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։ Լազերային կտրումը, լազերային եռակցումը և մետաղների լազերային երեսպատումը մետաղի լազերային մշակման ամենակարևոր գործընթացներից են։ Սակայն, կոնցենտրացիայի աճին զուգընթաց, լազերային արտադրանքի հոմոգենացումը լուրջ խնդիր է դարձել, ինչը սահմանափակում է լազերային շուկայի աճը։ Հետևաբար, առաջխաղացման համար լազերային կիրառությունները պետք է ընդլայնվեն նոր նյութական տիրույթներում։ Լազերային կիրառման համար պիտանի ոչ մետաղական նյութերից են գործվածքները, ապակին, պլաստմասսաները, պոլիմերները, կերամիկան և այլն: Յուրաքանչյուր նյութ ներառում է մի քանի արդյունաբերություն, սակայն արդեն գոյություն ունեն մշակման զարգացած տեխնիկա, ինչը լազերային փոխարինումը դարձնում է դժվարագույն։

Ոչ մետաղական նյութերի դաշտ 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 էլեկտրոնիկ արդյունաբերությունը։ Դրա կիրառությունները տատանվում են միկրոմետրեր չափող փոքրածավալ օպտիկական ֆիլտրերից մինչև մեծածավալ ապակե վահանակներ, որոնք օգտագործվում են ավտոմոբիլային կամ շինարարական արդյունաբերություններում։

Ապակին կարելի է դասակարգել որպես օպտիկական, քվարցային, միկրոբյուրեղային, շափյուղային և այլն։ Ապակու կարևոր 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, ընդ որում՝ կտրման գործընթացը բաժանված է երկու փուլի: Նախ, ապակե մակերեսի վրա ճաք է ստեղծվում ադամանդե ծայրով գործիքի կամ կարծր համաձուլվածքից պատրաստված հղկող սկավառակի միջոցով։ Երկրորդ, մեխանիկական միջոցներ են կիրառվում ապակին ճաքի գծի երկայնքով բաժանելու համար: Այնուամենայնիվ, այս ավանդական գործընթացները ունեն ակնհայտ թերություններ։ Դրանք համեմատաբար անարդյունավետ են, ինչը հանգեցնում է անհարթ եզրերի, որոնք հաճախ պահանջում են երկրորդական հղկում, և արտադրում են մեծ քանակությամբ աղբ 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 ապակու կտրման առավելությունները 2022 թվականին Չինաստանի ապակու արդյունաբերության վաճառքից ստացված եկամուտը կազմել է մոտավորապես 744.3 միլիարդ յուան։ Լազերային կտրման տեխնոլոգիայի ներթափանցման մակարդակը ապակու արդյունաբերության մեջ դեռևս սկզբնական փուլում է, ինչը ցույց է տալիս լազերային կտրման տեխնոլոգիայի որպես փոխարինողի կիրառման զգալի տարածք։

Լազերային ապակու կտրում. բջջային հեռախոսներից սկսած

Ապակու լազերային կտրումը հաճախ օգտագործում է Բեզիեի ֆոկուսացնող գլուխ՝ ապակու ներսում բարձր գագաթնակետային հզորության և խտության լազերային ճառագայթներ ստեղծելու համար։ Բեզիեի ճառագայթը ապակու ներսում կենտրոնացնելով՝ 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-անհամար փոքրիկ ծակոտիներից, որոնք հնարավորություն են տալիս կտրել արտաքին լարվածության կոտրվածքների միջով։

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

Լազերային կտրող ապակին համեմատաբար վերջերս է զարգացել, այն սկսվել է մոտ վեց-յոթ տարի առաջ: Բջջային հեռախոսների արտադրության արդյունաբերությունը առաջիններից էր, որը կիրառում 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 լազերային մշակման ավտոմատացված սարքավորումներով, տեսախցիկների պաշտպանիչ օբյեկտիվների լազերային կտրող սարքերով և ապակե հիմքերի լազերային հորատման ինտելեկտուալ սարքավորումներով։

Մեքենայում ամրացվող էլեկտրոնային էկրանի ապակին աստիճանաբար կիրառում է լազերային կտրումը

Մեքենային ամրացված էկրանները շատ 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 ավտոմեքենաների ստանդարտ, իսկ մեծ և բազմակի էկրանները, ինչպես նաև եռաչափ կոր էկրանները աստիճանաբար դառնում են շուկայի հիմնական մասը։ Ավտոմեքենաներին ամրացվող էկրանների համար նախատեսված ապակե ծածկող վահանակները լայնորեն կիրառվում են իրենց գերազանց բնութագրերի շնորհիվ, իսկ բարձրորակ կոր էկրանային ապակին կարող է ավելի կատարյալ փորձառություն ապահովել ավտոմոբիլային արդյունաբերության համար։ Սակայն ապակու բարձր կարծրությունն ու փխրունությունը դժվարություն են ստեղծում մշակման համար։

Մեքենային ամրացվող ապակե էկրանները պահանջում են բարձր ճշգրտություն, և հավաքված կառուցվածքային բաղադրիչների հանդուրժողականությունները շատ փոքր են։ Քառակուսի/ձողային էկրանների կտրման ընթացքում մեծ չափսերի սխալները կարող են հանգեցնել հավաքման խնդիրների: Ավանդական մշակման մեթոդները ներառում են մի քանի քայլ, ինչպիսիք են անիվի կտրումը, ձեռքով կոտրումը, CNC ձևավորումը և թեքումը, ի թիվս այլ բաների: Քանի որ դա մեխանիկական մշակում է, այն տառապում է այնպիսի խնդիրներից, ինչպիսիք են ցածր արդյունավետությունը, վատ որակը, ցածր բերքատվությունը և բարձր գինը։ Անիվը կտրելուց հետո, մեկ մեքենայի կենտրոնական կառավարման կափարիչի ապակու ձևի CNC մշակումը կարող է տևել մինչև 8-10 րոպե։ 100 Վտ-ից ավելի հզորությամբ գերարագ լազերների շնորհիվ 17 մմ ապակի կարելի է կտրել մեկ հարվածով։ Բազմաթիվ արտադրական գործընթացների ինտեգրումը 80%-ով մեծացնում է արդյունավետությունը, 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 բաժանարար կտրումը, սակայն քվարցային ապակու վրա փորագրության համար կարող են օգտագործվել ֆեմտովայրկյանային լազերներ։ Սա ֆեմտովայրկյանային լազերների կիրառում 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 փորագրություն և մշակում կատարել տարբեր նյութական մակերեսների վրա։  Լազերային սառեցման տեխնոլոգիան տարբերվում է շուկայի փոփոխվող պահանջարկին համապատասխան։ Որպես փորձառու սառնարանների արտադրող, որը թարմացնում է մեր ջրի սառեցուցիչ  Շուկայի միտումներին համապատասխան արտադրական գծերով, TEYU սառեցուցիչների արտադրողի CWUP-Series գերարագ լազերային սառեցուցիչները կարող են ապահովել արդյունավետ և կայուն սառեցման լուծումներ մինչև 60 Վտ հզորությամբ պիկոսարկղային և ֆեմտովայրկյանային լազերների համար։

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 հաղթահարել 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 միացված ապակին շատ կարծր է, և արդեն հնարավոր է հասնել ամուր եռակցման 3 մմ հաստությամբ ապակու միջև։ Ապագայում հետազոտողները կենտրոնանում են նաև ապակու և այլ նյութերի վերադրմամբ եռակցման վրա։ Ներկայումս այս նոր գործընթացները դեռևս լայնորեն չեն կիրառվել խմբաքանակներով, բայց հասունանալուց հետո դրանք անկասկած կարևոր դեր կխաղան որոշ բարձրակարգ կիրառման ոլորտներում։