Лазерлердің өнеркәсіпте қолданылуы
Кіріспе: 1960 жылдары пайда болғаннан бері лазерлік технология жоғары энергия тығыздығы, тамаша бағыттылығы және басқарылуының арқасында өнеркәсіптік өндірісте маңызды құралға айналды. Дәстүрлі механикалық өңдеу әдістерімен салыстырғанда, лазерлік өңдеу жанаспайтын жұмыс, жоғары дәлдік және жоғары автоматтандыру сияқты айқын артықшылықтарға ие және материалды кесу, дәнекерлеу, белгілеу, бұрғылау және қоспа өндірісін қоса алғанда, өнеркәсіптік өндіріс процестерінде кеңінен қолданылады. Лазер түрлері мен олардың технологиялық сипаттамаларына сүйене отырып, өнеркәсіптік лазерлік өңдеу негізінен үш түрге бөлінеді: лазерлік кесу, лазерлік дәнекерлеу және лазерлік қоспа өндірісі, әрқайсысының өзіндік жұмыс механизмдері мен қолдану аясы бар.
Лазермен кесу
Лазерлік кесу - өнеркәсіптік лазерлік қолданудың ең жетілген салаларының бірі. Ол материалдарды балқыту және буландыру үшін жоғары қуатты лазер сәулелерін пайдаланады және балқытылған шлактарды үрлеу үшін қосалқы газдармен бірлесіп, тиімді және дәл кесуге қол жеткізеді. Қазіргі уақытта CO₂ лазерлері мен талшықты лазерлер көміртекті болаттан, тот баспайтын болаттан, алюминий қорытпасынан және басқа материалдардан жасалған орташа және жұқа пластиналарды кесуге жарамды негізгі жабдық болып табылады. Бұл технология тар керфпен, кішкентай жылу әсер ететін аймақпен, қалыптардың қажеттілігінің болмауымен және өңдеу жолдарының тез ауысуымен сипатталады, бұл оны автомобиль өндірісі, металл парақтарын өңдеу және аэроғарыш сияқты жоғары сұранысқа ие салаларға ерекше қолдануға мүмкіндік береді.
(1) Автокөлік өндірісінде лазерлік кесу кузов панельдерінен бастап қозғалтқыштарға дейінгі әртүрлі компоненттерді өндіру үшін қолданылады. Мысалы, талшықты лазерлер жоғары беріктіктегі болат бөлшектерін жоғары дәлдікпен кесу үшін қолданылады, осылайша автомобильдердің жеңіл дизайнын жүзеге асырады.
(2) Аэроғарыш өнеркәсібі лазерлік кесу технологиясынан, әсіресе титан және композиттік материалдар сияқты озық материалдардан жасалған күрделі компоненттерді өндіруде де пайда көреді. Мысалы, аса жылдам лазерлерді термиялық зақымдануды азайта отырып, компоненттердің құрылымдық тұтастығын қамтамасыз ете отырып және аэроғарыштық бөлшектердің өнімділігі мен қауіпсіздігін айтарлықтай жақсарта отырып, күрделі пішінді титан қорытпасының компоненттерін кесу үшін пайдалануға болады.
Лазерлік дәнекерлеу
Лазерлік дәнекерлеу металл материалдарды тез балқыту үшін лазер сәулелерін пайдалану арқылы материалдарды біріктіруге қол жеткізеді, бұл терең ену, жоғары жылдамдық және төмен жылу шығынын қамтамасыз етеді. Жалпы дәнекерлеу режимдеріне үздіксіз лазерлік дәнекерлеу және импульсті лазерлік дәнекерлеу жатады, олар жұқа пластиналарды дәл дәнекерлеуге және терең ену дәнекерлеу сценарийлеріне жарамды. Доғалық дәнекерлеумен салыстырғанда, лазерлік дәнекерлеу жоғары беріктікке және минималды деформацияға ие дәнекерлеулерді жасайды және қуат батареяларын орау, тот баспайтын болаттан жасалған компоненттерді дәнекерлеу және ядролық энергетикалық құрылымдық бөлшектерді өндіру сияқты салаларда қолданылады. Әсіресе батарея өндірісінде лазерлік дәнекерлеу негізгі қосылу әдісіне айналды.
(1) Автокөлік өнеркәсібінде лазерлік дәнекерлеу кузов панельдерін, қозғалтқыш компоненттерін және басқа да негізгі бөлшектерді біріктіру үшін қолданылады. Мысалы, талшықты лазерлер берік және берік қосылыстарды қалыптастыра отырып, жоғары беріктіктегі болат компоненттерін жоғары дәлдікпен дәнекерлеу үшін қолданылады.
(2) Электроника өнеркәсібінде лазерлік дәнекерлеу ұсақ және нәзік компоненттерді жоғары дәлдікпен қосу үшін қолданылады. Мысалы, диодты лазерлер литий-ионды батареялардағы батарея ұяшықтарын дәнекерлеу үшін қолданылады, бұл электр қосылыстарының сенімділігін қамтамасыз етеді.
(3) Аэроғарыш өнеркәсібінде Boeing 787 Dreamliner титан қорытпалары мен композиттік материалдарды біріктіру үшін лазерлік дәнекерлеу технологиясын қолданады, бұл шегелер санын айтарлықтай азайтады, фюзеляж салмағын төмендетеді және отын тиімділігін арттырады.
Лазерлік қоспалар өндірісі
Лазерлік аддитивті өндіріс (атап айтқанда, лазерлік 3D басып шығару) ұнтақты немесе сым материалдарды қабат-қабат балқыту арқылы күрделі құрылымдарды қабат-қабат тұндыруды жүзеге асырады, бұл өндіріс әдістерін «азайту өндірісінен» «аддитивті өндіріске» өзгертуді білдіреді.Лазер негізіндегі қоспа өндірісінің процестеріСелективті лазерлік балқыту (SLM) және тікелей металды тұндыру (DMD) сияқты әдістер жоғары дәлдікпен және жоғары беріктікпен күрделі металл компоненттерін өндіруге қабілетті. Дәстүрлі өңдеумен салыстырғанда, лазерлік қоспа өндірісі материалдың беріктігін сақтай отырып, күрделі құрылымдардың интеграцияланған пішіндеуін және жеңіл дизайнын жүзеге асыра алады.
(1) Автокөлік өндірісінде Ferrari F1 жарыс көліктерінің титан қорытпасынан жасалған компоненттері лазерлік қоспа өндіріс технологиясын қолдану арқылы жасалады, бұл бөлшектердің ыстыққа төзімділігі мен беріктігін арттырады және жарыс көліктерінің аэродинамикалық дизайнын оңтайландырады.
(2) Медицина саласында лазерлік аддитивті өндіріс арнайы имплантаттар мен протездерді өндіру үшін қолданылады.
(3) Аэроғарыш өнеркәсібінде лазерлік аддитивті өндіріс турбина қалақтары мен отын форсункалары сияқты күрделі компоненттерді өндіруге қолданылады.
Қорытынды
Озық өндірістің маңызды тірегі ретінде лазерлік технология өнеркәсіптік қолдану шекараларын үнемі кеңейтіп келеді. Қазіргі уақытта лазерлік өңдеу де жоғары қуаттылыққа, жоғары дәлдікке және көп процесті будандастыруға қарай дамып келеді, мысалылазерлік доғалы гибридті дәнекерлеу, аса жылдам лазерлік микроөңдеу және лазерлік интеллектуалды бақылау жүйелері. Болашақта жоғары қуатты жартылай өткізгіш лазерлердің, интеллектуалды басқару жүйелерінің және жасыл өндіріс тұжырымдамаларының үздіксіз дамуымен лазерлік өңдеу интеллектуалды өндіріс, жекелендірілген өнімдер және экстремалды материалдарды өңдеу сияқты салаларда маңызды рөл атқара береді.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 7 қаңтар
