Ապակու լազերային մշակման ներկայիս վիճակի և ներուժի ուսումնասիրություն

Լազերային արտադրության տեխնոլոգիան վերջին տասնամյակում արագ զարգացում է ապրել, որի հիմնական կիրառությունը մետաղական նյութերի լազերային մշակումն է: Մետաղների լազերային կտրումը, լազերային եռակցումը և լազերային ծածկույթը մետաղների լազերային մշակման ամենակարևոր գործընթացներից են: Այնուամենայնիվ, կոնցենտրացիայի աճին զուգընթաց, լազերային արտադրանքի համասեռացումը լուրջ է դարձել, ինչը սահմանափակում է լազերային շուկայի աճը: Հետևաբար, առաջխաղացման համար լազերային կիրառությունները պետք է ընդլայնվեն նոր նյութերի տիրույթներում: Լազերային կիրառման համար պիտանի ոչ մետաղական նյութերից են գործվածքները, ապակին, պլաստմասսաները, պոլիմերները, կերամիկան և այլն: Յուրաքանչյուր նյութ ներառում է բազմաթիվ արդյունաբերություններ, բայց արդեն գոյություն ունեն հասուն մշակման տեխնիկաներ, ինչը լազերի փոխարինումը դարձնում է դժվարին խնդիր:

Ոչ մետաղական նյութերի ոլորտ մուտք գործելու համար անհրաժեշտ է վերլուծել, թե արդյոք լազերի փոխազդեցությունը նյութի հետ հնարավոր է, և արդյոք կառաջանան անբարենպաստ ռեակցիաներ: Ներկայումս ապակին առանձնանում է որպես մեծ ոլորտ՝ բարձր ավելացված արժեքով և խմբաքանակային լազերային մշակման կիրառությունների ներուժով:

Մեծ տարածք ապակու լազերային կտրման համար

Ապակին կարևոր արդյունաբերական նյութ է, որն օգտագործվում է տարբեր ոլորտներում, ինչպիսիք են ավտոմոբիլային, շինարարական, բժշկական և էլեկտրոնիկական արդյունաբերությունները: Դրա կիրառությունները տատանվում են միկրոմետրեր չափող փոքրածավալ օպտիկական ֆիլտրերից մինչև մեծածավալ ապակե վահանակներ, որոնք օգտագործվում են ավտոմոբիլային կամ շինարարական ոլորտներում:

Ապակին կարելի է դասակարգել որպես օպտիկական ապակի, քվարցային ապակի, միկրոբյուրեղային ապակի, շափյուղային ապակի և այլն: Ապակու էական առանձնահատկությունը դրա փխրունությունն է, ինչը լուրջ մարտահրավերներ է առաջացնում ավանդական մշակման մեթոդների համար: Ավանդական ապակու կտրման մեթոդները սովորաբար օգտագործում են կարծր համաձուլվածքից կամ ադամանդե գործիքներ, որոնց կտրման գործընթացը բաժանված է երկու փուլի: Նախ, ապակու մակերեսին ճաք է առաջանում ադամանդե ծայրով գործիքի կամ կարծր համաձուլվածքից հղկող սկավառակի միջոցով: Երկրորդ, մեխանիկական միջոցներ են կիրառվում ապակին ճաքի գծի երկայնքով բաժանելու համար: Այնուամենայնիվ, այս ավանդական գործընթացներն ունեն ակնհայտ թերություններ: Դրանք համեմատաբար անարդյունավետ են, ինչը հանգեցնում է անհարթ եզրերի, որոնք հաճախ պահանջում են երկրորդային հղկում, և արտադրում են մեծ քանակությամբ բեկորներ և փոշի: Ավելին, ապակե վահանակների մեջտեղում անցքեր բացելու կամ անկանոն ձևեր կտրելու նման աշխատանքների համար ավանդական մեթոդները բավականին մարտահրավեր են: Ահա թե որտեղ են ակնհայտ դառնում լազերային կտրման ապակու առավելությունները: 2022 թվականին Չինաստանի ապակու արդյունաբերության վաճառքի եկամուտը կազմել է մոտավորապես 744.3 միլիարդ յուան: Լազերային կտրման տեխնոլոգիայի ներթափանցման մակարդակը ապակու արդյունաբերությունում դեռևս սկզբնական փուլում է, ինչը ցույց է տալիս լազերային կտրման տեխնոլոգիայի կիրառման զգալի տարածք որպես փոխարինող:

Լազերային ապակու կտրում. բջջային հեռախոսներից սկսած

Ապակու լազերային կտրումը հաճախ օգտագործում է Բեզիեի ֆոկուսացնող գլխիկ՝ ապակու ներսում բարձր հզորության և խտության լազերային ճառագայթներ ստեղծելու համար: Բեզիեի ճառագայթը ապակու ներսում ֆոկուսավորելով՝ այն ակնթարթորեն գոլորշիացնում է նյութը՝ ստեղծելով գոլորշիացման գոտի, որը արագորեն ընդարձակվում է՝ վերին և ստորին մակերեսներին ճաքեր առաջացնելով: Այս ճաքերը կազմում են կտրող հատվածը, որը բաղկացած է անթիվ փոքրիկ ծակոտիներից, որոնք հնարավորություն են տալիս կտրել արտաքին լարվածության ճեղքերի միջով:

Լազերային տեխնոլոգիայի զգալի առաջընթացի հետ մեկտեղ, հզորության մակարդակները նույնպես աճել են: 20 Վտ-ից ավելի հզորությամբ նանովայրկյանային կանաչ լազերը կարող է արդյունավետորեն կտրել ապակին, մինչդեռ 15 Վտ-ից ավելի հզորությամբ պիկովայրկյանային ուլտրամանուշակագույն լազերը հեշտությամբ կտրում է 2 մմ-ից պակաս հաստությամբ ապակին: Կան չինական ձեռնարկություններ, որոնք կարող են կտրել մինչև 17 մմ հաստությամբ ապակի: Լազերային կտրող ապակին առանձնանում է բարձր արդյունավետությամբ: Օրինակ, 3 մմ հաստությամբ ապակու վրա 10 սմ տրամագծով ապակու կտոր կտրելը լազերային կտրմամբ տևում է ընդամենը մոտ 10 վայրկյան՝ համեմատած մեխանիկական դանակներով մի քանի րոպեի հետ: Լազերային կտրող եզրերը հարթ են՝ մինչև 30 մկմ կտրվածքի ճշգրտությամբ, ինչը վերացնում է ընդհանուր արդյունաբերական արտադրանքի համար երկրորդային մշակման անհրաժեշտությունը:

Լազերային ապակու կտրումը համեմատաբար վերջերս է սկսվել, որը սկսվել է մոտ վեց-յոթ տարի առաջ: Բջջային հեռախոսների արտադրության արդյունաբերությունը առաջիններից էր, որն օգտագործում էր լազերային կտրում տեսախցիկների ապակե պատյանների վրա և աճ ապրեց լազերային անտեսանելիության կտրող սարքի ներդրմամբ: Լիաէկրան սմարթֆոնների ժողովրդականության հետ մեկտեղ, մեծ էկրանով ապակե վահանակների ամբողջական լազերային կտրումը զգալիորեն մեծացրել է ապակու մշակման հզորությունը: Լազերային կտրումը տարածված է դարձել բջջային հեռախոսների ապակե բաղադրիչների մշակման մեջ: Այս միտումը հիմնականում պայմանավորված է բջջային հեռախոսների պատյանների ապակու լազերային մշակման ավտոմատացված սարքավորումներով, տեսախցիկների պաշտպանիչ ոսպնյակների լազերային կտրող սարքերով և ապակե հիմքերի լազերային հորատման ինտելեկտուալ սարքավորումներով:

Մեքենայում ամրացվող էլեկտրոնային էկրանի ապակին աստիճանաբար կիրառում է լազերային կտրումը

Մեքենաներին ամրացված էկրանները մեծ քանակությամբ ապակե վահանակներ են սպառում, հատկապես կենտրոնական կառավարման էկրանների, նավիգացիոն համակարգերի, ավտոտնակների տեսախցիկների և այլնի համար: Այսօր շատ նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցներ հագեցած են ինտելեկտուալ համակարգերով և մեծ չափերի կենտրոնական կառավարման էկրաններով: Ինտելեկտուալ համակարգերը դարձել են ստանդարտ ավտոմեքենաներում, մեծ և բազմակի էկրաններով, ինչպես նաև եռաչափ կոր էկրաններով, որոնք աստիճանաբար դառնում են շուկայի հիմնական մասը: Մեքենաներին ամրացված էկրանների ապակե ծածկույթի վահանակները լայնորեն օգտագործվում են իրենց գերազանց բնութագրերի շնորհիվ, և բարձրորակ կոր էկրանային ապակին կարող է ապահովել ավելի կատարյալ փորձառություն ավտոմոբիլային արդյունաբերության համար: Այնուամենայնիվ, ապակու բարձր կարծրությունը և փխրունությունը մարտահրավեր են ներկայացնում մշակման համար:

Մեքենային ամրացվող ապակե էկրանները պահանջում են բարձր ճշգրտություն, և հավաքված կառուցվածքային բաղադրիչների հանդուրժողականությունները շատ փոքր են: Քառակուսի/ձողային էկրանների կտրման ընթացքում մեծ չափսային սխալները կարող են հանգեցնել հավաքման խնդիրների: Ավանդական մշակման մեթոդները ներառում են մի քանի քայլ, ինչպիսիք են անիվային կտրումը, ձեռքով կոտրումը, CNC ձևավորումը և թեքումը, և այլն: Քանի որ դա մեխանիկական մշակում է, այն տառապում է այնպիսի խնդիրներից, ինչպիսիք են ցածր արդյունավետությունը, վատ որակը, ցածր արտադրողականությունը և բարձր արժեքը: Անիվային կտրումից հետո, մեկ մեքենայի կենտրոնական կառավարման ծածկույթի ապակու ձևի CNC մշակումը կարող է տևել մինչև 8-10 րոպե: 100 Վտ-ից ավելի գերարագ լազերներով 17 մմ ապակին կարելի է կտրել մեկ հարվածով. բազմաթիվ արտադրական գործընթացների ինտեգրումը մեծացնում է արդյունավետությունը 80%-ով, որտեղ 1 լազերը հավասար է 20 CNC մեքենաների: Սա զգալիորեն բարելավում է արտադրողականությունը և նվազեցնում միավորի մշակման ծախսերը:

Լազերների այլ կիրառություններ ապակու մեջ

Քվարցային ապակին ունի յուրահատուկ կառուցվածք, ինչը դժվարացնում է լազերներով կտրվածքը, սակայն ֆեմտովայրկյանային լազերները կարող են օգտագործվել քվարցային ապակու վրա փորագրման համար: Սա ֆեմտովայրկյանային լազերների կիրառություն է քվարցային ապակու վրա ճշգրիտ մեքենայացման և փորագրման համար: Ֆեմտովայրկյանային լազերային տեխնոլոգիան վերջին տարիներին արագ զարգացող առաջադեմ մշակման տեխնոլոգիա է, որն ունի չափազանց բարձր մշակման ճշգրտություն և արագություն, որը կարող է միկրոմետրից մինչև նանոմետր մակարդակի փորագրում և մշակում կատարել տարբեր նյութական մակերեսների վրա: Լազերային սառեցման տեխնոլոգիան տարբերվում է շուկայի փոփոխվող պահանջարկին համապատասխան: Որպես փորձառու սառեցուցիչների արտադրող, որը թարմացնում է իր ջրային սառեցուցիչների արտադրական գծերը՝ համապատասխանեցնելով շուկայի միտումներին, TEYU սառեցուցիչների արտադրողի CWUP-Series գերարագ լազերային սառեցուցիչները կարող են ապահովել արդյունավետ և կայուն սառեցման լուծումներ մինչև 60 Վտ հզորությամբ պիկոսայրկյանային և ֆեմտովայրկյանային լազերների համար:

Լազերային եռակցումը ապակու լազերային եռակցումը նոր տեխնոլոգիա է, որը ի հայտ է եկել վերջին երկու-երեք տարիների ընթացքում՝ սկզբնապես հայտնվելով Գերմանիայում: Ներկայումս Չինաստանի միայն մի քանի ստորաբաժանումներ, ինչպիսիք են՝ «Հուագոնգ Լազերը», Սիանի օպտիկայի և նուրբ մեխանիկայի ինստիտուտը և «Հարբին Հիթ Ելդ Թեքնոլոջին», հաջողությամբ կիրառել են այս տեխնոլոգիան: Բարձր հզորության, գերկարճ իմպուլսային լազերների ազդեցության տակ լազերների կողմից առաջացած ճնշման ալիքները կարող են ապակու մեջ առաջացնել միկրոճաքեր կամ լարվածության կոնցենտրացիաներ, որոնք կարող են նպաստել ապակու երկու կտորների միջև կպչունությանը: Եռակցումից հետո կպցրած ապակին շատ ամուր է լինում, և արդեն հնարավոր է հասնել 3 մմ հաստությամբ ապակու միջև ամուր եռակցման: Ապագայում հետազոտողները կենտրոնանում են նաև ապակու և այլ նյութերի միջև վերադրվող եռակցման վրա: Ներկայումս այս նոր գործընթացները դեռևս լայնորեն չեն կիրառվել խմբաքանակներով, բայց հասունանալուց հետո դրանք անկասկած կարևոր դեր կխաղան որոշ բարձրակարգ կիրառման ոլորտներում: