Eksplorimi i Statusit Aktual dhe Potencialit të Përpunimit me Lazer të Qelqit

Teknologjia e prodhimit me lazer ka parë një zhvillim të shpejtë gjatë dekadës së fundit, me aplikimin e saj kryesor në përpunimin me lazer të materialeve metalike. Prerja me lazer, saldimi me lazer dhe veshja me lazer e metaleve janë ndër proceset më të rëndësishme në përpunimin me lazer të metaleve. Megjithatë, me rritjen e përqendrimit, homogjenizimi i produkteve me lazer është bërë i rëndë, duke kufizuar rritjen e tregut të lazerit. Prandaj, për të depërtuar, aplikimet me lazer duhet të zgjerohen në fusha të reja materialesh. Materialet jometalike të përshtatshme për aplikim me lazer përfshijnë pëlhura, qelq, plastikë, polimere, qeramikë dhe më shumë. Çdo material përfshin industri të shumta, por teknikat e përpunimit të zhvilluara tashmë ekzistojnë, duke e bërë zëvendësimin e lazerit jo një detyrë të lehtë.

Për të hyrë në një fushë të materialeve jometalike, është e nevojshme të analizohet nëse bashkëveprimi i lazerit me materialin është i realizueshëm dhe nëse do të ndodhin reaksione negative. Aktualisht, qelqi dallohet si një fushë kryesore me vlerë të shtuar të lartë dhe potencial për aplikime të përpunimit me lazer në seri.

Hapësirë ​​e madhe për prerjen me lazer të qelqit

Qelqi është një material i rëndësishëm industrial që përdoret në industri të ndryshme si automobilistika, ndërtimi, mjekësia dhe elektronika. Zbatimet e tij variojnë nga filtrat optikë në shkallë të vogël që matin mikrometra deri te panelet e qelqit në shkallë të gjerë që përdoren në industri si automobilistika ose ndërtimi.

Qelqi mund të kategorizohet në qelq optik, qelq kuarci, qelq mikrokristalin, qelq safiri dhe të tjerë. Karakteristika e rëndësishme e qelqit është brishtësia e tij, e cila paraqet sfida të konsiderueshme për metodat tradicionale të përpunimit. Metodat tradicionale të prerjes së qelqit zakonisht përdorin mjete prej aliazh të fortë ose diamanti, me procesin e prerjes të ndarë në dy hapa. Së pari, krijohet një çarje në sipërfaqen e qelqit duke përdorur një mjet me majë diamanti ose një rrotë bluarjeje prej aliazh të fortë. Së dyti, përdoren mjete mekanike për të ndarë qelqin përgjatë vijës së çarjes. Megjithatë, këto procese tradicionale kanë disavantazhe të qarta. Ato janë relativisht joefikase, duke rezultuar në skaje të pabarabarta që shpesh kërkojnë lustrim sekondar, dhe prodhojnë shumë mbeturina dhe pluhur. Për më tepër, për detyra të tilla si shpimi i vrimave në mes të paneleve të qelqit ose prerja e formave të parregullta, metodat tradicionale janë mjaft sfiduese. Këtu bëhen të dukshme avantazhet e prerjes me lazer të qelqit. Në vitin 2022, të ardhurat nga shitjet e industrisë së qelqit në Kinë ishin afërsisht 744.3 miliardë juanë. Shkalla e depërtimit të teknologjisë së prerjes me lazer në industrinë e qelqit është ende në fazën e saj fillestare, duke treguar një hapësirë ​​të konsiderueshme për zbatimin e teknologjisë së prerjes me lazer si zëvendësim.

Prerja me lazer e qelqit: Nga telefonat celularë e tutje

Prerja me lazer e qelqit shpesh përdor një kokë fokusimi Bezier për të gjeneruar rreze lazeri me fuqi dhe dendësi të lartë brenda qelqit. Duke fokusuar rrezen Bezier brenda qelqit, ajo avullon menjëherë materialin, duke krijuar një zonë avullimi, e cila zgjerohet me shpejtësi për të formuar çarje në sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme. Këto çarje formojnë seksionin e prerjes të përbërë nga pika të panumërta të vogla poresh, duke arritur prerjen përmes frakturave të stresit të jashtëm.

Me përparimet e ndjeshme në teknologjinë e lazerit, nivelet e fuqisë janë rritur gjithashtu. Një lazer jeshil nanosekondash me fuqi mbi 20W mund të presë në mënyrë efektive xhamin, ndërsa një lazer ultraviolet pikosekondash me fuqi mbi 15W pret pa mundim xhamin me trashësi nën 2 mm. Ekzistojnë ndërmarrje kineze që mund të presin xhamin deri në 17 mm të trashë. Prerja e xhamit me lazer krenohet me efikasitet të lartë. Për shembull, prerja e një cope xhami me diametër 10 cm në një xhami me trashësi 3 mm zgjat vetëm rreth 10 sekonda me prerje me lazer krahasuar me disa minuta me thika mekanike. Skajet e prera me lazer janë të lëmuara, me një saktësi prerjeje deri në 30μm, duke eliminuar nevojën për përpunim dytësor për produktet e përgjithshme industriale.

Prerja me lazer e qelqit është një zhvillim relativisht i kohëve të fundit, që ka filluar rreth gjashtë deri në shtatë vjet më parë. Industria e prodhimit të telefonave celularë ishte ndër më të hershmet që e përdorën këtë teknologji, duke përdorur prerjen me lazer në mbulesat e xhamit të kamerave dhe duke përjetuar një rritje me futjen e një pajisjeje prerëse me lazer të padukshme. Me popullaritetin e telefonave inteligjentë me ekran të plotë, prerja precize me lazer e të gjithë paneleve të xhamit me ekran të madh ka rritur ndjeshëm kapacitetin e përpunimit të qelqit. Prerja me lazer është bërë e zakonshme kur bëhet fjalë për përpunimin e komponentëve të xhamit për telefonat celularë. Ky trend është nxitur kryesisht nga pajisjet e automatizuara për përpunimin me lazer të xhamit të mbulesës së telefonave celularë, pajisjet e prerjes me lazer për lentet mbrojtëse të kamerave dhe pajisjet inteligjente për shpimin me lazer të substrateve të xhamit.

Xhami i ekranit elektronik i montuar në makinë po përvetëson gradualisht prerjen me lazer

Ekranet e montuara në makina konsumojnë shumë panele qelqi, veçanërisht për ekranet e kontrollit qendror, sistemet e navigimit, kamerat e makinave etj. Në ditët e sotme, shumë automjete me energji të re janë të pajisura me sisteme inteligjente dhe ekrane kontrolli qendror të mëdhenj. Sistemet inteligjente janë bërë standarde në automobila, me ekrane të mëdha dhe të shumëfishta, si dhe ekrane të lakuara 3D që gradualisht po bëhen pjesë e tregut. Panelet mbuluese prej qelqi për ekranet e montuara në makina përdoren gjerësisht për shkak të karakteristikave të tyre të shkëlqyera, dhe një xham i lakuar me cilësi të lartë mund të ofrojë një përvojë më të plotë për industrinë e automobilave. Megjithatë, fortësia dhe brishtësia e lartë e qelqit përbëjnë një sfidë për përpunimin.

Ekranet prej xhami të montuara në makina kërkojnë saktësi të lartë dhe tolerancat e komponentëve strukturorë të montuar janë shumë të vogla. Gabimet e mëdha dimensionale gjatë prerjes së rrjetave katrore/me shufra mund të çojnë në probleme montimi. Metodat tradicionale të përpunimit përfshijnë hapa të shumtë si prerja me rrota, thyerja manuale, formësimi CNC dhe prerjet e pjerrëta, ndër të tjera. Meqenëse është përpunim mekanik, ai vuan nga probleme të tilla si efikasitet i ulët, cilësi e dobët, shkallë e ulët e rendimentit dhe kosto e lartë. Pas prerjes me rrota, përpunimi CNC i një forme xhami mbulues të kontrollit qendror të një makine të vetme mund të zgjasë deri në 8-10 minuta. Me lazerë ultra të shpejtë mbi 100W, një xham 17 mm mund të pritet me një goditje të vetme; integrimi i proceseve të shumëfishta të prodhimit rrit efikasitetin me 80%, ku 1 lazer është i barabartë me 20 makina CNC. Kjo përmirëson shumë produktivitetin dhe zvogëlon kostot e përpunimit të njësisë.

Zbatime të tjera të lazerëve në xham

Qelqi i kuarcit ka një strukturë unike, duke e bërë të vështirë prerjen e tij të ndarë me lazer, por lazerët femtosekondë mund të përdoren për gdhendje në qelq kuarci. Ky është një aplikim i lazerëve femtosekondë për përpunim preciz dhe gdhendje në qelq kuarci. Teknologjia e lazerit femtosekondë është një teknologji e përparuar përpunimi që po zhvillohet me shpejtësi vitet e fundit, me saktësi dhe shpejtësi përpunimi jashtëzakonisht të lartë, e aftë për gdhendje dhe përpunim në nivel mikrometri deri në nanometr në sipërfaqe të ndryshme materialesh. Teknologjia e ftohjes me lazer ndryshon me kërkesat në ndryshim të tregut. Si një prodhues me përvojë i ftohësve që përditëson linjat tona të prodhimit të ftohësve të ujit në përputhje me trendet e tregut, Ftohësit me Lazer Ultra të Serisë CWUP të Prodhuesit të Ftohësve TEYU mund të ofrojnë zgjidhje efikase dhe të qëndrueshme ftohjeje për lazerët pikosekondë dhe femtosekondë deri në 60W.

Saldimi me lazer i qelqit është një teknologji e re që ka dalë në dy-tre vitet e fundit, fillimisht duke u shfaqur në Gjermani. Aktualisht, vetëm disa njësi në Kinë, të tilla si Huagong Laser, Instituti i Optikës dhe Mekanikës së Hollë në Xi'an dhe Harbin Hit Weld Technology, e kanë depërtuar këtë teknologji. Nën veprimin e lazerëve me puls ultra të shkurtër dhe me fuqi të lartë, valët e presionit të gjeneruara nga lazerët mund të krijojnë mikroçarje ose përqendrime stresi në xham, të cilat mund të nxisin lidhjen midis dy copave të qelqit. Xhami i lidhur pas saldimit është shumë i fortë dhe është tashmë e mundur të arrihet saldim i ngushtë midis qelqit me trashësi 3 mm. Në të ardhmen, studiuesit po përqendrohen gjithashtu në saldimin e qelqit me materiale të tjera. Aktualisht, këto procese të reja nuk janë aplikuar ende gjerësisht në grupe, por pasi të jenë pjekur, ato padyshim do të luajnë një rol të rëndësishëm në disa fusha aplikimi të nivelit të lartë.