Шилэн лазер боловсруулалтын өнөөгийн байдал болон боломжийг судлах нь

Лазер үйлдвэрлэлийн технологи сүүлийн арван жилд хурдацтай хөгжиж байгаа бөгөөд түүний гол хэрэглээ нь металл материалыг лазераар боловсруулах явдал юм. Лазер зүсэлт, лазер гагнуур, металлын лазер бүрээс нь металл лазер боловсруулалтын хамгийн чухал үйл явцуудын нэг юм. Гэсэн хэдий ч концентраци нэмэгдэхийн хэрээр лазер бүтээгдэхүүний нэгэн төрлийн байдал ноцтой болж, лазерын зах зээлийн өсөлтийг хязгаарлаж байна. Тиймээс, үүнийг даван туулахын тулд лазерын хэрэглээ нь шинэ материалын салбарт өргөжих ёстой. Лазерын хэрэглээнд тохиромжтой металл бус материалд даавуу, шил, хуванцар, полимер, керамик гэх мэт орно. Материал бүр олон салбарыг хамардаг боловч боловсруулалтын дэвшилтэт техникүүд аль хэдийн бий болсон тул лазер орлуулах нь тийм ч амар ажил биш юм.

Металл бус материалын салбарт нэвтрэхийн тулд материалтай лазер харилцан үйлчлэлцэх боломжтой эсэх, сөрөг урвал гарах эсэхийг шинжлэх шаардлагатай. Одоогийн байдлаар шил нь өндөр нэмүү өртөгтэй, багц лазер боловсруулалтын хэрэглээний боломжит гол салбар болж байна.

Шилэн лазер хайчлах том зай

Шил нь автомашин, барилга, анагаах ухаан, электроник зэрэг янз бүрийн салбарт хэрэглэгддэг чухал үйлдвэрлэлийн материал юм. Үүний хэрэглээ нь микрометр хэмжих жижиг хэмжээний оптик шүүлтүүрээс эхлээд автомашин, барилга зэрэг салбарт ашигладаг том хэмжээний шилэн хавтан хүртэл өргөн хүрээг хамардаг.

Шилийг оптик шил, кварц шил, бичил талст шил, индранил шил гэх мэтээр ангилж болно. Шилний гол онцлог нь хэврэг чанар бөгөөд энэ нь уламжлалт боловсруулалтын аргуудад ихээхэн бэрхшээл учруулдаг. Уламжлалт шил зүсэх аргууд нь ихэвчлэн хатуу хайлш эсвэл алмазан багаж ашигладаг бөгөөд зүсэх үйл явцыг хоёр үе шаттайгаар хуваадаг. Нэгдүгээрт, алмазан үзүүртэй багаж эсвэл хатуу хайлш нунтаглах дугуй ашиглан шилний гадаргуу дээр ан цав үүсгэдэг. Хоёрдугаарт, хагарлын шугамын дагуу шилийг салгахын тулд механик хэрэгслийг ашигладаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр уламжлалт процессууд нь тодорхой сул талуудтай. Эдгээр нь харьцангуй үр ашиггүй бөгөөд тэгш бус ирмэг үүсгэдэг бөгөөд ихэвчлэн хоёрдогч өнгөлгөө шаарддаг бөгөөд тэдгээр нь маш их хог хаягдал, тоос үүсгэдэг. Түүнээс гадна, шилэн хавтангийн дунд нүх өрөмдөх эсвэл жигд бус хэлбэрийг зүсэх зэрэг ажлуудад уламжлалт аргууд нэлээд бэрхшээлтэй байдаг. Лазер зүсэх шилний давуу талууд эндээс харагдаж байна. 2022 онд Хятадын шилний үйлдвэрлэлийн борлуулалтын орлого ойролцоогоор 744.3 тэрбум юань байв. Шилний үйлдвэрлэлд лазер зүсэх технологийн нэвтрэлтийн түвшин эхний шатандаа явж байгаа нь лазер зүсэх технологийг орлуулагч болгон ашиглахад ихээхэн зай эзэлж байгааг харуулж байна.

Шил лазераар зүсэх нь: Гар утаснаас эхлээд

Шил лазераар зүсэх нь ихэвчлэн Безье фокусын толгойг ашиглан шилэн дотор өндөр оргил хүч болон нягтралтай лазер туяа үүсгэдэг. Безье цацрагийг шилэн дотор фокуслах замаар материалыг шууд ууршуулж, ууршуулах бүс үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хурдан тэлж, дээд ба доод гадаргуу дээр ан цав үүсгэдэг. Эдгээр ан цавууд нь тоо томшгүй олон жижиг нүх сүвний цэгүүдээс бүрдэх зүсэх хэсгийг үүсгэдэг бөгөөд гадны стрессийн хугарлыг нэвтлэн зүсдэг.

Лазер технологийн томоохон дэвшлийн ачаар чадлын түвшин мөн нэмэгдсэн. 20Вт-аас дээш хүчин чадалтай наносекундын ногоон лазер нь шилийг үр дүнтэй зүсэж чаддаг бол 15Вт-аас дээш хүчин чадалтай пикосекундын хэт ягаан туяаны лазер нь 2мм-ээс доош зузаантай шилийг хялбархан зүсдэг. 17мм хүртэл зузаантай шилийг зүсэх боломжтой Хятадын үйлдвэрүүд байдаг. Лазераар зүсдэг шил нь өндөр үр ашигтай. Жишээлбэл, 3мм зузаантай шилэн дээр 10 см диаметртэй шилийг лазераар зүсэхэд механик хутгаар хэдэн минут байхад ердөө 10 секунд л хангалттай. Лазераар зүссэн ирмэгүүд нь гөлгөр бөгөөд 30μм хүртэл ховилын нарийвчлалтай тул ерөнхий үйлдвэрлэлийн бүтээгдэхүүний хоёрдогч боловсруулалт хийх шаардлагагүй болдог.

Лазераар зүсэх шил нь харьцангуй саяхан зургаагаас долоон жилийн өмнөөс эхэлсэн хөгжил юм. Гар утасны үйлдвэрлэлийн салбар нь камерын шилэн бүрхүүл дээр лазер зүсэлт хийж, лазераар үл үзэгдэх зүсэх төхөөрөмж нэвтрүүлснээр огцом өсөлтийг мэдэрч байсан анхны хэрэглэгчдийн нэг байв. Бүрэн дэлгэцтэй ухаалаг гар утасны түгээмэл байдалтай холбоотойгоор том дэлгэцтэй шилэн хавтанг бүхэлд нь лазераар зүсэх нь шил боловсруулах хүчин чадлыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлсэн. Гар утасны шилэн эд анги боловсруулахад лазераар зүсэх нь түгээмэл болсон. Энэхүү чиг хандлагыг голчлон гар утасны бүрхүүлийн шилийг лазераар боловсруулах автоматжуулсан тоног төхөөрөмж, камерын хамгаалалтын линзийг лазераар зүсэх төхөөрөмж, шилэн суурь дээр лазераар өрөмдөх ухаалаг тоног төхөөрөмжөөр удирддаг.

Машинд суурилуулсан электрон дэлгэцийн шил нь лазер зүсэлтийг аажмаар нэвтрүүлж байна

Машинд суурилуулсан дэлгэц нь ялангуяа төв удирдлагын дэлгэц, навигацийн систем, хяналтын камер гэх мэтэд маш их шилэн хавтан зарцуулдаг. Өнөө үед олон шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл ухаалаг систем болон хэт том төв удирдлагын дэлгэцээр тоноглогдсон. Ухаалаг системүүд автомашинд стандарт болж, том болон олон дэлгэц, мөн 3D муруй дэлгэцүүд аажмаар зах зээлийн гол урсгал болж байна. Машинд суурилуулсан дэлгэцийн шилэн бүрхүүлтэй хавтангууд нь маш сайн шинж чанараараа өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд өндөр чанартай муруй дэлгэцтэй шил нь автомашины салбарт илүү дээд зэргийн туршлагыг өгөх боломжтой. Гэсэн хэдий ч шилний өндөр хатуулаг, хэврэг чанар нь боловсруулалтад бэрхшээл учруулдаг.

Машинд суурилуулсан шилэн дэлгэц нь өндөр нарийвчлал шаарддаг бөгөөд угсарсан бүтцийн эд ангиудын хүлцэл маш бага байдаг. Дөрвөлжин/бар дэлгэцийг огтлох үед гарсан том хэмжээст алдаа нь угсралтын асуудалд хүргэж болзошгүй. Уламжлалт боловсруулалтын аргууд нь дугуй огтлох, гараар хугалах, CNC хэлбэржүүлэх, налуу үүсгэх гэх мэт олон үе шатыг хамардаг. Энэ нь механик боловсруулалт тул үр ашиг багатай, чанар муутай, ургац багатай, өндөр өртөгтэй зэрэг асуудлуудтай тулгардаг. Дугуй огтлосны дараа нэг машины төв удирдлагын бүрхүүлтэй шилэн хэлбэрийн CNC боловсруулалт 8-10 минут хүртэл хугацаа шаардагдана. 100Вт-аас дээш хэт хурдан лазерын тусламжтайгаар 17 мм-ийн шилийг нэг цохилтоор зүсэх боломжтой; олон үйлдвэрлэлийн процессыг нэгтгэснээр үр ашгийг 80%-иар нэмэгдүүлдэг бөгөөд 1 лазер нь 20 CNC машинтай тэнцэнэ. Энэ нь бүтээмжийг эрс сайжруулж, нэгжийн боловсруулалтын зардлыг бууруулдаг.

Шилэн дэх лазерын бусад хэрэглээ

Кварц шил нь өвөрмөц бүтэцтэй тул лазераар хуваахад хэцүү болгодог боловч фемтосекундын лазерыг кварц шилэн дээр сийлбэр хийхэд ашиглаж болно. Энэ бол кварц шилэн дээр нарийвчлалтай боловсруулалт болон сийлбэр хийхэд фемтосекундын лазерын хэрэглээ юм. Фемтосекундын лазерын технологи нь сүүлийн жилүүдэд хурдацтай хөгжиж буй дэвшилтэт боловсруулалтын технологи бөгөөд маш өндөр боловсруулалтын нарийвчлал, хурдтай, янз бүрийн материалын гадаргуу дээр микрометрээс нанометрийн түвшинд сийлбэр хийх, боловсруулах чадвартай. Лазер хөргөлтийн технологи нь зах зээлийн өөрчлөгдөж буй эрэлт хэрэгцээнээс хамааран өөр өөр байдаг. Манай бүтээгдэхүүнийг шинэчилдэг туршлагатай хөргөгч үйлдвэрлэгчийн хувьд... ус хөргөгч зах зээлийн чиг хандлагад нийцүүлэн үйлдвэрлэлийн шугамууд, TEYU Чиллер үйлдвэрлэгчийн CWUP цувралын хэт хурдан лазер хөргөгч нь 60Вт хүртэлх хүчин чадалтай пикосекунд болон фемтосекунд лазеруудад үр ашигтай, тогтвортой хөргөлтийн шийдлийг санал болгож чадна.

Шилийг лазераар гагнах нь сүүлийн хоёр гурван жилд гарч ирсэн шинэ технологи бөгөөд анх Германд гарч ирсэн. Одоогийн байдлаар Хятадад Хуагун Лазер, Сианийн Оптик ба Нарийн Механикийн Хүрээлэн, Харбин Хит Гагнуурын Технологи зэрэг цөөхөн хэдэн үйлдвэр энэ технологийг нэвтрүүлсэн. Өндөр хүчин чадалтай, хэт богино импульсийн лазерын үйлчлэлээр лазерын үүсгэсэн даралтын долгион нь шилэнд бичил хагарал буюу стрессийн концентрацийг үүсгэж, хоёр шилний хоорондын холбоог сайжруулж чадна. Гагнуурын дараа холбогдсон шил нь маш бат бөх бөгөөд 3 мм зузаантай шилний хооронд нягт гагнуур хийх боломжтой болсон. Ирээдүйд судлаачид шилийг бусад материалтай давхарлан гагнах тал дээр анхаарлаа хандуулж байна. Одоогийн байдлаар эдгээр шинэ процессуудыг багцаар өргөнөөр хэрэгжүүлээгүй байгаа ч боловсорсны дараа зарим өндөр зэрэглэлийн хэрэглээний салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэх нь дамжиггүй.