برای ارسال سریع در رسانه های اجتماعی ما مشترک شوید
مقدمه ای بر پردازش لیزری در تولید
فناوری پردازش لیزری توسعه سریعی را تجربه کرده است و به طور گسترده در زمینه های مختلف مانند هوافضا، خودرو، الکترونیک و غیره استفاده می شود. نقش مهمی در بهبود کیفیت محصول، بهره وری نیروی کار و اتوماسیون دارد و در عین حال آلودگی و مصرف مواد را کاهش می دهد (گونگ، 2012).
پردازش لیزری در مواد فلزی و غیرفلزی
کاربرد اولیه پردازش لیزر در دهه گذشته در مواد فلزی از جمله برش، جوشکاری و روکش فلزی بوده است. با این حال، این زمینه در حال گسترش به مواد غیر فلزی مانند منسوجات، شیشه، پلاستیک، پلیمرها و سرامیک است. هر یک از این مواد فرصت‌هایی را در صنایع مختلف باز می‌کنند، اگرچه آنها قبلاً تکنیک‌های پردازش را ایجاد کرده‌اند (Yumoto et al., 2017).
چالش ها و نوآوری ها در پردازش لیزری شیشه
شیشه با کاربردهای گسترده آن در صنایعی مانند خودروسازی، ساخت و ساز و الکترونیک، حوزه قابل توجهی برای پردازش لیزری است. روش‌های سنتی برش شیشه، که شامل آلیاژ سخت یا ابزار الماس است، به دلیل راندمان پایین و لبه‌های ناهموار محدود می‌شوند. در مقابل، برش لیزری جایگزین کارآمدتر و دقیق تری را ارائه می دهد. این امر به ویژه در صنایعی مانند تولید گوشی های هوشمند مشهود است، جایی که برش لیزری برای پوشش لنز دوربین و صفحه نمایش بزرگ استفاده می شود (Ding et al., 2019).
پردازش لیزری انواع شیشه های با ارزش
انواع مختلف شیشه مانند شیشه نوری، شیشه کوارتز و شیشه یاقوت کبود به دلیل ماهیت شکننده خود چالش های منحصر به فردی را ایجاد می کنند. با این حال، تکنیک های لیزری پیشرفته مانند اچ کردن لیزر فمتوثانیه، پردازش دقیق این مواد را ممکن کرده است (سان و فلورس، 2010).
تأثیر طول موج بر فرآیندهای فناوری لیزر
طول موج لیزر به طور قابل توجهی بر فرآیند تأثیر می گذارد، به ویژه برای موادی مانند فولاد ساختاری. لیزرهایی که در نواحی فرابنفش، مرئی، نزدیک و دور مادون قرمز ساطع می‌شوند، برای چگالی توان بحرانی آنها برای ذوب و تبخیر آنالیز شده‌اند (لازوف، آنجلوف، و تیرومنیکس، 2019).
کاربردهای متنوع بر اساس طول موج
انتخاب طول موج لیزر دلخواه نیست، اما به شدت به خواص ماده و نتیجه مطلوب بستگی دارد. به عنوان مثال، لیزرهای UV (با طول موج های کوتاه تر) برای حکاکی دقیق و ریزماشین کاری عالی هستند، زیرا می توانند جزئیات دقیق تری تولید کنند. این آنها را برای صنایع نیمه هادی و میکروالکترونیک ایده آل می کند. در مقابل، لیزرهای مادون قرمز به دلیل قابلیت نفوذ عمیق تر، برای پردازش مواد ضخیم تر کارآمدتر هستند و آنها را برای کاربردهای صنعتی سنگین مناسب می کند. (Majumdar & Manna, 2013). به طور مشابه، لیزرهای سبز که معمولاً در طول موج 532 نانومتر کار می کنند، جایگاه خود را در کاربردهایی پیدا می کنند که به دقت بالا با حداقل تأثیر حرارتی نیاز دارند. آنها به ویژه در میکروالکترونیک برای کارهایی مانند الگوبرداری مدار، در کاربردهای پزشکی برای رویه هایی مانند فتوکواگولاسیون و در بخش انرژی های تجدیدپذیر برای ساخت سلول های خورشیدی موثر هستند. طول موج منحصر به فرد لیزرهای سبز همچنین آنها را برای علامت گذاری و حکاکی مواد مختلف، از جمله پلاستیک و فلز، که کنتراست بالا و حداقل آسیب سطح مورد نظر است، مناسب می کند. این سازگاری لیزرهای سبز بر اهمیت انتخاب طول موج در فناوری لیزر تاکید می کند و نتایج بهینه را برای مواد و کاربردهای خاص تضمین می کند.
اینلیزر سبز 525 نانومترینوع خاصی از فناوری لیزر است که با انتشار نور سبز متمایز آن در طول موج 525 نانومتر مشخص می شود. لیزرهای سبز در این طول موج کاربردهایی در فتوکوآگولاسیون شبکیه پیدا می کنند، جایی که قدرت و دقت بالای آنها مفید است. آنها همچنین به طور بالقوه در پردازش مواد مفید هستند، به ویژه در زمینه هایی که نیاز به پردازش دقیق و حداقل تاثیر حرارتی دارند.توسعه دیودهای لیزر سبز در بستر گان سی صفحه به سمت طول موج های بلندتر در 524-532 نانومتر نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری لیزر است. این توسعه برای برنامه هایی که به ویژگی های طول موج خاصی نیاز دارند، بسیار مهم است
منابع لیزری موج پیوسته و مدل لاک شده
منابع لیزری شبه CW با موج پیوسته (CW) و حالت قفل‌شده در طول موج‌های مختلف مانند مادون قرمز نزدیک (NIR) در 1064 نانومتر، سبز در 532 نانومتر و اشعه ماوراء بنفش (UV) در 355 نانومتر برای سلول‌های خورشیدی گسیلنده انتخابی دوپینگ لیزری در نظر گرفته می‌شوند. طول موج های مختلف پیامدهایی برای سازگاری و کارایی ساخت دارند (Patel et al., 2011).
لیزرهای اگزایمر برای مواد باند پهن
لیزرهای اگزایمر که در طول موج UV کار می‌کنند، برای پردازش مواد با فاصله باند وسیع مانند شیشه و پلیمر تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRP) مناسب هستند و دقت بالا و حداقل تاثیر حرارتی را ارائه می‌دهند (کوبیاشی و همکاران، 2017).
لیزرهای Nd:YAG برای کاربردهای صنعتی
لیزرهای Nd:YAG با قابلیت انطباق خود از نظر تنظیم طول موج، در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شود. توانایی آنها برای کار در هر دو 1064 نانومتر و 532 نانومتر امکان انعطاف پذیری در پردازش مواد مختلف را فراهم می کند. به عنوان مثال، طول موج 1064 نانومتر برای حکاکی عمیق روی فلزات ایده‌آل است، در حالی که طول موج 532 نانومتر حکاکی سطحی با کیفیت بالا را روی پلاستیک‌ها و فلزات پوشش داده شده ارائه می‌کند. (مون و همکاران، 1999).
→ محصولات مرتبط:لیزر حالت جامد پمپ شده با دیود CW با طول موج 1064 نانومتر
جوش لیزری فیبر با قدرت بالا
لیزرهایی با طول موج نزدیک به 1000 نانومتر، با کیفیت پرتو خوب و قدرت بالا، در جوشکاری لیزر سوراخ کلید فلزات استفاده می شود. این لیزرها به طور موثر مواد را تبخیر و ذوب می‌کنند و جوش‌هایی با کیفیت بالا تولید می‌کنند (سالمینن، پییلی و پورتونن، 2010).
ادغام پردازش لیزر با سایر فناوری ها
ادغام پردازش لیزری با سایر فن آوری های تولید مانند روکش و فرز، منجر به سیستم های تولید کارآمدتر و همه کاره تر شده است. این ادغام به ویژه در صنایعی مانند ساخت ابزار و قالب و تعمیر موتور سودمند است (Nowotny et al., 2010).
پردازش لیزری در زمینه های نوظهور
کاربرد فناوری لیزر در زمینه های نوظهور مانند صنایع نیمه هادی، نمایشگر و فیلم نازک گسترش می یابد و قابلیت های جدیدی را ارائه می دهد و خواص مواد، دقت محصول و عملکرد دستگاه را بهبود می بخشد (Hwang et al., 2022).
روندهای آینده در پردازش لیزری
پیشرفت‌های آینده در فناوری پردازش لیزری بر تکنیک‌های ساخت جدید، بهبود کیفیت محصول، مهندسی اجزای چند ماده‌ای یکپارچه و افزایش مزایای اقتصادی و رویه‌ای متمرکز است. این شامل ساخت سریع لیزری سازه‌ها با تخلخل کنترل‌شده، جوشکاری هیبریدی و برش لیزری پروفیل ورق‌های فلزی است (کوکرجا و همکاران، 2013).
فناوری پردازش لیزری با کاربردهای متنوع و نوآوری های مداوم، آینده تولید و پردازش مواد را شکل می دهد. تطبیق پذیری و دقت آن، آن را به ابزاری ضروری در صنایع مختلف تبدیل می کند و مرزهای روش های تولید سنتی را جابجا می کند.
Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019). روش برای تخمین اولیه چگالی توان بحرانی در فرآیندهای فناوری لیزر.محیط زیست. فن آوری ها. منابع. مجموعه مقالات کنفرانس علمی و عملی بین المللی. پیوند
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). ساخت پرسرعت سلول های خورشیدی تابشگر انتخابی دوپینگ لیزری با استفاده از امواج پیوسته 532 نانومتری (CW) و منابع لیزر شبه CW مدل لاک شده.پیوند
کوبایاشی، ام.، کاکیزاکی، ک.، اویزومی، اچ.، میمورا، تی.، فوجیموتو، جی.، و میزوگوچی، اچ. (2017). پردازش لیزرهای پرقدرت DUV برای شیشه و CFRP.پیوند
مون، اچ.، یی، جی.، ری، ی.، چا، بی.، لی، جی.، و کیم، ک.-اس. (1999). دو برابر شدن فرکانس درون حفره کارآمد از لیزر Nd:YAG پمپ جانبی دیودی نوع بازتابنده منتشر با استفاده از کریستال KTP.پیوند
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010). ویژگی های جوشکاری لیزر فیبر با قدرت بالامجموعه مقالات موسسه مهندسین مکانیک، قسمت ج: مجله علوم مهندسی مکانیک، 224، 1019-1029.پیوند
Majumdar, J., & Manna, I. (2013). مقدمه ای بر ساخت مواد به کمک لیزر.پیوند
گونگ، اس. (2012). بررسی ها و کاربردهای فناوری پیشرفته پردازش لیزری.پیوند
یوموتو، جی.، توریزوکا، ک.، و کورودا، آر. (2017). توسعه بستر آزمایشی تولید لیزر و پایگاه داده برای پردازش مواد لیزری.بررسی مهندسی لیزر، 45، 565-570.پیوند
دینگ، ی.، ژو، ی.، پانگ، جی.، یانگ، ال.-ج.، و هونگ، ام. (2019). پیشرفت در فناوری مانیتورینگ درجا برای پردازش لیزری.SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica. پیوند
Sun, H., & Flores, K. (2010). تجزیه و تحلیل ریزساختاری یک شیشه فلزی فله ای مبتنی بر Zr پردازش شده با لیزر.معاملات متالورژی و مواد الف. پیوند
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010). سلول لیزری یکپارچه برای پوشش لیزری و فرز ترکیبی.اتوماسیون مونتاژ، 30(1)، 36-38.پیوند
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013). تکنیک های نوظهور پردازش مواد لیزری برای کاربردهای صنعتی آینده.پیوند
هوانگ، ای.، چوی، جی، و هونگ، اس. (2022). فرآیندهای نوظهور خلاء به کمک لیزر برای تولید بسیار دقیق و با بازده بالا.مقیاس نانو. پیوند
زمان ارسال: ژانویه 18-2024