Lazerinio pjūvio ir graviravimo našumo analizė
Lazerinio pjūvio ir graviravimo technologijos plačiai naudojamos pramonės gamyboje, meninėje kūryboje ir elektronikoje dėl jų didelio tikslumo, efektyvumo ir bekontakčio apdorojimo galimybių. Šiame dokumente pateikiama išsamioji principų, našumo rodiklių, veikiančių veiksnių, taikymo sričių ir lazerinio pjūvio bei graviravimo ateities tendencijų analizė.
Pagrindiniai principai
1. Lazerinis pjūvis
Lazerinis pjūvis naudoja aukštos energijos tankio lazerio spindulį, kad būtų galima ištirpinti, išgarinti arba uždegti medžiagą, tuo tarpu pagalbinis dujų srautas (pvz., deguonis, azotas) pašalina išsilydžiusias liekanas, leidžiant tiksliai atskirti medžiagą.
2. Lazero graviravimas
Lazero graviravimas apima lokalų abliaciją arba chemines reakcijas ant medžiagos paviršiaus, kad būtų sukurti nuolatiniai žymės ar raštai. Skirtingai nuo pjūvio, graviravimas paprastai neprakerta medžiagos, bet keičia jos paviršiaus struktūrą ar spalvą.
Ekonominiai Rodikliai
1. Tikslumas
Tikslumo tikslumas: Paprastai ±0,01 mm, aukštos klasės sistemos gali pasiekti ±0,005 mm.
Pakartojimo tikslumas: Paprastai ±0,02 mm nuosekliam partijų apdorojimui.
Minimalus linijos plotis: Priklauso nuo lazerio dėmės dydžio (10–100 µm); ultratrumpi impulsiniai lazeriai leidžia graviruoti mikroninio dydžio.
2. Apdorojimo sparta
Pjūvio sparta: Priklauso nuo medžiagos storio ir lazerio galios (pvz., CO₂ lazeris 1 mm nerūdijančio plieno pjauna 20 m/min).
Graviravimo sparta: Vektorinis graviravimas gali pasiekti 1000 mm/s, o rastrinis graviravimas yra lėtesnis dėl skenavimo metodų.
3. Medžiagos suderinamumas
| Medžiaga | Lazerio tipas | Veikimas |
| Metalai (nepriklausantis nuo rūdžių, Al, Cu) | Pluoštolazeris, didelės galios CO₂ | Aukštos tikslumo pjaustomosios, oksidacijos pagalba graviravimas |
| Nemetalai (medis, akrilas, odos) | CO₂ lazeris (10,6 µm) | Lygios pjaustomosios, detalesnis graviravimas |
| Kompozitai (PCB, anglies pluoštas) | UV lazeris (355 nm) | Minimalus šiluminiu poveikiu paveiktas zona (HAZ), aukštos raiškos graviravimas |
4. Paviršiaus kokybė
Apgipjaustymo krašto šiurkštumas: Paprastai Ra < 10 µm (pluošto lazeriai pasiekia Ra < 5 µm metalams).
Graviravimo gylio valdymas: Reguliuojamas keičiant galią ir įbrėžimų skaičių (±0,01 mm tikslumu).
Pagrindiniai veiksniai
1. Lazerio parametrai
Bangos ilgis: UV (355 nm) smulkiui graviravimui; CO₂ (10,6 µm) nemetalams.
Galios: Didesnė galia padidina greitį, tačiau gali sukelti terminį iškraipymą.
Impulsų dažnis (impulsinės lazeriai): Veikia našumą ir šiluminį poveikio plotą (HAZ).
2. Optinė sistema
Fokusuojanti lęšis: Jungiamojo ilgis nulemia dėmelės dydį ir lauko gylį (trumpesnis jungiamasis ilgis padidina tikslumą).
Spindulio kokybė (M²): Beveik difrakcijos ribotieji spinduliai (M² ≈ 1) suteikia lygesnius pjaustymo kraštus.
3. Proceso optimizavimas
Pagalbos dujos: deguonis padidina pjūvio greitį (bet oksiduoja kraštus); azotas užtikrina švarų pjūvį.
Skenuojimo strategija: rastrinis – didelio ploto graviravimui; vektorinis – kontūrams.
Panaudojimo būdai
1. Pramonės gamyba
Metalo plokščių apdirbimas: automobilių/avialininkystės detalių pjūvis.
Elektronika: FPC (lankstaus PCB) pjūvis, PCB mikrogręžimas.
2. Kūryba ir personalizavimas
Menuo: medžio/akrylo graviravimas, odos ženklinimas.
3D reljefas: grėsiojo tono graviravimas, kad būtų sukurtas gylis.
3. Medicina ir mokslas
Chirurginiai įrankiai: tiksliai supjaustomi nepridėsienio plieno instrumentai.
Mikroapdorojimas: ultragreičio (femtosekundės/pikosekundės) lazeriai mikrostruktūroms.
Ateities tendencijos
1. Didžesnė galia ir našumas: daugiakanalio apdorojimo padidinimas.
2. Protinga automatizacija: dirbtinio intelekto parametrų optimizavimas.
3. Žali lazeriai: energijos taupymo pluošto lazeriai.
4. Ultrataiklių lazerių naudojimas: plėtimasis į medicinos ir puslaidininkių sritis.
Išvada
Lazerio pjūvis ir graviravimas siūlo nepakartojamą tikslumą ir universalumą, todėl jie yra nepakeičiami šiuolaikinoje gamyboje. Lazerio šaltinių, automatizacijos ir proceso valdymo pažanga dar labiau sustiprins jų galimybes ir pritaikymą.
