Prestandaanalys av laserskärning och gravering
Laserskärnings- och graveringsteknologier används allmänt inom industriell tillverkning, konstnärlig skapande och elektronik på grund av sina höga precision, effektivitet och icke-kontaktbearbetningsförmåga. Detta dokument innehåller en detaljerad analys av principerna, prestandamätningar, påverkande faktorer, tillämpningar och framtida trender inom laserskärning och gravering.
Grundläggande principer
1. Laserskärning
Laserskärning använder en laserstråle med hög energitäthet för att smälta, förånga eller antända material, medan en hjälpande gas (t.ex. syre, kväve) blåser bort smält restprodukt, vilket möjliggör exakt materialseparation.
2. Lasergravering
Lasergravyr innebär lokaliserad ablation eller kemiska reaktioner på ett materials yta för att skapa permanenta märken eller mönster. Till skillnad från skärning tränger gravyr vanligtvis inte in i materialet utan förändrar dess ytstruktur eller färg.
Prestationsmätningar
1. Precision
Positionsnoggrannhet: Vanligtvis ±0,01 mm, med högpresterande system som uppnår ±0,005 mm.
Upprepbarhet: Generellt inom ±0,02 mm för konsekvent batchbearbetning.
Minsta linjebredd: Beror på laserfläckens storlek (10–100 µm); ultrahastighetslasrar möjliggör gravering i mikrometerstorlek.
2. Bearbetningshastighet
Skärningshastighet: Beror på materialtjocklek och lasareffekt (t.ex. skär CO₂-lasrar 1 mm rostfritt stål med 20 m/min).
Gravyrhastighet: Vektorgravyr kan nå 1000 mm/s, medan rastergravyr är långsammare på grund av skanningsmetoderna.
3. Materialkompatibilitet
| Material | LaserTyp | Prestanda |
| Metaller (Rostfritt stål, Al, Cu) | Fiberlaser, Hög-effekt CO₂ | Högprecisionsklyvor, oxidationsassisterad gravering |
| Icke-metaller (trä, akryl, läder) | CO₂-laser (10,6 µm) | Jämna skär, detaljerad gravering |
| Kompositer (PCB, kolfiber) | UV-laser (355 nm) | Minimal värmepåverkan (HAZ), högupplöst gravering |
4. Ytkvalitet
Kantskärrohet: Typiskt Ra < 10 µm (fiberlasrar uppnår Ra < 5 µm för metaller).
Graveringsdjupkontroll: Justerbar via effekt och passeringar (±0,01 mm precision).
Nyckelfaktorer som påverkar
1. Laserparametrar
Våglängd: UV (355 nm) för fin graverings; CO₂ (10,6 µm) för icke-metaller.
Effekt: Högre effekt ökar hastigheten men kan orsaka termisk deformation.
Pulsfrekvens (Pulserade lasrar): Påverkar effektivitet och HAZ.
2. Optiskt system
Fokuseringslins: Brännvidden bestämmer fläckstorlek och skärpedjup (korta brännvidder förbättrar precisionen).
Strålkvalitet (M²): Nära diffraktionsbegränsade strålar (M² ≈ 1) ger jämnare snitt.
3. optimering av processer
Assistansgas: Syre ökar hastigheten (men oxiderar kanterna); kväve säkerställer rena snitt.
Skaneringsstrategi: Raster för stora ytor; vektor för konturer.
Tillämpningar
1. Industriell tillverkning
Blechbearbetning: Skärning av komponenter inom bilindustrin/flygindustrin.
Elektronik: Skärning av FPC (flexibla PCB), mikroborrning av PCB.
2. Kreativt & Skräddarsytt
Konstverk: Gravyr i trä/akryl, märkning av läder.
3D-relief: Gråskalegravyr för djup-effekter.
3. Medicinsk utrustning & Forskning
Kirurgiska verktyg: Präcisionsstålverktyg tillverkade med laserskärning.
Mikrobearbetning: Ultrahastighetslasrar (femtosekund/pikosekund) för mikrostrukturer.
Framtida trender
1. Högre effekt & effektivitet: Bearbetning med flera strålar för ökad produktion.
2. Smart automation: AI-drivna parametrar för optimering.
3. Gröna lasrar: Energieffektiva fiberlasrar.
4. Införande av ultralångsamma lasrar: Utvidgning inom medicinska och halvledarbranschen.
Slutsats
Laserskärning och gravering erbjuder oslagbar precision och mångsidlighet, vilket gör dem oumbärliga inom modern tillverkning. Framsteg när det gäller laserkällor, automatisering och processkontroll kommer ytterligare att förbättra deras kapacitet och applikationer.
