01 Introduktion.
Siden introduktionen i 1960'erne har laserteknologien hurtigt udviklet sig til et nøgleværktøj i industriel fremstilling på grund af dens høje energitæthed, gode retningsbestemmelse og kontrollerbarhed. Sammenlignet med traditionelle mekaniske bearbejdningsmetoder har laserbearbejdning de væsentlige fordele ved ikke-kontakt, høj præcision, høj grad af automatisering osv. Det er meget udbredt i industriel fremstilling såsom materialeskæring, svejsning, mærkning, boring og additiv fremstilling. I henhold til typen af laser og dens procesegenskaber er industriel laserbehandling hovedsageligt opdelt i tre kategorier: laserskæring, lasersvejsning og laseradditiv fremstilling, som hver har sin egen unikke mekanisme og anvendelsesområde.
02Laserskæring
Figur 1. Skematisk laserskæring
Laserskæring er en af de mest modne industrielle laserapplikationer, der anvender en høj-laserstråle til at smelte og fordampe materialet og med en hjælpegas til at blæse slaggen væk, for at opnå høj effektivitet og præcisionsskæring. CO₂-laser- og fiberlaser er i øjeblikket det almindelige udstyr til kulstofstål, rustfrit stål, aluminiumslegeringer og andre materialer. i den mellemstore-tynde pladeskæring. Fordelene ved denne teknologi ligger i den smalle skærespalte, lille varme-påvirkede zone, intet behov for forme og hurtig ændring af forarbejdningsvej, især velegnet til bilfremstilling, metalpladeforarbejdning og rumfart og andre krævende industrier.
(1) I bilfremstilling bruges laserskæring til at fremstille en lang række komponenter fra karrosseripaneler til motorer. For eksempel bruges fiberlasere til at skære høj-ståldele med høj præcision, hvilket resulterer i lettere vægte.
(2) Luftfartsindustrien drager også fordel af laserskæringsteknologi, især i produktionen af komplekse komponenter fremstillet af avancerede materialer såsom titanium og kompositter. For eksempel kan ultrahurtige lasere bruges til at skære titaniumkomponenter med komplekse former, mens de minimerer termisk skade og sikrer komponentens strukturelle integritet, hvilket væsentligt forbedrer ydeevnen og sikkerheden af komponenter til rumfart.
03 Lasersvejsning
Lasersvejsning er afhængig af en laserstråle til at smelte metalmaterialer ved høj hastighed for at realisere forbindelsen, med egenskaberne stor fusionsdybde, høj hastighed og lav varmetilførsel. Almindelige svejsetilstande omfatter kontinuerlig lasersvejsning og pulserende lasersvejsning, som er velegnede til præcisionssvejsning af tynde plader og dybe svejsningsscenarier. Sammenlignet med buesvejsning har lasersvejsninger høj styrke og lav deformation og er velegnede til batteripakning, svejsning af rustfrit stål og fremstilling af kernekraftstrukturkomponenter og andre områder. Især inden for batterifremstilling er lasersvejsning blevet den almindelige forbindelsesmetode.
(1) I bilindustrien bruges lasersvejsning til at forbinde karrosseripaneler, motordele og andre nøglekomponenter. For eksempel bruges fiberlasere til at svejse høj-ståldele med høj præcision, hvilket resulterer i stærke og holdbare samlinger.
(2) Elektronikindustrien I elektronikindustrien bruges lasersvejsning til at sammenføje små og sarte komponenter med høj præcision. For eksempel bruges diodelasere til at svejse battericeller i lithium-ion-batterier for at sikre pålideligheden af elektriske forbindelser.
(3) I rumfartsindustrien bruger Boeing 787 Dreamliner en lasersvejseproces til at forbinde titanlegeringer til kompositmaterialer, hvilket dramatisk reducerer antallet af nitter, sænker vægten af skroget og forbedrer brændstofeffektiviteten.
04 Fremstilling af laseradditiv
(1) Inden for bilfremstilling er titanlegeringsdelene i Ferrari F1-bilen fremstillet ved hjælp af laseradditiv fremstillingsteknologi, som forbedrer delenes varmemodstand og styrke og optimerer bilens aerodynamiske design.
(2) Medicinsk industri I den medicinske industri bruges laser-baseret additiv fremstilling til at fremstille skræddersyede implantater og proteser.
(3) I rumfartsindustrien bruges laser-baseret additiv fremstilling til at producere komplekse komponenter såsom turbinevinger og brændstofdyser.
05 Konklusion
Laserteknologi, som en vigtig støtte til avanceret fremstilling, udvider sine industrielle anvendelsesgrænser. I øjeblikket udvikler laserbehandling sig også i retning af højere effekt, højere præcision og fler-proceskomposit, såsom laser-buesvejsning, laser ultra-hurtig mikrobearbejdning og intelligent laserovervågningssystem. I fremtiden, med den kontinuerlige promovering af høj-halvlederlasere, intelligente kontrolsystemer og grønne produktionskoncepter, vil laserbehandling fortsat spille en nøglerolle inden for intelligent fremstilling, personaliserede produkter og ekstrem materialebehandling og andre områder.