Шыны лазерлік өңдеудің қазіргі жағдайы мен әлеуетін зерттеу

Соңғы онжылдықта лазерлік өндіріс технологиясы қарқынды дамып келеді, оның негізгі қолданылуы металл материалдарды лазерлік өңдеу болып табылады. Лазерлік кесу, лазерлік дәнекерлеу және металдарды лазерлік қаптау металл лазерлік өңдеудегі ең маңызды процестердің бірі болып табылады. Дегенмен, концентрацияның артуымен лазерлік өнімдердің гомогенизациясы күшейіп, лазерлік нарықтың өсуін шектейді. Сондықтан, бұл салада жаңа жетістіктерге жету үшін лазерлік қолдану жаңа материалдық салаларға кеңеюі керек. Лазерлік қолдануға жарамды металл емес материалдарға маталар, шыны, пластмассалар, полимерлер, керамика және т.б. жатады. Әрбір материал бірнеше саланы қамтиды, бірақ өңдеудің жетілген әдістері қазірдің өзінде бар, бұл лазерді алмастыруды оңай міндет етпейді.

Металл емес материалдар саласына ену үшін материалмен лазерлік өзара әрекеттесудің мүмкін екенін және жағымсыз реакциялардың пайда болатынын талдау қажет. Қазіргі уақытта әйнек жоғары қосылған құны бар және сериялық лазерлік өңдеуді қолдану әлеуеті бар негізгі сала ретінде ерекшеленеді.

Шыны лазерлік кесуге арналған үлкен кеңістік

Шыны - автомобиль, құрылыс, медициналық және электроника сияқты әртүрлі салаларда қолданылатын маңызды өнеркәсіптік материал. Оның қолданылуы микрометрлерді өлшейтін шағын оптикалық сүзгілерден бастап, автомобиль немесе құрылыс сияқты салаларда қолданылатын ірі көлемді шыны панельдерге дейін.

Шыныны оптикалық шыны, кварц шыны, микрокристалды шыны, сапфир шыны және басқа да түрлерге бөлуге болады. Шынының маңызды ерекшелігі - оның сынғыштығы, бұл дәстүрлі өңдеу әдістері үшін айтарлықтай қиындықтар туғызады. Дәстүрлі шыны кесу әдістері әдетте қатты қорытпа немесе гауһар құралдарды пайдаланады, кесу процесі екі кезеңге бөлінеді. Біріншіден, шыны бетінде гауһар ұшты құрал немесе қатты қорытпадан жасалған тегістеу дөңгелегі арқылы жарықшақ пайда болады. Екіншіден, шыныны жарықшақ сызығы бойымен бөлу үшін механикалық құралдар қолданылады. Дегенмен, бұл дәстүрлі процестердің айқын кемшіліктері бар. Олар салыстырмалы түрде тиімсіз, бұл көбінесе екінші реттік жылтыратуды қажет ететін тегіс емес жиектерге әкеледі және олар көптеген қоқыс пен шаң шығарады. Сонымен қатар, шыны панельдердің ортасында тесіктер бұрғылау немесе дұрыс емес пішіндерді кесу сияқты тапсырмалар үшін дәстүрлі әдістер өте қиын. Лазерлік кесу шынысының артықшылықтары осы жерде айқын көрінеді. 2022 жылы Қытайдың шыны өнеркәсібінің сату кірісі шамамен 744,3 миллиард юаньды құрады. Шыны өнеркәсібінде лазерлік кесу технологиясының ену деңгейі әлі бастапқы сатысында, бұл лазерлік кесу технологиясын балама ретінде қолдану үшін айтарлықтай орын бар екенін көрсетеді.

Шыны лазерлік кесу: ұялы телефондардан бастап

Шыны лазерімен кесу кезінде көбінесе әйнектің ішінде жоғары шыңдық қуат пен тығыздықтағы лазер сәулелерін жасау үшін Безье фокустау басы қолданылады. Безье сәулесін әйнектің ішіне фокустау арқылы ол материалды лезде буландырады, булану аймағын жасайды, ол жоғарғы және төменгі беттерде жарықтар пайда болу үшін тез кеңейеді. Бұл жарықтар сансыз ұсақ кеуек нүктелерінен тұратын кесу бөлігін құрайды, бұл сыртқы кернеу сынықтарын кесуге мүмкіндік береді.

Лазерлік технологиядағы айтарлықтай жетістіктермен қуат деңгейлері де артты. 20 Вт-тан астам қуатты наносекундтық жасыл лазер әйнекті тиімді кесе алады, ал 15 Вт-тан астам қуатты пикосекундтық ультракүлгін лазер 2 мм-ден аз қалыңдықтағы әйнекті оңай кеседі. Қытайда 17 мм қалыңдықтағы әйнекті кесе алатын кәсіпорындар бар. Лазерлік кесу әйнегі жоғары тиімділікке ие. Мысалы, 3 мм қалыңдықтағы әйнекте диаметрі 10 см болатын әйнекті кесу механикалық пышақтармен бірнеше минутпен салыстырғанда лазерлік кесумен шамамен 10 секундты алады. Лазерлік кесу жиектері тегіс, 30 мкм-ге дейінгі ойық дәлдігімен жалпы өнеркәсіптік өнімдер үшін екінші реттік өңдеу қажеттілігін жояды.

Лазерлік кескіш әйнек - салыстырмалы түрде жақында пайда болған даму, ол шамамен алты-жеті жыл бұрын басталды. Ұялы телефон өндірісі өнеркәсібі камера әйнегінің қақпақтарына лазерлік кесуді қолданып, лазерлік көрінбейтін кескіш құрылғының енгізілуімен қарқынды дамып келе жатқан алғашқылардың бірі болды. Толық экранды смартфондардың танымал болуымен үлкен экранды әйнек панельдерін дәл лазерлік кесу әйнек өңдеу қуатын айтарлықтай арттырды. Лазерлік кесу ұялы телефондарға арналған әйнек компоненттерін өңдеуде кең таралған. Бұл үрдіс негізінен ұялы телефон қақпағы әйнегі лазерлік өңдеуге арналған автоматтандырылған жабдықтармен, камераны қорғау линзаларына арналған лазерлік кескіш құрылғылармен және әйнек негіздерін лазерлік бұрғылауға арналған ақылды жабдықтармен байланысты.

Автокөлікке орнатылған электрондық экран әйнегі лазерлік кесуді біртіндеп енгізуде

Автокөліктерге орнатылған экрандар, әсіресе орталық басқару экрандары, навигациялық жүйелер, бақылау камералары және т.б. үшін көп шыны панельдерді тұтынады. Қазіргі уақытта көптеген жаңа энергетикалық көліктер интеллектуалды жүйелермен және үлкен орталық басқару экрандарымен жабдықталған. Ақылды жүйелер автомобильдерде стандартқа айналды, үлкен және көп экрандар, сондай-ақ 3D иілген экрандар біртіндеп нарықтың негізгі ағымына айналды. Автокөліктерге орнатылған экрандарға арналған әйнек қақпақ панельдері тамаша сипаттамаларына байланысты кеңінен қолданылады, ал жоғары сапалы иілген экран әйнегі автомобиль өнеркәсібі үшін ең жақсы тәжірибені қамтамасыз ете алады. Дегенмен, әйнектің жоғары қаттылығы мен сынғыштығы өңдеуге қиындық тудырады.

Автокөлікке орнатылған шыны экрандар жоғары дәлдікті қажет етеді, ал жиналған құрылымдық компоненттердің төзімділігі өте аз. Шаршы/жолақты экрандарды кесу кезіндегі үлкен өлшемді қателіктер құрастыру мәселелеріне әкелуі мүмкін. Дәстүрлі өңдеу әдістері дөңгелекті кесу, қолмен сындыру, CNC пішіндеу және фаскалау сияқты бірнеше кезеңдерді қамтиды. Бұл механикалық өңдеу болғандықтан, төмен тиімділік, нашар сапа, төмен өнімділік және жоғары құны сияқты мәселелерге тап болады. Доңғалақты кескеннен кейін, бір автомобильдің орталық басқару қақпағының шыны пішінін CNC өңдеу 8-10 минутқа дейін созылуы мүмкін. 100 Вт-тан асатын өте жылдам лазерлермен 17 мм әйнекті бір соққымен кесуге болады; бірнеше өндірістік процестерді біріктіру тиімділікті 80%-ға арттырады, мұнда 1 лазер 20 CNC машинасына тең. Бұл өнімділікті айтарлықтай жақсартады және бірлік өңдеу шығындарын азайтады.

Шыныдағы лазерлердің басқа қолданылуы

Кварц әйнегінің ерекше құрылымы бар, бұл лазерлермен кесуді қиындатады, бірақ фемтосекундтық лазерлерді кварц әйнегіне ою үшін пайдалануға болады. Бұл кварц әйнегіне дәл өңдеу және ою үшін фемтосекундтық лазерлерді қолдану. Фемтосекундтық лазер технологиясы - соңғы жылдары қарқынды дамып келе жатқан озық өңдеу технологиясы, өңдеу дәлдігі мен жылдамдығы өте жоғары, әртүрлі материал беттерінде микрометрден нанометрге дейін ою және өңдеу мүмкіндігі бар. Лазерлік салқындату технологиясы нарықтың өзгермелі талаптарына байланысты өзгереді. Біздің жаңартатын тәжірибелі салқындатқыш өндіруші ретінде... су салқындатқыш Нарықтық үрдістерге сәйкес өндіріс желілері, TEYU Чиллер өндірушісінің CWUP сериялы ультра жылдам лазерлік тоңазытқыштары 60 Вт дейінгі қуаттылықтағы пикосекундтық және фемтосекундтық лазерлер үшін тиімді және тұрақты салқындату шешімдерін ұсына алады.

Әйнекті лазерлік дәнекерлеу - соңғы екі-үш жылда пайда болған жаңа технология, алғашында Германияда пайда болды. Қазіргі уақытта Қытайда Хуагун лазері, Сиань оптика және ұсақ механика институты және Харбин Хит дәнекерлеу технологиясы сияқты бірнеше ғана қондырғы бұл технологияны жеңіп шықты. Жоғары қуатты, ультра қысқа импульсті лазерлердің әсерінен лазерлер тудыратын қысым толқындары әйнекте микрожарықтар немесе кернеу концентрацияларын тудыруы мүмкін, бұл екі әйнек бөлігінің арасындағы байланысты күшейтеді. Дәнекерлеуден кейін байланысқан әйнек өте берік болады және қалыңдығы 3 мм әйнек арасында тығыз дәнекерлеуге қол жеткізуге болады. Болашақта зерттеушілер әйнекті басқа материалдармен қабаттастырып дәнекерлеуге де назар аударуда. Қазіргі уақытта бұл жаңа процестер әлі партиялармен кеңінен қолданылған жоқ, бірақ жетілгеннен кейін олар кейбір жоғары деңгейлі қолдану салаларында маңызды рөл атқаратыны сөзсіз.