referatas. lazerinės technologijos taikymas ruošinių pakustymo operacijose
TRANSCRIPT
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