Te tapahi taiaho

Ko te tapahi taiaho he hangarau e whakamahi ana i te taiaho ki te whakangote i nga rawa, ka puta he tapa tapahi.Ahakoa e whakamahia ana mo nga tono whakangao ahumahi, kei te whakamahia inaianei e nga kura, nga pakihi iti, nga hoahoanga, me nga kaiwhaiwhai.Ko te tapahi taiaho e mahi ana ma te arahi i te whakaputanga o te taiaho kaha-nui te nuinga o te waa ma te optics.Ko te laser optics me te CNC (te mana rorohiko rorohiko) e whakamahia ana hei whakatika i te kurupae laser ki te rauemi.Ko te laser arumoni mo te tapahi rauemi e whakamahi ana i te punaha whakahaere nekehanga ki te whai i te CNC, G-waehere ranei o te tauira ka tapahia ki runga i te papanga.Ka anga te kurupae taiaho arotahi ki te rauemi, ka rewa, ka wera, ka ngotea, ka puhia atu ranei e te jet hau, [1] ka waiho he tapa me te mutunga o te mata kounga teitei.[2]

I te tau 1965, i whakamahia te miihini tapahi taiaho whakangao tuatahi ki te keri rua i nga mate taimana.I hangaia tenei miihini e te Western Electric Engineering Research Centre.[3]I te tau 1967, na te Ingarangi i timata te tapahi jet oxygen awhina laser mo nga konganuku.[4]I te timatanga o te tekau tau atu i 1970, i whakauruhia tenei hangarau ki te hanga ki te tapahi titanium mo nga tono aerospace.I te wa ano i urutauhia nga laser CO2 ki te tapahi i nga konganuku kore, penei i nga kakano, na te mea, i taua wa, kaore i tino kaha nga laser CO2 ki te wikitoria i te kawe wera o nga konganuku.[5]

Tukanga

Te tapahi taiaho ahumahi o te maitai me nga tohutohu tapahi i whakamaherehia ma te atanga CNC
Ko te kurupae taiaho e aro nui ana ma te whakamahi i te arotahi kounga teitei ki te rohe mahi.Ko te kounga o te kurupae ka pa ki te rahi o te waahi arotahi.Ko te waahanga whaiti o te kurupae arotahi he iti iho i te 0.0125 inihi (0.32 mm) te whanui.I runga i te matotoru o nga rawa, ka taea te whanui o te kerf ki te 0.004 inihi (0.10 mm).[6]Kia taea ai e koe te timata ki te tapahi mai i tetahi waahi ke atu i te taha, ka mahia he wero i mua i ia tapahi.Ko te tikanga o te werohanga he kurupae laser puhoi mana nui e ata hanga ana he kohao i roto i te rawa, ka roa te 5-15 hēkona mo te 0.5-inihi te matotoru (13 mm) he kowiri tira, hei tauira.

Ko nga hihi whakarara o te rama hono mai i te puna laser ka taka ki te awhe i waenga i te 0.06–0.08 inihi (1.5–2.0 mm) te whanui.Ko tenei kurupae ka arohia, ka whakakahahia e te arotahi, te whakaata ranei ki tetahi waahi iti tata ki te 0.001 inihi (0.025 mm) hei hanga i tetahi kurupae laser tino kaha.Kia taea ai te whakaoti pai rawa atu i te wa o te tapahi porohita, me huri te ahunga o te polarization kurupae i a ia e huri haere ana i te taha o tetahi taonga mahi.Mo te tapahi konganuku pepa, ko te roa o te arotahi he 1.5–3 inihi (38–76 mm).[7]

Ko nga painga o te tapahi taiaho i runga i te tapahi miihini he ngawari ake te mahi me te whakaiti i te poke o te mea mahi (i te mea kaore he mata tapahi ka pokea e te rawa, ka whakapoke ranei i te rawa).He pai ake pea te tika, na te mea kaore te kurupae laser e mau i te waa o te mahi.He iti ano te tupono ki te weriweri i nga mea e tapahia ana, i te mea he iti te rohe e pa ana ki te wera o nga punaha laser.[8]Ko etahi rawa he tino uaua, kaore ranei e taea te tapahi ma nga tikanga tuku iho.

Ko te tapahi taiaho mo nga konganuku he pai ake mo te tapahi plasma he tino tika ake [9] me te iti ake o te kaha i te wa e tapahi ana i te whakarewa pepa;engari, kaore e taea e te nuinga o nga laser ahumahi te tapahi i te matotoru whakarewa nui atu ka taea e te plasma.Ko nga miihini laser hou e mahi ana i te kaha teitei ake (6000 Watts, he rereke ki nga miihini tapahi taiaho o mua '1500 watt nga whakatau) kei te tata ki nga miihini plasma i to raatau kaha ki te tapahi i nga rawa matotoru, engari ko te utu whakapaipai o aua miihini he nui ake i tera o te plasma. mihini tapahi kaha ki te tapahi rauemi matotoru penei i te pereti maitai.[10]
Momo

4000 watt CO2 tapahi laser
E toru nga momo matua o te laser e whakamahia ana i te tapahi laser.Ko te laser CO2 e tika ana mo te tapahi, te hoha, me te whakairo.Ko nga laser neodymium (Nd) me te neodymium yttrium-aluminium-garnet (Nd:YAG) he rite te ahua me te rereke anake i te whakamahinga.Ka whakamahia te Nd mo te hoha me te waahi nui o te kaha engari he iti te tukurua.Ka whakamahia te laser Nd:YAG ki nga waahi e hiahiatia ana te mana tino nui, mo te hoha me te whakairo.E rua CO2 me Nd/Nd:YAG lasers e taea te whakamahi mo te fehokotaki'anga.[11]

Ko nga lasers CO2 e "pupuhia" ana ma te whakawhiti i te ia i roto i te ranunga hau (DC-hihiko) me te whakamahi i te kaha o te reo irirangi (RF-hihiko).He hou ake te tikanga RF, kua rongonui ake.I te mea e hiahia ana nga hoahoa DC i nga hiko i roto i te kohao, ka taea e ratou te pa ki te horo irahiko me te whakakikorua i nga rauemi hiko ki runga i nga karaihe me nga whatu.I te mea he hikohiko o waho nga resonators RF kaore ratou e pa ki aua raru.Ka whakamahia nga laser CO2 mo te tapahi ahumahi o te maha o nga taonga tae atu ki te titanium, te kowiri tira, te maitai ngawari, te konumohe, te kirihou, te rakau, te rakau miihini, te wax, nga papanga, me te pepa.Ko nga laser YAG e whakamahia ana mo te tapahi me te tuhi i nga konganuku me nga karaera.[12]

I tua atu i te puna hiko, ka pa te ahua o te rere hau ki te mahi.Ko nga momo rereke noa o nga laser CO2 ko te rere axial tere, te rere axial puhoi, te rere whakawhiti, me te papa.I roto i te resonator rere axial tere, ka tohatohahia te ranunga o te hauhā, te helium me te hauota i te tere tere e te turbine, te pupuhi ranei.Ko nga laser rerenga whakawhiti ka huri i te ranunga hau i te tere iti ake, me te hiahia ki te pupuhi ngawari.He papa hau pateko te papa, te whakamaarama whakamaaramatanga ranei, kaore e hiahiatia he pehanga, he taputapu karaihe ranei, ka taea te penapena mo nga miihini whakakapi me nga taonga karaihe.

Me whakamatao te kaihanga taiaho me nga whatu o waho (tae atu ki te arotahi arotahi).I runga i te rahi o te punaha me te whirihoranga, ka whakawhitia te wera para e te whakamatao, ki te hau ranei.Ko te wai he whakamatao e whakamahia nuitia ana, ka tohatohahia i roto i te punaha whakamahana wera ranei.

Ko te laser microjet he taiaho arataki wai-rere ka honoa he kurupae laser puihi ki roto i te rea wai pehanga iti.Ka whakamahia tenei ki te mahi i nga mahi tapahi laser i te wa e whakamahi ana i te jet wai hei arahi i te kurupae laser, he rite tonu ki te muka whatu, ma te whakaata o roto katoa.Ko nga painga o tenei ko te wai ka tango i nga otaota me te whakamatao i nga taonga.Ko etahi atu painga i runga i te tapahi taiaho "maroke" tuku iho ko te tere dicing teitei, te parallel kerf, me te tapahi omnidirectional.[13]

Ko nga laser fiber he momo laser ahua totoka kei te tipu haere i roto i te umanga tapahi whakarewa.Kaore i rite ki te CO2, ka whakamahia e te hangarau muka he reo whai kiko, he rereke ki te hau, ki te wai ranei.Ko te "taiaho kakano" ka whakaputa i te kurupae laser ka whakanuia ki roto i te muka karaihe.Ma te roangaru o te 1064 nanometers muka lasers ka whakaputa i te rahi o te waahi iti rawa (tae atu ki te 100 nga wa iti ake ki te CO2) he pai mo te tapahi i nga mea whakarewa whakaata.Koinei tetahi o nga tino painga o te Fiber ki te CO2.[14]

Ko nga painga o te tapahi laser muka ko:-

Nga wa tukatuka tere.
He iti ake te whakapaunga hiko me nga pire - na te kaha ake.
He nui ake te ti'aturi me te mahi - kaore he optics hei whakatika, hei tiaro ranei, kaore he rama hei whakakapi.
Te tiaki iti.
Ko te kaha ki te tukatuka i nga mea tino whakaata penei i te parahi me te parahi
He nui ake te hua – he iti ake nga utu whakahaere ka nui ake te utu mo to haumi.[15]

Nga tikanga
He maha nga tikanga rereke mo te tapahi ma te whakamahi i nga laser, me nga momo rereke e whakamahia ana hei tapahi i nga mea rereke.Ko etahi o nga tikanga ko te kohu, te whakarewa me te pupuhi, te pupuhi me te wera, te pakaru o te ahotea waiariki, te tuhi, te tapahi makariri me te wera o te tapahi laser.

Te tapahi kohu
I roto i te tapahi kohukohu ka whakamahana te kurupae arotahi i te mata o te papanga ki te waahi uira ka puta he kohao matua.Ko te kohao matua ka piki ohorere te kaha ki te whakahohonu i te kohao.I te hohonutanga o te poka me te whewhe o nga rawa, ka pakaru te kohu i nga pakitara rewa e pupuhi ana ka puta ki waho ka whakanuia ake te poka.Ko nga mea kore whakarewa penei i te rakau, te waro me nga kirihou whakamaarama ka tapahia ma tenei tikanga.
Ka rewa ka pupuhi
Ko te rewa me te pupuhi, te tapahi whakakotahi ranei ka whakamahia te hau pehanga teitei hei pupuhi i nga mea whakarewa mai i te waahi tapahi, ka tino heke te hiahia hiko.Tuatahi ka whakawerahia te rauemi ki te rewa katahi ka pupuhihia e te jet hau nga mea whakarewa mai i te kerf kia kore ai e piki ake te pāmahana o te rauemi.Ko nga mea ka tapahia ki tenei mahi he konganuku.

Kapiti ahotea wera
Ko nga rawa pakarukaru he tino tairongo ki te whati waiariki, he ahuatanga e whakamahia ana i roto i te pakaru o te ahotea.He kurupae e aro ana ki te mata ka puta te whakamahana rohe me te roha wera.Ka puta he kapiti ka taea te arahi ma te neke i te kurupae.Ka taea te nuku i te kapiti ki te m/s.I te nuinga o te waa ka whakamahia ki te tapahi karaihe.

Mataono puku o te angiangi silicon
Ētahi atu korero: Wafer dicing
Ko te wehenga o nga maramara microelectronic kua rite ki te hanga taputapu semiconductor mai i nga angiangi silicon ka taea te mahi ma te tikanga e kiia nei ko te mahi tiihi puku, e mahi ana me te hiko Nd:YAG laser, ko te roangaru (1064 nm) he pai te urutau ki te hikohiko. te aputa o te hiako (1.11 eV, 1117 nm ranei).

Te tapahi tauhohenga
Ka kiia ano ko te "tahu te tapahi hau laser whakapumau", "te tapahi mura".Ko te tapahi tauhohenga he rite ki te tapahi rama hāora engari me te kurupae taiaho hei puna mura.Ka whakamahia te nuinga mo te tapahi waro maitai i roto i te matotoru neke atu i te 1 mm.Ka taea te whakamahi i tenei tukanga ki te tapahi i nga papa rino tino matotoru me te iti o te mana laser.

Nga whakawhiwhinga me te mutunga o te mata
Ko nga kaitapahi taiaho he tika te tuunga o te 10 micrometers me te tukurua o te 5 micrometers.[tohutoro]

Ko te taratara paerewa ka piki te Rz ki te matotoru o te pepa, engari ka heke ma te kaha taiaho me te tere tapahi.A, no te tapahi iti waro maitai ki te mana taiaho o 800 W, roughness paerewa Rz ko 10 μm mo te matotoru pepa o 1 mm, 20 μm mo 3 mm, me te 25 μm mo 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}}}}
Kei hea: {\displaystyle S=}S= te matotoru rau rino i roto i te mm;{\displaystyle P=}P= hiko taiaho i roto i te kW (etahi kaitapahi laser hou he mana taiaho 4 kW);{\displaystyle V=}V= tere tapahi i roto i nga mita mo ia meneti.[16]

Ka taea e tenei tukanga te pupuri i nga herenga tata, i roto i te 0.001 inihi (0.025 mm).Ko te ahuahanga o te waahanga me te pai o te miihini o te miihini he nui te pa ki te kaha o te manawanui.Ko te mutunga o te mata angamaheni ka puta mai i te tapahi kurupae laser ka awe pea mai i te 125 ki te 250 moroiti-inihi (0.003 mm ki te 0.006 mm).[11]

Nga whirihoranga miihini

Taiaho rere-rua-pallet

Te upoko laser optics rere
E toru nga whirihoranga rereke o nga miihini tapahi taiaho ahumahi: nga mea neke, ranu, me nga punaha optics rere.E tohu ana enei ki te huarahi e nekehia ai te kurupae laser ki runga i nga mea hei tapahi, hei tukatuka ranei.Mo enei mea katoa, ko nga tuaka o te nekehanga e tohuhia ana ko te tuaka X me te Y.Mena ka taea te whakahaere i te upoko tapahi, ka tohua ko te Z-axis.

Moving rauemi lasers i te upoko tapahi pahoho me neke te rauemi i raro i te reira.Ko tenei tikanga e whakarato ana i te tawhiti tonu mai i te miihini laser ki te taputapu mahi me te waahi kotahi hei tango i nga wai tapahi.He iti ake nga optics, engari me neke te taonga mahi.Ko tenei miihini ahua he iti rawa nga optics tuku kurupae, engari he puhoi hoki.

Ka whakaratohia e nga laser hybrid he tepu e neke ana i te tuaka kotahi (te nuinga o te tuaka X) ka neke te upoko ki te tuaka poto (Y).Ko tenei ka nui ake te roa o te ara tuku kurupae atu i te miihini whatu rere, a ka whakaaetia he punaha tuku kurupae ngawari ake.Ma tenei ka iti ake te mate o te hiko i roto i te punaha tuku me te kaha ake mo ia watt atu i nga miihini optics rere.

Ko nga laser optics rere he teepu noho me te upoko tapahi (me te kurupae laser) e neke ana i runga i te taputapu mahi i roto i nga waahanga whakapae e rua.Ko nga kaitapahi whatu rere e pupuri ana i te taonga mahi i te wa e tukatuka ana, a, he maha nga wa kaore e hiahiatia te awhi rauemi.He rite tonu te papatipu neke, no reira karekau e pa te kaha ki te rereke o te rahi o te mea mahi.Ko nga miihini whakaata rere te momo tere, he pai ki te tapahi i nga mea mahi angiangi.[17]

Me whakamahi nga miihini whatu rere ki te whai whakaaro ki te rereke o te roa o te kurupae mai i te mara tata (tata ki te resonator) tapahi ki te mara tawhiti (mamao atu i te resonator) tapahi.Ko nga tikanga noa mo te whakahaere i tenei ko te whakakotahitanga, te optics urutau, te whakamahi ranei i te tuaka roa kurupae.

 
Ka taea hoki e nga miihini tuaka rima me te ono te tapahi i nga taputapu mahi.I tua atu, he maha nga tikanga mo te whakatikatika i te kurupae laser ki tetahi waahanga mahi, te pupuri i te tawhiti arotahi tika me te aukati nozzle, etc.

Te pupuhi
Ko nga laser pupuhi e whakarato ana i te pupuhi kaha-kaha mo te wa poto he tino whai hua i roto i etahi tikanga tapahi laser, ina koa mo te werohanga, ka hiahiatia ranei he kohao iti rawa, he iti rawa te tere tapahi, mai i te mea ka whakamahia he kurupae laser tonu, ka tae te wera ki te rewa te wahi katoa e tapahia ana.

Ko te nuinga o nga lasers ahumahi he kaha ki te pupuhi, ki te tapahi ranei i te CW (ngaru tonu) i raro i te mana o te kaupapa NC (mana tau).

Ka whakamahia e nga laser pulse takirua he raupapa o nga takirua takirua hei whakapai ake i te tere tango rauemi me te kounga o te kohao.Ko te tikanga, ko te putere tuatahi ka tango i nga rawa mai i te mata, ko te tuarua ka aukati i te ejecta ki te piri ki te taha o te rua, ka tapahia ranei.[18]

Kohi hiko
Ko te kino nui o te tapahi laser ko te kaha o te kaha.Ko te kaha o te taiaho ahumahi mai i te 5% ki te 45%.[19]Ko te kohi hiko me te kaha o tetahi laser ka rereke i runga i te mana whakaputa me nga tawhā whakahaere.Ka whakawhirinaki tenei ki te momo laser me te pai o te rite o te laser ki te mahi kei a koe.Ko te nui o te mana tapahi taiaho e hiahiatia ana, e kiia nei ko te whakauru wera, mo tetahi mahi ka whakawhirinaki ki te momo rauemi, te matotoru, te tukanga (reactive/inert) i whakamahia, me te reiti tapahi e hiahiatia ana.