01 Giriş.
Lazer teknolojisi, 1960'larda piyasaya sürülmesinden bu yana, yüksek enerji yoğunluğu, iyi yönsellik ve kontrol edilebilirliği nedeniyle endüstriyel üretimde hızla önemli bir araç haline geldi. Geleneksel mekanik işleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, lazer işlemenin temassız, yüksek hassasiyetli, yüksek düzeyde otomasyon vb. gibi önemli avantajları vardır. Lazer işleme, malzeme kesme, kaynak, markalama, delme ve katmanlı imalat gibi endüstriyel imalatta yaygın olarak kullanılır. Lazer türüne ve proses özelliklerine göre, endüstriyel lazer işleme temel olarak üç kategoriye ayrılır: lazer kesim, lazer kaynak ve lazer katkılı imalat; bunların her birinin kendine özgü mekanizması ve uygulama kapsamı vardır.
02Lazer Kesim
Şekil 1. Lazer kesim şeması
Lazer kesim, yüksek verimlilik ve hassas kesim elde etmek için malzemeyi eritmek ve buharlaştırmak için yüksek-güçlü bir lazer ışını ve cürufu uzaklaştırmak için yardımcı bir gaz kullanan en gelişmiş endüstriyel lazer uygulamalarından biridir. CO₂ lazer ve fiber lazer şu anda karbon çeliği, paslanmaz çelik, alüminyum alaşımları ve diğer malzemeler için ana akım ekipmandır. orta-ince plaka kesimi. Bu teknolojinin avantajları, dar kesme yarığı, küçük ısıdan etkilenen bölge, kalıba gerek olmaması ve işleme yolunun hızlı değiştirilmesi, özellikle otomobil üretimi, sac işleme ve havacılık ve diğer zorlu endüstriler için uygun olmasıdır.
(1) Otomotiv üretiminde lazer kesim, gövde panellerinden motorlara kadar çok çeşitli bileşenlerin üretiminde kullanılır. Örneğin, fiber lazerler yüksek-mukavemetli çelik parçaları yüksek hassasiyetle kesmek için kullanılır ve bu da araçların daha hafif olmasını sağlar.
(2) Havacılık ve uzay endüstrisi, özellikle titanyum ve kompozitler gibi gelişmiş malzemelerden yapılan karmaşık bileşenlerin üretiminde lazer kesim teknolojisinden de yararlanmaktadır. Örneğin, ultra hızlı lazerler, termal hasarı en aza indirirken ve bileşenin yapısal bütünlüğünü sağlayarak, havacılık bileşenlerinin performansını ve güvenliğini önemli ölçüde artırırken karmaşık şekilli titanyum bileşenleri kesmek için kullanılabilir.
03 Lazer Kaynak
Lazer kaynağı, büyük füzyon derinliği, yüksek hız ve düşük ısı girişi özelliklerine sahip bağlantıyı gerçekleştirmek için metal malzemeleri yüksek hızda eritmek için bir lazer ışınına dayanır. Yaygın kaynak modları arasında ince plakaların hassas kaynağı ve derin kaynak senaryoları için uygun olan sürekli lazer kaynağı ve darbeli lazer kaynağı bulunur. Ark kaynağıyla karşılaştırıldığında, lazer kaynakları yüksek mukavemete ve düşük deformasyona sahiptir ve güç aküsü paketleme, paslanmaz çelik cihaz kaynağı ve nükleer enerji yapısal bileşenlerinin imalatı ve diğer alanlar için uygundur. Özellikle pil imalatında lazer kaynağı ana bağlantı yöntemi haline geldi.
(1) Otomotiv endüstrisinde, gövde panellerini, motor parçalarını ve diğer önemli bileşenleri bağlamak için lazer kaynağı kullanılır. Örneğin, fiber lazerler yüksek-mukavemetli çelik parçaları yüksek hassasiyetle kaynaklamak için kullanılır, bu da güçlü ve dayanıklı bağlantıların oluşmasını sağlar.
(2) Elektronik endüstrisi Elektronik endüstrisinde, küçük ve hassas bileşenleri yüksek hassasiyetle birleştirmek için lazer kaynağı kullanılır. Örneğin, elektrik bağlantılarının güvenilirliğini sağlamak için lityum-iyon pillerdeki pil hücrelerini kaynaklamak için diyot lazerler kullanılır.
(3) Havacılık ve uzay endüstrisinde, Boeing 787 Dreamliner, titanyum alaşımlarını kompozit malzemelere bağlamak için bir lazer kaynak işlemi kullanarak perçin sayısını önemli ölçüde azaltır, gövde ağırlığını azaltır ve yakıt verimliliğini artırır.
04 Lazer Eklemeli İmalat
(1) Otomotiv üretiminde, Ferrari F1 arabasının titanyum alaşımlı parçaları, parçaların ısı direncini ve sağlamlığını artıran ve arabanın aerodinamik tasarımını optimize eden lazer katkılı üretim teknolojisi kullanılarak üretilir.
(2) Tıp endüstrisi Tıp endüstrisinde, özelleştirilmiş implantlar ve protezler üretmek için lazer-tabanlı eklemeli üretim kullanılmaktadır.
(3) Havacılık ve uzay endüstrisinde, türbin kanatları ve yakıt nozulları gibi karmaşık bileşenleri üretmek için lazer-tabanlı eklemeli imalat kullanılır.
05 Sonuç
Gelişmiş üretim için önemli bir destek olan lazer teknolojisi, endüstriyel uygulama sınırlarını genişletiyor. Şu anda lazer işleme, lazer-ark kompozit kaynağı, lazer ultra-hızlı mikro işleme ve lazer akıllı izleme sistemi gibi daha yüksek güç, daha yüksek hassasiyet ve çoklu-işlemli kompozit yönünde de gelişiyor. Gelecekte, yüksek-güçlü yarı iletken lazerlerin, akıllı kontrol sistemlerinin ve yeşil üretim konseptlerinin sürekli tanıtımıyla birlikte, lazer işleme, akıllı üretim, kişiselleştirilmiş ürünler ve ekstrem malzeme işleme ve diğer alanlarda önemli bir rol oynamaya devam edecektir.