Мікралазерная апрацоўчая машына з гідраабразіўным навядзеннем

Мікралазерная апрацоўчая машына з гідраабразіўным кіраваннем, малюнак

Кароткае апісанне:

Паколькі вытворчасць працягвае патрабаваць больш высокай дакладнасці і прадукцыйнасці, тэхналогія лазернай апрацоўкі з водным струменем (WJGL) набірае абароты як у галіне інжынернага ўкаранення, так і на рынку. У такіх высокакласных сектарах, як аэракасмічная прамысловасць, электроніка, медыцынскія прыборы і аўтамабілі, прад'яўляюцца строгія патрабаванні да дакладнасці памераў, цэласнасці краёў, кантролю зоны цеплавога ўздзеяння (HAZ) і захавання ўласцівасцей матэрыялу. Традыцыйныя працэсы — механічная апрацоўка, тэрмічная рэзка і стандартная лазерная апрацоўка — часта сутыкаюцца з празмерным цеплавым уздзеяннем, мікратрэшчынамі і абмежаванай сумяшчальнасцю з высокаадбівальнымі або цеплаадчувальнымі матэрыяламі.

Дашліце нам ліст

Асаблівасці

Падрабязная дыяграма

Уводзіны

Паколькі вытворчасць працягвае патрабаваць большай дакладнасці і прадукцыйнасці,лазер з водным струменем (WJGL)Тэхналогія набірае абароты як у галіне ўкаранення ў інжынерыю, так і ў галіне развіцця рынку. У такіх высокакласных сектарах, як аэракасмічная прамысловасць, электроніка, медыцынскія прыборы і аўтамабілі, прад'яўляюцца строгія патрабаванні да дакладнасці памераў, цэласнасці краёў, кантролю зоны цеплавога ўздзеяння (ЗТВ) і захавання ўласцівасцей матэрыялу. Традыцыйныя працэсы — механічная апрацоўка, тэрмічная рэзка і стандартная лазерная апрацоўка — часта сутыкаюцца з празмерным цеплавым уздзеяннем, мікратрэшчынамі і абмежаванай сумяшчальнасцю з высокаадбівальнымі або цеплаадчувальнымі матэрыяламі.

Каб вырашыць гэтыя праблемы, даследчыкі ўкаранілі ў лазерны працэс высакахуткасную мікраструмень вады, стварыўшы WJGL. У гэтай канфігурацыі струмень вады адначасова служыцьпрамянёва-кіруючае асяроддзеіэфектыўны астуджальны сродак/асяроддзе для выдалення смецця, паляпшаючы якасць рэзкі і пашыраючы магчымасці прымянення матэрыялаў. Канцэптуальна WJGL — гэта інавацыйны гібрыд традыцыйнай лазернай апрацоўкі і гідраабразіўнай рэзкі, які забяспечвае высокую шчыльнасць энергіі, высокую дакладнасць і значна зніжанае тэрмічнае пашкоджанне — атрыбуты, якія падтрымліваюць шырокі спектр сцэнарыяў дакладнай вытворчасці.

Мікралазерная апрацоўчая машына з гідраабразіўным навядзеннем

Прынцып працы лазера з гідраструменем

Як паказана на мал. 1, цэнтральная канцэпцыя WJGL заключаецца ў перадачы лазернай энергіі праз бесперапынную струмень вады, эфектыўна функцыянуючы як «вадкае аптычнае валакно». У звычайных аптычных валокнах святло накіроўваеццапоўнае ўнутранае адлюстраванне (ПУА)з-за розніцы паказчыкаў праламлення паміж ядром і абалонкай. WJGL выкарыстоўвае той жа механізм уінтэрфейс вада-паветравада мае паказчык праламлення прыблізна1.33, у той час як паветра каля1,00Калі лазер падключаецца да струменя пры адпаведных умовах, TIR абмяжоўвае прамень у тоўшчы вады, забяспечваючы стабільнае распаўсюджванне з нізкай дывергенцыяй у бок зоны апрацоўкі.

Мал. 1 Характарыстыкі апрацоўкі лазера з водным струменем (схема)

Канструкцыя сопла і фарміраванне мікраструменяў

Для эфектыўнага ўключэння лазера ў струмень патрабуецца сопла, здольнае ствараць стабільны, бесперапынны, амаль цыліндрычны мікраструмень, дазваляючы пры гэтым лазеру ўваходзіць пад адпаведным вуглом для падтрымання TIR на мяжы вады і паветра. Паколькі стабільнасць струменя ў значнай ступені вызначае стабільнасць перадачы прамяня і паслядоўнасць факусоўкі, сістэмы WJGL звычайна абапіраюцца на дакладны кантроль вадкасці і старанна распрацаваную геаметрыю соплаў.

На малюнку 2 паказаны тыповыя станы струменяў, якія ствараюцца рознымі тыпамі соплаў (напрыклад, капілярнымі і рознымі канічнымі канструкцыямі). Геаметрыя сопла ўплывае на сцісканне струменя, стабільную даўжыню, развіццё турбулентнасці і эфектыўнасць сувязі, тым самым уплываючы на якасць апрацоўкі і паўтаральнасць.

Вада таксама праяўляе паглынанне і рассейванне, якія залежаць ад даўжыні хвалі. У бачным і блізкім інфрачырвоным дыяпазонах паглынанне адносна нізкае, што спрыяе эфектыўнаму прапусканню. Наадварот, у далёкім інфрачырвоным і ультрафіялетавым дыяпазонах паглынанне павялічваецца, таму большасць рэалізацый WJGL працуюць у дыяпазонах ад бачнага да блізкага інфрачырвонага.

Мал. 2. Структуры соплаў для фарміравання мікраструменяў: (а) схема сціскання; (б) капілярнае сопла; (в) канічнае сопла; (г) верхняе канічнае сопла; (д) ніжняе канічнае сопла

Асноўныя перавагі WJGL

Традыцыйныя спосабы апрацоўкі ўключаюць механічную рэзку, тэрмічную рэзку (напрыклад, плазменную/полымяную) і звычайную лазерную рэзку. Механічная апрацоўка заснавана на кантакце; знос інструмента і сілы рэзання могуць выклікаць мікрапашкоджанні і дэфармацыі, абмяжоўваючы дасягальную дакладнасць і цэласнасць паверхні. Тэрмічная рэзка эфектыўная для тоўстых сячэнняў, але звычайна стварае вялікую зону тэрмічнага разрыву (ЗТВ), рэшткавыя напружанні і мікратрэшчыны, якія зніжаюць механічныя характарыстыкі. Звычайная лазерная апрацоўка, хоць і універсальная, усё ж можа пакутаваць ад адносна вялікай ЗТВ і нестабільнай прадукцыйнасці на высокаадбівальных або цеплаадчувальных матэрыялах.

Як паказана на мал. 3, WJGL выкарыстоўвае ваду ў якасці перадаючага асяроддзя і адначасова астуджальную вадкасць, што значна зніжае зону тэрмічнай ацяплення (HAZ) і падаўляе дэфармацыю і мікратрэшчыны, тым самым паляпшаючы дакладнасць і якасць краю/паверхні (гл. мал. 4). Яго перавагі можна абагульніць наступным чынам:

Нізкае тэрмічнае пашкоджанне і палепшаная якасцьВысокая ўдзельная цеплаёмістасць і бесперапынны паток вады хутка адводзяць цяпло, абмяжоўваючы назапашванне цяпла і дапамагаючы захаваць мікраструктуру і ўласцівасці.
Палепшаная стабільнасць факусоўкі і выкарыстанне энергііУтрыманне ўнутры струменя памяншае рассейванне і страты энергіі ў параўнанні з распаўсюджваннем у вольнай прасторы, што дазваляе дасягнуць больш высокай шчыльнасці энергіі і больш паслядоўнай апрацоўкі — добра падыходзіць для тонкай рэзкі, мікрасвідравання і апрацоўкі складаных геаметрый.
Чысцейшая і бяспечнейшая эксплуатацыяВоднае асяроддзе ўлоўлівае і выдаляе пары, часціцы і смецце, памяншаючы забруджванне паветра і паляпшаючы бяспеку працы.

Мал. 3 Параўнанне паміж традыцыйнай лазернай апрацоўкай і WJGL
Мал. 4 Параўнанне тыповых тэхналогій рэзання і свідравання

Сферы прымянення

1) Аэракасмічная прамысловасць

У аэракасмічных кампанентах часта выкарыстоўваюцца высокапрадукцыйныя матэрыялы, такія як тытанавыя сплавы, сплавы на аснове нікеля, вугляпластык, карбокарбоновая металургія і кераміка, якія складана апрацоўваць, захоўваючы пры гэтым дакладнасць і эфектыўнасць. Дзякуючы высокай шчыльнасці энергіі ў спалучэнні і эфектыўнаму астуджэнню, WJGL дазваляе дакладна рэзаць са зніжанай зонай тэрмаапрацоўкі (HAZ), мінімізуючы дэфармацыю і пагаршэнне ўласцівасцей, а таксама падтрымліваючы надзейнасць дэталяў.

2) Медыцынскія прылады

Вытворчасць медыцынскіх прылад патрабуе выключнай дакладнасці, чысціні і цэласнасці паверхні для такіх прадуктаў, як мінімальна інвазіўныя інструменты, імплантаты і дыягнастычныя/тэрапеўтычныя прылады. Астуджаючы і ачышчаючы зону апрацоўкі патокам вады, WJGL памяншае тэрмічнае пашкоджанне і забруджванне паверхні, паляпшаючы кансістэнцыю і падтрымліваючы біясумяшчальнасць. Гэта таксама дазваляе дакладна вырабляць складаныя геаметрычныя формы для прылад на заказ.

3) Электроніка

У мікраэлектроніцы і вытворчасці паўправаднікоў WJGL шырока выкарыстоўваецца для нарэзкі пласцін, упакоўкі мікрасхем і мікраструктуравання дзякуючы высокай дакладнасці і нізкаму цеплавому ўздзеянню. Вадзяное астуджэнне змяншае пашкоджанні адчувальных кампанентаў, выкліканыя цяплом, павышаючы надзейнасць і стабільнасць прадукцыйнасці.

4) Алмазная апрацоўка

Для апрацоўкі дэталяў з алмазаў і іншых звышцвёрдых матэрыялаў кампанія WJGL прапануе высокадакладную рэзку і свідраванне з нізкім цеплавым уздзеяннем, мінімальным механічным напружаннем, высокай эфектыўнасцю і найвышэйшай якасцю краю/паверхні. У параўнанні з традыцыйнымі механічнымі метадамі і некаторымі лазернымі тэхналогіямі, WJGL часта больш эфектыўны ў захаванні цэласнасці матэрыялу і падаўленні дэфектаў.

Часта задаваныя пытанні па лазерным рэзальнім рэзцы з гідраструменем (WJGL)

1) Што такое лазерная апрацоўка з гідраструменем (WJGL)?

WJGL — гэта метад лазернай апрацоўкі, пры якім лазерны прамень злучаецца з мікраструменем вады. Струмень вады дзейнічае як асяроддзе для накіравання прамяня, так і як астуджальны/выдаляльны сродак, што забяспечвае высокую дакладнасць з памяншэннем тэрмічнага пашкоджання.

2) Як працуе WJGL?

Тэхналогія WJGL абапіраецца на поўнае ўнутранае адлюстраванне на мяжы паміж вадой і паветрам. Паколькі вада і паветра маюць розныя паказчыкі праламлення, лазер можа быць абмежаваны і накіраваны ў слупе вады — падобна «вадкаму аптычнаму валакну» — і стабільна падаваны ў зону апрацоўкі.

3) Чаму WJGL памяншае зону цеплавога ўплыву (HAZ)?

Пастаянна цякучая вада эфектыўна адводзіць цяпло дзякуючы сваёй высокай цеплаёмістасці. Гэта падаўляе назапашванне цяпла, памяншаючы зону цяпла, дэфармацыю і мікратрэшчыны.

4) Якія асноўныя перавагі ў параўнанні з традыцыйнай лазернай апрацоўкай?

Асноўныя перавагі звычайна ўключаюць:

Памяншаныя або адсутныя патрабаванні да перафакусоўкі; падыходзіць для неплоскай/3D-рэзкі
Больш раўнамерныя, паралельныя сценкі прапілу і палепшаная якасць рэзкі
Значна меншы цеплавы ўплыў (меншая зона тэрмічнага ўздзеяння)
Больш чыстая апрацоўка: вада ўлоўлівае часціцы і дапамагае прадухіліць адклад/забруджванне
Менш задзірын: бруя дапамагае выкідваць расплаўлены матэрыял з прапілоўкі

Пра нас

Кампанія XKH спецыялізуецца на распрацоўцы, вытворчасці і продажы высокатэхналагічных матэрыялаў спецыяльнага аптычнага шкла і новых крышталічных матэрыялаў. Наша прадукцыя падыходзіць для аптычнай электронікі, бытавой электронікі і ваеннай прамысловасці. Мы прапануем аптычныя кампаненты з сапфіра, вечкі для лінзаў мабільных тэлефонаў, кераміку, LT, карбід крэмнію SIC, кварц і паўправадніковыя крышталічныя пласціны. Валодаючы кваліфікаванымі ведамі і сучасным абсталяваннем, мы дасягаем поспехаў у апрацоўцы нестандартнай прадукцыі, імкнучыся стаць вядучым высокатэхналагічным прадпрыемствам у галіне оптаэлектронных матэрыялаў.