VILNIAUS UNIVERSITETASFIZIKOS FAKULTETAS

KVANTINĖS ELEKTRONIKOS KATEDRA

Žydrūnas Viburys

Lazerinės technologijos taikymas ruošiniųpjaustymo operacijose

Referatas

Vilnius, 2011

1

Turinys

1. Įvadas......................................................................................................................2.

2. Technologinių pjovimo lazerių veikimas................................................................4.

3. Technologinių lazerių privalumai...........................................................................7.

4. Pjovimas lazeriu......................................................................................................8.

5. Lazerio ir deguonies pjovimo būdas.......................................................................8.

6. Lazerio pjovimas sublimacijos atveju...................................................................11.

7. Smulkus pjovimas lazeriu.....................................................................................13.

8. Stentu pjovimas lazeriu.........................................................................................16.

9. Polimerinės tekstilės purkštukai. Spinnerets.........................................................17.

10. Lanksčiu polimerų plokščiu pjovimas pasinaudojant UV lazerio spinduliuote...18.

Literatūra.....................................................................................................................20.

2

1. Įvadas

Naudojant tradicinius mechaninio apdirbimo būdus, medžiaga nuo ruošinio

nupjaunama kietesniu už ją įrankiu. Tačiau kietesnio įrankio koncepcija negali būti

pritaikyta per pastaruosius kelis dešimtmečius sukurtiems apdirbimo procesams.

Žinomi teoriniai medžiagų apdirbimo principai buvo intensyviai tobulinami ir

praktikoje buvo pritaikyti medžiagos sluoksniui pašalinti nuo apdirbamos detalės

netradiciniais apdirbimo būdais. Vienas iš netradicinių būdų apie kuri ir bus kalbama, tai

medžiagų pjovimas lazeriu. Nors tobulėjant technologijoms toks apdirbimo būdas tapo

gana žinomas ir naudojamas pramonėje.

Apdirbimas lazeriu dėl riboto galingumo ir sudėtingo spindulio fokusavimo

pjauna ribotą medžiagų storį: plieną iki 25 mm, nerūdijantį plieną iki 12 mm. Didelis

pjovimo greitis, siauras pjūvis, visi kompiuterinio valdymo privalumai. Galima pjauti

vamzdžius. Labai brangi įranga, turi įtakos paviršiaus blizgumas. Negali pjauti legiruotų

plienų.

1 pav. Metalo plokščių pjovimas lazeriu.

Visus technologinius lazerius galima suskirstyti pagal naudojamus aktyviuosius

elementus: kietojo kūno, dujiniai, skystojo kūno, puslaidininkiniai ir t.t. Čia aptarsime

tik kietojo kūno, bei dujinius lazerius, jų naudojimo perspektyvas. Iš kietojo kūno lazerių

labiausiai paplitę itrio aliuminio granato (YAG) arba neodimiu aktyvinto stiklo lazeriai

(Nd), o iš dujinių CO2 lazeriai. Lazerinė technologija yra perspektyvi taikymo požiūriu.

Tai viena iš prioritetinių mokslo ir technikos sričių, konkuruojanti su terminio,

3

elektroninio ir kitokio apdirbimo technologijomis. Dažniausiai lazerio spindulys pakeičia

mechaninį ar kitokį įrankį, gali padėti išspręsti daugybę technologinių uždavinių.

Lazerinė technologija yra savarankiška fundamentali taikomoji mokslo, technikos

ir gamybos sritis, kuriai priklauso naujų, ekologiškai švarių lazerinių ir sudėtinių

lazerinių technologinių procesų, specialių automatizuotų lazerinių staklių, robotizuotų

lazerinių technologinių įrenginių ir kompleksų, automatizuotų lanksčių ir rotorinių bei

konvejerinių lazerinių linijų kūrimas ir diegimas į gamybą.

Lazeris yra energijos spinduliavimo šaltinis, generuojantis didelės galios

elektromagnetinių bangų srautą infraraudonojoje, regimoje, ultravioletinėje spektro

dalyse. Šis bangų srautas yra monochrominis, koherentiškas, kryptingas, mažos sklaidos,

stabilus, didelio skaisčio, gali būtį poliarizuotas. Monochromatiškumas yra lazerio

ypatybė generuoti energijos srautą siaurame elektromagnetinių bangų intervale.

Koherentiškumas - lazerio ypatybė generuoti rezonatoriuje elektromagnetines bangas,

kurių vienoda fazė, bet kokiame spindulių srauto skerspjūvyje. Kryptingumas yra lazerio

spindulių srauto geometrinės ašies orientavimas tiksliai viena kryptimi. Medžiagos ir

detalės gali būti apdirbamos įvairiais technologiniais lazeriais, kurie pasižymi didele

spindulių srauto galia, siekiančia nuo kelių dešimčių vatų iki šimtų kilovatų. Pramonėje

plačiausiai paplitę kietojo kūno ir dujų technologiniai lazeriai.

2 pav. matomas akivaizdus skirtumas tarp medžiagos pjovimo mechaninėm

staklėm ir pjovimo lazeriu. Pjovimas staklėmis palieka tam tikras, deformacijas, karštų

nelygumus. Pjovimas lazeriu atliekamas greitai ir be jokiu didesniu medžiagos pokyčių.

2 pav. a. Pjovimas įprastomis mechaninėmis staklėmis. b. Pjovimas lazeriu.

4

2. Technologinių pjovimo lazerių veikimas

Technologinį lazerį sudaro šios svarbiausios dalys ir mazgai:

1) optinis kvantinis generatorius, spinduliuojantis tam tikro bangos ilgio

elektromagnetinį srautą;

2) maitinimo sistema, skirta aukštajai įtampai suformuoti ir lazerio aktyviajai

terpei sužadinti;

3) optinio fokusavimo ir nukreipimo sistema (3 pav.), formuojanti spindulių srautą

židinyje ir nukreipianti jį reikalinga kryptimi;

4) aušinimo sistema, aušinanti lazerio aktyvųjį ir optinį elementą;

5) valdymo ir kontrolės sistema, skirta lazerio spindulių parametrams stabilizuoti,

darbo režimams kontroliuoti, blokuotei valdyti ir t.t.;

6) technologinis stalas (4 pav.) ant kurio apdirbama detalė, juda reikiama trajektorija ir

greičiu.

3 pav. Principinė lazerio optinė veikimo schema

5

4 pav. Technologinio lazerio sistema , galimybė judėti X,Y,Z kryptimis.

Technologinio dujų lazerio veikimo principas pagrįstas atomų inversija elektros

srovei tekant dujomis. Tolydinės veikos technologiniuose lazeriuose aktyvioji dujų terpė

sužadinama stacionaria aukštosios įtampos iškrova. Impulsinės veikos dujų lazeriuose

naudojama impulsinė aukštosios įtampos iškrova. Impulsiniuose CO2 dujų

technologiniuose lazeriuose išspinduliuojamo impulso energija siekia 10...1000 J,

impulso trukmė gali būti nuo 100 nanosekundžių iki vienos mikrosekundės.

Technologiniai kietojo kūno lazeriai. Jų veikimas pagrįstas tuo, kad kaupinimo

lempa sužadina aktyviąją terpę. Pvz., stiklo strype esančios sužadintos neodimio

priemaišos išspinduliuoja tam tikro intensyvumo elektromagnetinių bangų srautą, o kai

jis patenka į optinį generatorių, sudaromas sužadinto spindulių srauto stiprinimo efektas.

5 pav. pateiktas CO2 (b) ir YAG (a) lazerių metalo ruošinių pjovimas, po jų

suformavimo.

6

5 pav. a. Pjovimas YAG 6 – krypčių lazeriu po metalo konstrukcijos suformavimo.b. Besisukančio strypo pjovimas CO2 lazeriu.

c. Automobilio kėbulo dugnas paruoštas tolimesniam eksploatavimui.

7

3. Technologinių lazerių privalumai

Lazerio spindulių ypatybės. Lazerio spindulių ypatybė yra ta, kad medžiagos

paviršių paveikia labai koncentruotas energijos srautas. Todėl lazerio spindulių

sufokusuotas srautas, kaip technologinis gamybos įrankis, įvairiuose procesuose,

palyginti su tradiciniais apdirbimo būdais, yra kur kas geresnis.

Lazerio spindulius, sufokusuotus iki dešimtųjų ir tūkstantųjų milimetro dalių,

galima naudoti kaip universalų įrankį medžiagų apdirbimo technologinėms operacijoms

atlikti. Didelės koncentracijos ir lengvai valdomas kryptingas šiluminis energijos srautas

gali veikti medžiagą lokaliai, dėl to nebūna detalių liekamųjų deformacijų (technologinis

procesas pasižymi mažu šilumos poveikiu apdirbamai detalei).

Didelis naudojamų lazerio spindulių naudingumo koeficientas, kartais net 98%

lazerio spindulių energijos gali būti perteikta medžiagai - atspindžio koeficientas gali būti

labai mažas. Koncentruotu lazerio spindulių srautu galima apdirbti bet kurią šiandien

žinomą medžiagą (6 pav). Veikiant lazerio spinduliais, nėra mechaninio sąlyčio su detale,

todėl galima apdirbti ir trapias ir plonasienes medžiagas. Apdirbant medžiagas lazerio

spinduliais, nereikia sudaryti vakuumo, nėra rentgeno spinduliuotės

Lazeriniai technologiniai procesai nesudėtingi, bet labai našūs. Šiuos procesus

paprasta automatizuoti, valdyti, medžiagos apdirbamos labai greitai ir tiksliai, beveik be

atliekų, gamybos procesas ekologiškai švarus.

Naudojant optines ir mechanines sistemas, koncentruotą lazerio spindulių srautą

galima perduoti į sunkiai prieinamas detalės vietas, kurių negalima apdirbti kitais

metodais. Koncentruotus lazerio spindulius galima išsklaidyti į kelis srautus ir vienu metu

atlikti kelias technologines operacijas įvairiose darbo vietose.

6 pav. Lazeriu išpjautos dalys.

8

4. Pjovimas lazeriu

Dabartiniu metu lazeris naudojamas daugumoje pramonės šakų įvairioms

technologinėms operacijoms atlikti. Viena iš tokių gamyboje plačiai taikomų operacijų

yra medžiagų pjaustymas lazeriu. Atsiradus galingiems nuolatinės veikos C02 lazeriams,

buvo pradėtos pjaustyti įvairios nemetalinės medžiagos, kurias sunku apdirbti tradiciniais

pjovimo bei kitais budais. Didžiausias lazerio pjaustymo efektyvumas gaunamas, kai šis

procesas taikomas plokščių sudėtingo profilio detalių gamybai, esant didelei jų

nomenklatūrai ir vidutiniam partijos dydžiui. Medžiagų pjaustymo nuolatinės veikos arba

impulsiniu lazeriu operacijai būdingos šios savybės. Lazerinis pjovimas nuo kitų pjovimo

būdų (mechaninio, abrazyvinio, plazminio ir kitų) skiriasi tuo, kad lazerio spindulį galima

sufokusuoti į keliolikos mikrometrų spindulių pluoštelį ir gauti siaurą pjūvį. Keičiant

spindulio galios tankumą, pjūvio plotį galima keisti. Medžiagai pjauti reikalingos

spindulio galios tankis siekia 510 ... 610 W/cm2. Lazerinio pjovimo efektyvumui

padidinti į pjovimo zoną pučiamos suslėgtos dujos deguonis, azotas, angliarūgštė,

inertinės dujos.

5. Lazerio ir deguonies pjovimo būdas

Pjaunant metalus, paprastai naudojamas deguonis, o nemetalinėms medžiagoms

pjaustyti deguonį patariama naudoti tik tais atvejais, kai medžiagos degimas padeda

padidinti pjovimo greitį ir tuo pat metu išlaikyti apdirbamos medžiagos savybes pjūvio

zonoje. 7 pav. pateikta principinė lazerio-deguonies pjovimo schema.

7 pav. ruošinio pjovimas lazeriu panaudojant deguonį.

9

8 paveikslo grafike, pateiktas mažaanglio plieno pjovimo greitis, panaudojant lazerio-

deguonies pjovimą.

8 pav. Lazerio pjovimas su deguonimi mažaangliam plienui. Pjovimo greičio

priklausomybė nuo medžiagos storio.

Naudojant 1200W galingumo lazerį, 25mm lakšto storis negali būti daugiau

pjaunamas, netgi esant mažam pjovimo greičiui. Esant 2300W galingumui, bei 15 mm

storiui, lazerio pjovimo greitis siekia tikai 0.5m/min. Taigi lazerio ir deguonies pjovimo

būdas turi ribas.

Pjaustant lakštinę medžiagą, lazerinis pjovimas, palyginti su plazminiu ar dujiniu

pjovimu turi pranašumų: pjūvis gaunamas 4...6 kartus siauresnis, labai geros kokybės,

išvengiama liekamųjų mechaninių deformacijų.

Žemiau esančiame 9 paveikslėlyje, parodytas 10mm storio mažaanglio plieninio

lakšto pjūvis trimis būdais. Pjaunant lazeriu – deguonimi, dujomis, bei plazma. Esant

1500W lazerio galingumui išpjautas lakšto linijos plotis žymiai siauresnis (nėra stipraus

terminio poveikio), paliginus tai su kitomis atliktomis pjovimo technologijomis.

10

9 pav. 10mm storio mažaanglio plieninio lakšto pjūvis trimis būdais.

Metalai pjaustomi nuolatinės veikos dujiniais CO2 lazeriais, kurių naudingumo

koeficientas yra 15...20%. Be to, jų spinduliuojamo šviesos srauto bangos ilgis λ=10,6μm

ir šitokią spinduliuote sugeria daugelis medžiagų. Tokiais lazeriais metalo plėveles ir

plonalakščius metalus (iki l mm storio) galima pjaustyti tiek su dujomis, tiek be jų. Kai į

pjūvio zoną tiekiamas deguonis, pjaunant plieno arba titano lakštus, metalas dega, o

pjaustant aliuminį arba varį, - lydosi. Metalo lakštų storesnių kaip l mm, pjovimo greitis

ir pjūvio kokybė priklauso nuo dujų srauto parametrų.

Daugelio nemetalinių medžiagų, turinčių savo sudėtyje anglies, degimas

deguonies srovėje neigiamai veikia lazerinio pjūvio kokybę. Šis trukumas pašalinamas

naudojant inertinių dujų arba oro srovę, kurios pagrindinė funkcija - šalinti suirusias

medžiagas iš pjūvio zonos. Dujų slėgis esti l,5...3 atm, o pūtiklio antgalio skylės

skersmuo - iki 5 mm. Atstumas nuo antgalio iki pjaunamos medžiagos paviršiaus

nustatomas ne didesnis už srauto skersmenį. Naudojant dujas galima pjaustyti tokias

sunkiai apdirbamas nemetalines medžiagas kaip asbestas ir berilio keramika.

11

6. Lazerio pjovimas sublimacijos atveju

Pjaunant plonas nemetalines medžiagas, vienas iš pagrindinių pjovimą

apibūdinančių parametrų yra pjūvio plotis, kuris priklauso nuo pjovimo greičio ir

šiluminių fizikinių medžiagos savybių. Pjaustant masyvias nemetalines medžiagas, pjūvio

gylis ir pjovimo našumas priklauso nuo spinduliuotės galios ir pučiamų dujų srauto

parametrų.

Kvarcinį stiklą lazeriu pjauti paprasta ir lengva, nes toks stiklas, veikiamas

koncentruotų lazerio spindulių, yra nejautrus temperatūros pokyčiams, o lazerio spindulio

veikimas pasireiškia silicio oksido sublimacija, esant temperatūrai, artimai stiklo

lydymosi temperatūrai. Todėl šios operacijos metu nesusidaro skysto stiklo, tik šiek tiek

apsilydo pjūvio kraštai, pjūvis būna geros kokybės. Atitinkamai sufokusavus lazerio

spindulį galima pjaustyti storus lakštus gana dideliu tikslumu, pavyzdžiui, kai lazerio

spinduliuotės galia 200 W, o spindulio skersmuo paviršiuje 0,3 mm, 4 mm storio

kvarcinio stiklo pjūvio plotis būna apie l mm. Pjūvį užliejantis išlydytas kvarcas

pašalinamas didinant lazerio galią, mažinant pjovimo greitį ir išpučiant išsilydžiusią masę

iš pjūvio zonos.

10 paveikslėlyje pateiktas grafikas kuriame nurodytas pjovimo greitis

priklausantis nuo medžiagos tipo ir storio, veikiant CO2 , 500W galingumo lazerio

spinduliuotei.

10 pav. CO2 , 500W galingumo lazerio pjovimo greitis, priklausomai nuo medžiagos.

12

Kur kas sudėtingiau paprastą stiklą pjauti lazerio spinduliu. Esant per mažai

galiai arba per dideliam pjovimo greičiui, neužtikrinama kiauro griovelio sublimacija.

Spindulio apšvietimo vietoje atsiranda skysta vonia, todėl susidaro griovelis su apvaliais

kraštais. Tik padidinus lazerio galią arba sumažinus pjovimo greitį gaunamas pjūvis su

suapvalintais kraštais. Siekiant apsaugoti fokusavimo elementų optinius paviršius,

pjovimo metu susidariusį sublimacijos produktų fakelą būtina nupūsti (11 pav.). Pučiant

orą, galima padidinti pjovimo greitį, pavyzdžiui, esant 400 W spinduliuotės galiai, 4 mm

storio stiklas pjaunamas 4 m/min greičiu.

11 pav. lazerio sublimacijos pjovimo procesas

Pjaustant keramines medžiagas impulsiniais lazeriais, apdirbimo našumas

padidėja ir pjūvio kokybė pagerėja naudojant skenuojantįjį spinduliavimą. Šiuo atveju

spinduliui, be pagrindinio poslinkio pjūvio atžvilgiu, dar suteikiamas nedidelės

amplitudės arba tam tikro apskritiminio dažnio papildomas skenuojantysis judesys. Ypač

tai efektyvu, naudojant aukštojo dažnio spinduliuote, pavyzdžiui, silicio nitrido

keramikos pjaustymo našumas padidėja 3...5 kartus.

Technologiniuose procesuose lazeriai efektyviai gali būti panaudojami tik

atsižvelgiant į apdirbamą medžiagą ir jos paviršiaus kokybei keliamus reikalavimus.

Labai svarbu tinkamai pasirinkti lazerio tipą, nes, apdirbant kai kurias medžiagas, turi

reikšmės spindulio bangos ilgis. Taip pat svarbu teisingai pasirinkti į apdirbimo zoną

tiekiamų dujų sudėtį.

13

7. Smulkus pjovimas lazeriu

Smulkus pjovimas lazeriu panaudojamas daugelyje sričių, kaip judančioje

mechanikoje, medicininėje pramonėje ir elektronikoje. Naudojama smulkių, sudėtingų

struktūrų, plonų medžiagų pjovime, kurių storis gali būti ne didesnis kaip 0.5mm.

Šiame medžiagų apdirbime naudojami kaupinamieji, impulsiniai kietakūniai

lazeriai : Nd:YAG ir Nd:VO4 tipo.

1 lentelė. Lazeriu pjaustomų medžiagų panaudojimo sritys

Metalai Stentai, metaliniai prototipai, adatos

medicininiam naudojimui.

Keramika Spausdintinės plokštės

Polimerai Spausdintinės plokštės, etiketės

Puslaidininkiai Puslaidininkiniai komponentai, saulės

elementai

Atliekant polimerų ir puslaidininkiu pjaustymą, temperatūros poveikis tūri būti

mažiausias, nes tai labiausiai nulemia medžiagos kokybę. Tokiam darbui yra parinkti

lazeriai kuriu bangos ilgis (dažnis) sugeneruotas į 532nm arba 355nm dydį. Esant

trumpam bangos ilgiui, medžiaga sugeria didesne energijos dalį ir į mažesnį paviršiaus

plotą, to dėka vykstantis abliacijos procesas yra švarus, bei lazerio pjovimo kokybė yra

aukšta. Be to pasiekiamas daug mažesnis spindulio dydis, dėka to gauname ir mažesnį

pjovimo rėžį, su mažesniu energijos išsklaidymu.

Veikimo principas

Smulkus pjovimas lazeriu, tai pjovimas kuris taikomas mažų dydžių sistemose.

Pjovimas atliekamas ne tolydinių impulsu, bet pasikartojančio laike impulso rėžimu.

Esant impulsiniam rėžimui galime pasiekti aukščiausia spindulio intensyvumą, kartų

sumažinti terminį poveikį visai medžiagai ir išlaikyti ją nepažeista.

14

Kietoms, sunkiai išlydomoms medžiagoms pjaustyti (pavyzdžiui, keramikai,

Kompozicinėms medžiagoms) gali būti naudojami impulsiniai lazeriai, generuojantys

didelės energijos impulsus. Impulsinio pjovimo procese šiluminio poveikio sritis-yra

mažesnė negu naudojant nuolatinės veikos lazerius. Dėl to pjūvio kraštuose nebūna

įtrūkimų. Labai perspektyvus plieno lakštų, medienos, faneros, presuotų medžio drožlių

plokščių, asbestcemenčio, odos, banguoto kartono ir kitų medžiagų pjaustymas lazeriu,

ypač sudėtingu kontūru. Pjaunant lazerio spinduliais medieną, odą, tekstilės medžiagas,

popierių ir kt., į pjovimo sritį reikia pūsti inertines dujas (12 pav.), pavyzdžiui, anglies

dioksidą, azotą, argoną. Tuomet pjūvis esti nedidelio pločio, kuris priklauso ir nuo

medžiagos storio, o pati medžiaga neužsidega.

12 pav. Impulsinio lazerio su pučiamomis dujomis veikimas.

Naudojant impulsinį lazerio spinduliavimą ir atliekant pjovimą, energija

pasiskirsto trumpame laiko intervale. Priklausomai nuo medžiagos ir jos storio, darbo

parametrai gali kisti. Dažniausiai pasitaikantis darbiniai parametrai pateikti 2 lentelėje.

15

2 lentelė. Darbiniai lazerio parametrai įvairioms medžiagoms.

Medžiaga Storis (mm) Impulso galia Pjovimo

greitis(mm/min)

Dažnis

Metalas 0.1-0.5 500W-1kW 50-200 1-5kHz

Keramika 0.3-0.5 1-5kW 25-100 100Hz-1kHz

Polimeras 0.05-0.2 >10kW 100-1,000 10-20kHz

Bendra medžiagos temperatūra pradeda kilti kai yra paveikiama lazerinės

energijos impulso spinduliuotės. Kadangi pjovimas vyksta impulsiniu rėžimu, tai

nusistovi medžiagos pusiausvirumo sąlyga, kuri yra žemesnė negu jos lydymosi

temperatūra.

13 paveikslėlyje pateiktas temperatūros kitimas medžiagoje, veikiant lazerio

impulsui.

13 pav. Medžiagos temperatūrinė priklausomybė nuo lazerinės spinduliuotės impulso,

laiko momentu.

16

8. Stentu pjovimas lazeriu.

Stentas - tai labai plono specialaus metalo vamzdelio formos tinklelis, kuris lyg

karkasas palaiko išsiplėtusią kraujagyslę.

Stentai naudojami siekiant sulėtinti kraujagysles spindžio mažėjimą. Stentavimo

procedūra atliekama po angioplastikos. Naudojamas toks pat zondas, kaip ir

atliekant balioninę angioplastiką.

Į kraujagyslę įvedamas zondas su nepripustu balionėliu ir suspaustu stentu.

Pripučiant balionėlį, stentas išsitempia kol atsiremia į kraujagyslės seneles. Balionėlis

sutraukiamas ir pašalinamas zondas.

Stentas (14pav; 15pav.) yra vienas iš žinomiausiu produktų, kurio smulkus

pjaustymas atliekamas lazeriu. Stentai yra labai mažo dydžio (1.6 mm– 2mm skersmens)

nerūdijančio plieno vamzdeliai, galintis išsiplėsti.

14 pav. Stentas po pjovimo. 1.6 mm skersmuo

15 pav. Išplėstas stentas po poliravimo.

17

9. Polimerinės tekstilės purkštukai. Spinnerets.

Spinaretai yra mikrostruktūriniai verpimo purkštukai, skirti polimeriniai tekstilės

gamybai. Skysta polimerinė masė yra slegiama pro micro dydžio geometrinės formos

antgalį. Polimerinė masė praėjusi pro antgalį po truputi pradeda kietėti (17pav.).

Antgaliai yra sudėtingos geometrinės formos : apskritiminė, trikampio, žvaigždės.

Geometriniu antgalių dydžiai gali būti nuo 100 μm iki 500 μm dydžio. 16 paveikslėlyje

yra pateikta trilinka geometrinė forma, kuri buvo pagaminta su trigubo dažnio (λ = 355

nm) trumpųjų impulsu generatoriumi.

16 pav. Išpjauto purkštuko mikrometrinis dydis.

17 pav. Polimeriniai siūlai išspausti pro “Spinnereta“

18

10. Lanksčiu polimerų plokščiu pjovimas pasinaudojant UV lazerio spinduliuote.Flex Board cutting.

Pasinaudojant dažnio konvertavimu YAG:Nd lazerio infraraudonąją sritį galimepakeisti į ultravioletinę. Priklausomai nuo apdirbamos medžiagos sugerties, atspindžio,lazerio spindulio prasiskverbimo per medžiagą savybių, bus parinkamas ir atitinkamaslazerio dažnis.

Polimerinės medžiagos yra skaidrios artimajai infraraudonajai spinduliuotei, beimatomai spektro zonai, tačiau labai gerai sugeria UV spinduliuotę. 18 paveikslėlyjepateiktas įvairių medžiagų absorbcijos spektras, priklausomai nuo bangos ilgio. Iš šiografiko matome, kad galėtume pjauti polimerinę medžiagą, mes turėtume naudotis tolimainfraraudonąją > (bangos ilgis : 3 μm) ir UV (< 400 nm) spinduliuote. Dažniausiaipolimeru pjovimas atliekamas, naudojant UV spinduliuote ir CO2 lazerį.

18 pav. Medžiagų absorbcijos spektras priklausomai nuo bangos ilgio.

Lanksčių mikroscheminių plokščiu pjovimui iš poliamido pluošto (19 pav.) yranaudojami aukšto atsikartojamo dažnio lazeriai, tai yra Nd:YAG ir Nd:Vanadato, kuriųspinduliuotė yra 355nm bangų ilgyje. Didelio pjovimo greitį turintis lazeriai, netiksumažina gamybos išlaidas bet taip pat ir padidina pjovimo kokybę.

19 pav. „Flex Board“ pjovimas lazeriu.

19

Lanksčios sistemos pilno kontūro kirpimas

Privalumai pjaunant lazeriu Švariai nupjaunamos briaunos, nėra deginimo Ypatingai plonų kontūrų pjovimas Minimalus šiluminis poveikis Įvairių medžiagų storio ir kombinacijos pjovimai Sumontuotų plokščiu atskyrimas Didelio tikslumo pjovimas

20 pav. Daugiasluoksnio kontūro pjovimas.

20

Literatūra

1. Charles L. Caristan, Laser cutting guide for manufacturing, SME, 2004.2. Reinhart Poprawe, Tailored Light 2, Springer, 2011.3. http://www.industrial-lasers.com/articles/print/volume-26/issue- 2/features/fine-

laser-cutting.html4. Medžiagų pjaustymo modernus būdai projektai, mokymo modulis,

www.pmmc.lt/get.php?f.367.5. http://www.chinafdy.com/imageRepository/23a78084-dd9e-4552-89e6-

8a553f270870.jpg6. http://www.designforlasermanufacture.com/assets/OxLASspinneret.jpg7. http://www.lasermicronics.com/_mediafiles/18.pdf8. http://www.messergroup.cn/info/down/Laserschneiden_en.pdf9. http://www.designforlasermanufacture.com/assets/Lasag_Laser-in-Medical-

Industry.pdf