Einführung in die Laserbearbeitung
Die Laserbehandlung umfasst eine Reihe von Vorgängen, bei denen Laserstrahlen verwendet werden, um Material zu entfernen und das Material zu verbinden oder auf irgendeine Weise zu behandeln. Laser erzeugen intensive, hochkollimiertes Licht, das große Energiemengen auf einen kleinen Bereich übertragen kann, das sich ideal zum Schneiden eignet, Schweißen, Bohren, Markierung, und Wärmebehandlung.
Zu den gebräuchlichsten Laserbearbeitungstechniken gehören::
– Laser schneiden
– Laserschweißen
– Laserbohren
– Lasermarkierung
– Laser-Wärmebehandlung
Laser schneiden
Laserschneiden nutzt einen Laserstrahl, der zum Verdampfen von Material verwendet wird, um Eigenschaften wie Muster und Geometrien zu erzeugen.
Zu den Vorteilen des Laserschneidens gehören::
– Hohe Präzision – Der Laser kann Bilder mit einer Dicke von bis zu schneiden 0. 001 Zoll. Dies ermöglicht die Erstellung komplexer zweidimensionaler und dreidimensionaler Formen.
– Geringe Schmutzbildung – Das Laserschneiden ist sehr sauber, und nur eine winzige Menge des Materials wird als Wolke ausgestoßen. Die Schnittkante erfordert nur sehr wenig Nachbearbeitung.
– Vielseitig – Laser können in Stoffen und anderen weichen Materialien eingesetzt werden, sowie Metalle und Keramik.
Es wird zum Schneiden von Metallteilen für die Luft- und Raumfahrt verwendet, Automobil, und sogar medizinische Bereiche. Es wird auch zum Schneiden von Stoffen verwendet, Holz, Kunststoffe, und viele Dinge, die aus diesen Stoffen hergestellt werden. Es gibt zwei herkömmliche Laserschneidverfahren: Schmelzschneiden, wo der Laser das Material schmilzt, und Brennschneiden, wo der Laser das Material zum Brennen bringt.
Laserschweißen
Beim Laserschweißen handelt es sich um einen Prozess, bei dem Wärme und Energie in Form eines Lasers zum Verschmelzen von Metallen oder Thermoplasten eingesetzt werden.
Im Vergleich zu herkömmlichen Schweißmethoden, Laserschweißen bietet diese Vorteile:
– Weniger Wärme – Das Licht wird gebündelt und somit wird auch die erzeugte Wärme gebündelt. Es entsteht weniger Wärme.
– Schnellere Schweißgeschwindigkeiten – Laserschweißungen werden schneller durchgeführt als die üblichen Schweißverfahren.
– Bessere Siegelfestigkeit und Leckagebeständigkeit – Laserschweißen minimiert die Porosität.
Es gibt zwei Haupttypen von Laserschweißverfahren:
– Konduktionsschweißen – Der Laserstrahl verbindet die Oberflächen auf ihre Schweißtemperatur.
– Stichlochschweißen – Der Laserpunkt schmilzt ein Loch in die Metalle und verdampft ein tieferes Loch in die Metalle. Dadurch kommen die Ränder des Lochs miteinander in Kontakt.
Laserschweißen wird in Branchen wie der Automobilindustrie eingesetzt, medizinisch, Elektronik, und Luft- und Raumfahrtindustrie. Es kann Stahl verbinden, Aluminium, Titan, Kunststoffe, und viele andere. Normalerweise, Ingenieure wissen, wie sie je nach Art der Schweißverbindungen und Grundmaterialien die richtigen Schweißtechniken auswählen.
Laserbohren
Beim Laserbohren handelt es sich um einen Prozess, bei dem Laserstrahlen eingesetzt werden, um kleine und präzise Löcher in Materialien wie Metalle zu bohren, Keramik, Verbundwerkstoffe, und Diamanten. Im Vergleich zum mechanischen Bohren, Laserbohren bietet Vorteile wie:
– Genauer – Ein Laserbohrer kann Löcher mit einem Durchmesser zwischen 10 und 10 mm bohren 20-50 Mikrometer. Mechanische Bits sind auf etwa begrenzt 500 Mikrometer.
– Größere Verhältnisse von Länge zu Durchmesser – Laserstrahlen können Löcher mit einem größeren Seitenverhältnis erzeugen.
– Der Laserstrahl nutzt sich nicht ab – im Gegensatz zu herkömmlichen Bohrern, bei denen die Bohrer durch häufigen Gebrauch mit der Zeit verschleißen.
Laserbohren ist hilfreich bei der Herstellung kleiner Kraftstoffeinspritzöffnungen in Automobilteilen, Kühlkanäle in Turbinenschaufeln, und Löcher in Leiterplatten. Die gepulsten Laser schmelzen das Material und erzeugen tiefe Löcher im Werkstück. Dabei wird das unerwünschte Material mittels Gasdruck aus dem Loch ausgetrieben.
Lasermarkierung
Laserbeschriftungssysteme verwenden zur Herstellung spezielle Laserköpfe, gravieren, oder verschiedene Designs und Buchstaben durch Wärmebehandlung in unterschiedliche Materialien umwandeln.
Einige Vorteile der Lasermarkierung sind:
– Permanente Markierung – Sie verwenden Laser, um das Material zu gravieren, Bildung dauerhafter und eindeutiger Identifikationscodes, Logos, und Bilder.
– Geschwindigkeit – Laserköpfe markieren schneller als mechanische Gravur oder Tintenstrahldruck.
– Breite Anwendbarkeit – Die Lasermarkierung auf Metallen ist schnell möglich, Kunststoffe, Gummi, Glas, Holz, und viele andere Materialien.
Durch die Lasermarkierung erhalten Sie eindeutige Nummern und Seriennummern, Logos, Text, 2D-Barcodes, und Quick Response- oder QR-Codes. Es wird in der Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt, Automobile, Elektronik, Medizintechnik, Militärtechnik, und Verpackung. Farbwechselmarkierung, Wärmebehandlung, Schneiden, und Gravur sind einige der Methoden, die bei der Lasermarkierung häufig eingesetzt werden.
Laser-Wärmebehandlung
Bei der Laserwärmebehandlung werden Materialien mithilfe eines Lasers selektiv in einem bestimmten Muster erhitzt, um sie zu härten oder zu erweichen.
Zu den Vorteilen gehören::
– Selektive Koagulation – Laser zielen gezielt auf Bereiche ab, die einer Behandlung bedürfen, ohne dass das gesamte Bauteil erhitzt werden muss.
– Verzerrungsreduzierung – Da der Ofen lokalisiert ist, Teileverzug wird minimiert, anders als bei herkömmlichen Wärmebehandlungsöfen.
– Höhere Härte – Die Wärmebehandlung durch Lasersteuerung des Erhitzens und Abkühlens erhöht und verbessert die Härte und die Verschleißeigenschaften.
Die Flash-Oberflächenhärtung wird durch Laserwärmebehandlung ermöglicht und kann bei empfindlichen und komplizierten Teilen eingesetzt werden. Sie schreiben und liefern einzigartige, abgestufte Kompositionen. Zu den häufigsten Laser-Wärmebehandlungsprozessen gehört das Härten, Temperierung, Glühen, und Oberflächenbeschichtung.
Abschluss
Bei der Laserbearbeitung werden hochenergetische Laserstrahlen eingesetzt, um Vorgänge wie das Schneiden durchzuführen, Schweißen, Bohren, Markierung, Gravur, und Wärmebehandlung von Materialien. Fortschrittliche Laserfertigungstechnologien helfen bei der Herstellung neuer Designs und verbesserter Eigenschaften in verschiedenen Bereichen. Zukünftige Entwicklungen bei Hochleistungs-Industrielasern und Bearbeitungstechniken werden die Qualität verbessern, Fähigkeit, und Produktivität in der Zukunft.