho aʻe o ke kumu mana, hiki i ke ʻano o ke kahe gas ke hoʻopili i ka hana.ʻO nā ʻokoʻa maʻamau o nā laser CO2 e pili ana i ka holo axial wikiwiki, kahe axial lohi, kahe transverse, a me ka papa.I loko o kahi resonator hoʻoheheʻe axial wikiwiki, hoʻolaha ʻia ka hui ʻana o ka carbon dioxide, helium a me ka nitrogen i ka wikiwiki kiʻekiʻe e ka turbine a i ʻole blower.Hoʻopili nā lasers kahe ʻokoʻa i ka hui kinoea ma ka wikiwiki haʻahaʻa, e koi ana i kahi puhi maʻalahi.Loaʻa i nā resonators hoʻoluʻu paʻa paʻa a i ʻole diffusion kahi kahua kinoea e koi ʻole ai i ke kaomi ʻana a i ʻole nā ​​​​mea aniani, e alakaʻi ana i ka mālama ʻana i nā turbines a me nā lako aniani.

Pono ka mea hoʻoheheʻe laser a me nā optics waho (me ka lens focus) i ka hoʻomaha.Ma muli o ka nui o ka ʻōnaehana a me ka hoʻonohonoho ʻana, hiki ke hoʻoneʻe ʻia ka wela ʻōpala e kahi mea hoʻomaha a i ʻole pololei i ka ea.ʻO ka wai he mea hoʻoluʻu maʻamau i hoʻohana pinepine ʻia ma o kahi chiller a i ʻole ʻōnaehana hoʻololi wela.

ʻO ka laser microjet he laser alakaʻi wai-jet kahi i hoʻohui ʻia ai kahi kukuna laser pulsed i loko o kahi pahu wai haʻahaʻa haʻahaʻa.Hoʻohana ʻia kēia e hana i nā hana ʻoki laser me ka hoʻohana ʻana i ka pahu wai e alakaʻi i ka kukuna laser, e like me ka fiber optical, ma o ka noʻonoʻo ʻana i loko.ʻO nā mea maikaʻi o kēia, ʻo ia ka wai e hoʻoneʻe i nā ʻōpala a hoʻomaʻalili i ka mea.ʻO nā mea maikaʻi hou aʻe ma mua o ka ʻoki laser "maloʻo" maʻamau, ʻo ia ka wikiwiki dicing kiʻekiʻe, kerf parallel, a me ka ʻoki ʻana i nā ʻaoʻao omnidirectional.[13]

ʻO nā laser fiber kahi ʻano laser state solid e ulu wikiwiki nei i loko o ka ʻoihana ʻoki metala.ʻAʻole like me CO2, hoʻohana ka ʻenehana Fiber i kahi mea waiwai paʻa, e kūʻē i ke kinoea a i ʻole ka wai.Hoʻopuka ka "laser seed" i ka kukuna laser a laila hoʻonui ʻia i loko o kahi fiber aniani.Me ka hawewe nalu o 1064 nanometers fiber lasers e hana i kahi wahi kiko liʻiliʻi loa (a hiki i ka 100 manawa liʻiliʻi i ka CO2) i mea kūpono no ka ʻoki ʻana i nā mea metala.ʻO kēia kekahi o nā pono nui o ka Fiber i hoʻohālikelike ʻia me CO2.[14]

Loaʻa nā pōmaikaʻi o ka ʻoki laser fiber: -

Nā manawa hana wikiwiki.
Hoʻemi i ka ikehu a me nā bila - no ka ʻoi aku ka maikaʻi.
ʻOi aku ka hilinaʻi a me ka hana - ʻaʻohe optics e hoʻoponopono a align a ʻaʻohe kukui e pani.
Mālama liʻiliʻi.
ʻO ka hiki ke hana i nā mea noʻonoʻo nui e like me ke keleawe a me ke keleawe
ʻOi aku ka maikaʻi o ka hana - hāʻawi ʻia nā kumukūʻai haʻahaʻa haʻahaʻa i ʻoi aku ka maikaʻi o kāu hoʻopukapuka.[15]

Nā ʻano hana
Nui nā ʻano like ʻole i ka ʻoki ʻana me ka hoʻohana ʻana i nā lasers, me nā ʻano like ʻole i hoʻohana ʻia e ʻoki i nā mea like ʻole.ʻO kekahi o nā ʻano he vaporization, hoʻoheheʻe a puhi, hoʻoheheʻe i ka puhi a puhi ʻia, ka ʻoki ʻana i ke koʻikoʻi wela, ke kākau ʻana, ka ʻoki anuanu a me ka puhi ʻana i ka ʻoki laser hoʻopaʻa ʻia.

ʻOki ʻana i ka mahu
I ka ʻoki ʻana i ka vaporization, hoʻomaʻamaʻa ka lāʻau i hoʻopaʻa ʻia i ka ʻili o ka mea i kahi kiko uila a hana i kahi kī.ʻO ka puka kī ke alakaʻi i ka piʻi koke o ka absorptivity e hoʻohonu koke i ka lua.I ka hohonu ʻana o ka lua a hoʻolapalapa ka mea, hoʻopau ka mahu i nā paia hoʻoheheʻe e puhi ana i waho a hoʻonui hou i ka lua.ʻOki pinepine ʻia nā mea hoʻoheheʻe ʻole e like me ka lāʻau, carbon a me thermoset plastics e kēia ʻano hana.
hehee a puhi
Hoʻohana ʻia ka hoʻoheheʻe ʻana a me ka puhi ʻana a i ʻole ka ʻoki ʻana i ke kinoea kiʻekiʻe e puhi i nā mea hoʻoheheʻe ʻia mai ka wahi ʻoki, e hoʻemi nui ana i ka pono mana.ʻO ka mua, ua wela ka mea a hiki i ka helu heheʻe, a laila puhi ke kinoea i ka mea hoʻoheheʻe ʻia mai loko mai o ke kerf e pale aku i ka pono e hoʻonui i ka mahana o ka mea.ʻO nā mea i ʻoki ʻia me kēia kaʻina hana he mau metala.

ʻO ke koʻikoʻi wela
Paʻa loa nā mea haʻihaʻi i ka haʻihaʻi wela, kahi hiʻohiʻona i hoʻohana ʻia i ka haki ʻana i ke kaumaha.Kuhi ʻia kahi kukuna ma luna o ka ʻili e hoʻonui ai i ka wela a me ka hoʻonui ʻia.Loaʻa kēia i kahi māwae a laila hiki ke alakaʻi ʻia e ka hoʻoneʻe ʻana i ke kaola.Hiki ke hoʻoneʻe ʻia ka māwae ma ke ʻano o m/s.Hoʻohana mau ia i ka ʻoki aniani.

ʻO ka hoʻoheheʻe ʻana o nā wafer silika
ʻIke hou aku: Wafer dicing
ʻO ka hoʻokaʻawale ʻana i nā ʻāpana microelectronic e like me ka mea i hoʻomākaukau ʻia i ka hana ʻana i nā mea hana semiconductor mai nā wafer silika hiki ke hana ʻia e ka mea i kapa ʻia ʻo stealth dicing kaʻina, e hana ana me ka laser pulsed Nd:YAG, ʻo ka lōʻihi o ka nalu (1064 nm) i hoʻopili maikaʻi ʻia i ka uila. ʻākeʻe o ke kilika (1.11 eV a i ʻole 1117 nm).

ʻoki ʻoki ʻana
Ua kapa ʻia ʻo "burning stabilized laser gas cutting", "flame cutting".ʻO ka ʻoki ʻana e like me ka ʻoki ʻana i ka lama oxygen akā me kahi kukuna laser e like me ke kumu hoʻāla.Hoʻohana nui ʻia no ka ʻoki ʻana i ke kila kalapona i ka mānoanoa ma luna o 1 mm.Hiki ke hoʻohana ʻia kēia kaʻina hana e ʻoki i nā pā kila mānoanoa me ka mana laser liʻiliʻi.

ʻO ka hoʻomanawanui a me ka pau ʻana o ka ʻili
Loaʻa i nā mea ʻoki laser ka pololei o ka hoʻonohonoho ʻana o 10 micrometers a me 5 micrometers ka hana hou ʻana.

Hoʻonui ʻia ka mānoanoa maʻamau ʻo Rz me ka mānoanoa o ka lau, akā e emi me ka mana laser a me ka wikiwiki o ka ʻoki.I ka wā e ʻoki ai i ke kila kalapona haʻahaʻa me ka mana laser o 800 W, ʻo Rz ka roughness maʻamau he 10 μm no ka mānoanoa pepa o 1 mm, 20 μm no 3 mm, a me 25 μm no 6 mm.

{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542}}{P^{0.528}\cdot V^{0.322}}}}{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542 }}{P^{0.528}\cdot V^{0.322}}}}
Kahi: {\displaystyle S=}S= mānoanoa o ka lau kila ma mm;{\displaystyle P=}P= mana laser ma kW (kekahi mau mea oki laser hou he 4 kW ka mana laser);{\displaystyle V=}V= ʻoki māmā i nā mika i kēlā me kēia minuke.[16]

Hiki i kēia kaʻina hana ke hoʻopaʻa i nā hoʻomanawanui, pinepine i loko o 0.001 iniha (0.025 mm).ʻO ka ʻāpana geometry a me ke kani ʻana o ka mīkini e pili ana i ka hiki ke hoʻomanawanui.ʻO ka pau ʻana o ka ʻili maʻamau i loaʻa mai ka ʻoki ʻana i ka kukuna laser mai 125 a 250 micro-inches (0.003 mm a i 0.006 mm).[11]

Nā hoʻonohonoho mīkini

ʻElua-pallet lele optics laser

Poʻo laser optics lele
ʻEkolu mau hoʻonohonoho like ʻole o nā mīkini ʻoki laser ʻoihana: nā mea neʻe, hybrid, a me nā ʻōnaehana optics lele.E pili ana kēia i ke ʻano o ka neʻe ʻana o ka kukuna laser ma luna o ka mea e ʻoki ʻia a hana ʻia paha.No kēia mau mea a pau, ua kapa ʻia nā koʻi o ka neʻe i ke koʻi X a me Y.Inā hiki ke hoʻomalu ʻia ke poʻo ʻokiʻoki, ua koho ʻia ʻo ia ka Z-axis.

He poʻo ʻoki paʻa ka neʻe ʻana i nā mea lasers a hoʻoneʻe i ka mea ma lalo.Hāʻawi kēia ʻano i kahi mamao mau mai ka mīkini hana laser a i ka mea hana a me kahi wahi e wehe ai i ka ʻoki ʻana.Pono ia i nā optics liʻiliʻi, akā pono e hoʻoneʻe i ka mea hana.Loaʻa i kēia mīkini kaila ka liʻiliʻi loa o ka lawe ʻana i nā optics, akā ʻoi aku ka lohi.

Hāʻawi nā lasers Hybrid i kahi papa e neʻe ai i hoʻokahi axis (maʻamau ka X-axis) a hoʻoneʻe i ke poʻo ma ke koʻi pōkole (Y).Loaʻa kēia i ka lōʻihi o ka lawe ʻana i ke kukui mau loa ma mua o ka mīkini optic lele a hiki ke ʻae i kahi ʻōnaehana hoʻopuka kukuna maʻalahi.Hiki i kēia ke hoʻemi i ka nalowale o ka mana ma ka ʻōnaehana lawe a ʻoi aku ka nui o ka mana ma ka watt ma mua o nā mīkini optics lele.

Hōʻike ʻia nā laser optics lele i kahi papa ʻaina kū a me ke poʻo ʻoki (me ka kukuna laser) e neʻe ana ma luna o ka mea hana ma nā ana ʻelua.Mālama nā mea ʻoki optics lele i ka mea hana i ka wā o ka hana ʻana a ʻaʻole koi pinepine i ka hoʻopili ʻana i nā mea.He mau ka neʻe nuipaʻa, no laila ʻaʻole pili ka dynamics i ka nui like ʻole o ka mea hana.ʻO nā mīkini optics lele ka ʻano wikiwiki loa, ʻoi aku ka maikaʻi i ka wā e ʻoki ai i nā mea hana ʻoi aku ka lahilahi.[17]

Pono nā mīkini optic lele e hoʻohana i kekahi ʻano e noʻonoʻo ai i ka loli ʻana o ka lōʻihi o ke kukui mai kahi kokoke (kokoke i ka resonator) e ʻoki ai i kahi mamao loa (ma kahi mamao mai ka resonator).ʻO nā ala maʻamau no ka hoʻomalu ʻana i kēia me ka collimation, adaptive optics a i ʻole ka hoʻohana ʻana i kahi axis lōʻihi kaola mau.

 
Hiki i nā mīkini ʻelima a me ʻeono ke ʻoki i nā mea hana i hana ʻia.Eia kekahi, aia nā ʻano hana like ʻole o ka hoʻonohonoho ʻana i ka beam laser i kahi mea hana, mālama i kahi mamao kūpono a me ka nozzle standoff, etc.

Pulsing
ʻO nā laser puʻupuʻu e hāʻawi ana i ka puʻu ikaika o ka ikehu no kahi manawa pōkole he mea maikaʻi loa ia i kekahi mau kaʻina ʻoki laser, ʻoi loa no ka hou ʻana, a i ʻole ke koi ʻia nā puka liʻiliʻi a i ʻole nā ​​​​wikiwiki ʻoki haʻahaʻa, no ka mea inā hoʻohana ʻia kahi kukuna laser mau. hiki i ka wela ke hoʻoheheʻe i ka ʻāpana holoʻokoʻa i ʻoki ʻia.

ʻO ka hapa nui o nā lasers ʻoihana i hiki ke pulse a ʻoki paha i ka CW (continuous wave) ma lalo o ka mana papahana NC (numerical control).

Hoʻohana nā laser pulse ʻelua i nā pūʻulu pālua e hoʻomaikaʻi i ka nui o ka wehe ʻana i nā mea a me ka maikaʻi o ka lua.ʻO ka mea nui, ʻo ka pulupulu mua e hoʻoneʻe i nā mea mai ka ʻili a me ka lua e pale i ka ejecta mai ka pili ʻana i ka ʻaoʻao o ka lua a ʻoki ʻia paha.[18]

Hoʻohana mana
ʻO ka hemahema nui o ka ʻoki ʻana i ka laser ʻo ka hoʻohana mana kiʻekiʻe.Hiki i ka 5% a hiki i ka 45%.[19]E ʻokoʻa ka hoʻohana ʻana i ka mana a me ka pono o kēlā me kēia laser ma muli o ka mana puka a me nā ʻāpana hana.E pili ana kēia i ke ʻano o ka laser a me ka maikaʻi o ka hoʻohālikelike ʻana o ka laser i ka hana ma ka lima.ʻO ka nui o ka mana ʻoki laser e koi ʻia, ʻike ʻia ʻo ka hoʻokomo wela, no kahi hana kūikawā e pili ana i ke ʻano mea, mānoanoa, kaʻina hana (reactive/inert) i hoʻohana ʻia, a me ka nui o ka ʻoki ʻana.