|
|
 |
Podstawy technologii laserowej
|
|
|
 |
|
|
| Generowanie wiazki laserowej |
|
|
Termin "LASER" jest skrótem Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Lasery wzmacniaja swiatlo poprzez pochlanianie i wypromieniowanie energii. Promieniowanie laserowe jest wytwarzane w zródle poprzez dostarczenie skoncentrowanej energii do medium laserowego, jak np. stale krysztaly (Nd:YAG, Nd:YLF, itd.) lub zwiazku gazu (CO2, hel-neon, itd.), w celu stymulowania lub pompowania atomów do uzyskania spontanicznej emisji swiatla. Zródlo energii jest uzywane do wygenerowania tej skoncentrowanej energii; moze to byc lampa o wysokim natezeniu, wyladowanie elektryczne lub laser diodowy. Medium laserowe znajduje sie pomiedzy dwoma zwierciadlami, tworzacymi rezonator wzmacniajacy ciagle swiatlo i wytwarzajacy swiatlo laserowe o okreslonej dlugosci fali. Jedno ze zwierciadel - zwierciadlo sprzegajace - jest czesciowo przepuszczalne dla fali o tej dlugosci i umozliwia wydostanie sie jej z rezonatora. Swiatlo laserowe przechodzi nastepnie przez soczewke i jest skupiane w wiazke o bardzo wysokiej gestosci energii. |
|
|
|
|
|
| Wydajnosc wiazki laserowej |
|
|
Ze wzgledu na wyjatkowa dynamike wiazki laserowej i znaczaco wysoka gestosc energii mozna ja z powodzeniem stosowac z doskonalymi wynikami do obróbki materialów. Obróbka laserowa moze odbywac sie wieloma metodami poprzez dostosowanie parametrów wiazki laserowej, ale najpopularniejsze aplikacje obejmuja odparowanie lub stopienie obrabianego materialu. Wykorzystujac lustra pozycjonujace, wiazke laserowa mozna kierowac na duze odleglosci bez strat. Lustra te sa zwykle sterowane przez precyzyjna mechanike plotera X-Y lub szybkie galwanometry. Trotec zwykle stosuje szczelne lasery CO2 i pompowane lasery diodowe Nd:YAG, poniewaz te typy laserów zapewniaja najbardziej sprawdzone wyniki. Wiazka laserowa umozliwia uniwersalna, bezstykowa obróbke materialu, która jest ekonomiczna w trakcie eksploatacji i prosta w instalacji, i co najwazniejsze - wiazka laserowa nie zuzywa sie. Wiazka laserowa nadaje sie idealnie do grawerowania, znakowania, wytrawiania i ciecia. |
|
|
|
|
| Techniki obróbki laserowej |
|
|
Obróbka laserowa zalezy od stopnia pochlaniania danej dlugosci fali lasera przez material docelowy oraz techniki wybranej w tej aplikacji. Trotec oferuje lasery o wielu dlugosciach fal, co umozliwia obróbke wielu rodzajów materialów. Dostosowujac parametry lasera mozna zastosowac go do nastepujacych technik obróbki:
- Grawerowanie
- Ciecie laserem
- Ablacja
- Wyzarzanie
- Wypalanie
- Spienianie
- Zmiana koloru i wybielanie
|
|
|
|
|
|
|
| Grawerowanie, Ciecie laserem |
|
|
Podczas grawerowania material jest odparowywany przez wiazke laserowa. Aby osiagnac taki wynik, moc wiazki laserowej przekracza pewna wartosc progowa. Ta wartosc progowa jest szczególnie wysoka w przypadku materialów, które przewodza prad elektryczny, np. metali. Wynikiem tego jest stozkowe wglebienie wywolane profilem wiazki laserowej, oraz przewodnoscia cieplna materialu. Ta technika grawerowania jest najszybsza metoda obróbki materialu.
W procesie ciecia laserem oddziela sie material w formie plyty za pomoca skoncentrowanej wiazki lasera. Zasadniczo rozróznia sie dwie metody ciecia laserowego: topnienie i sublimacje. Podczas ciecia laserowego za pomoca stapiania material, np. akryl, zostaje stopiony lub wyparowany. Przy sublimacji material, np. drewno, zostaje od razu wyparowany, przy czym pominieta jest faza ciekla. |
|
|
|
|
|
|
|
| Ablacja |
|
|
Podczas ablacji odparowuje sie powloke wierzchnia materialu. Do grawerowania laserowego nadaja sie zwlaszcza cienkie powloki, jak np. warstwy kolorowe lub anodowane. Wysoki kontrast mozna osiagnac juz przy niskiej mocy lasera, poniewaz cienka warstwa dobrze pochlania promieniowanie. W przypadku lakierowanego plastiku po usunieciu jednej warstwy koloru mozna osiagnac wyglad "noc i dzien" - tablica wskazników samochodu.
|
|
|
|
|
|
|
| Wyzarzanie |
|
|
Kontrastowy znak mozna utworzyc poprzez wyzarzanie na materialach metalicznych. Wiazka laserowa podgrzewa metal, tworzac strukturalne zmiany na jego powierzchni. Kolor znaku zalezy od temperatury maksymalnej uzyskanej w metalu, wlasciwosci metalu i parametrów lasera. Wyzarzanie umozliwia uzyskanie kontrastowego znaku bez niszczenia wykonczenia metalu. |
|
|
|
|
|
|
| Wypalanie |
|
Grawerowanie metalu mozna uzyskac poprzez wypalenie powloki wierzchniej wykorzystujac proszki ceramiczne (Trotec MetalFix). Warstwa wierzchnia jest natryskiwana i usuwana po zakonczeniu procesu grawerowania. Ta procedura umozliwia grawerowanie powierzchni metalu przy pomocy lasera CO2. W przypadku metali utlenianie odbywa sie na jego powierzchni. Dostepny jest takze proszek pozwalajacy na grawerowanie szkla laserem Nd:YAG. |
|
|
|
|
|
|
| Spienianie |
|
|
Czasem najlepsza technika obróbki materialu jest spienianie. Jest ona czesto uzywana w przypadku pewnych typów plastiku; mozna ja latwo rozpoznac, gdyz spieniana powierzchnia podnosi sie. Spotkanie wiazki laserowej i powierzchni materialu powoduje jego topienie. Podczas tego procesu wytwarzaja sie pecherzyki gazu, które pozostaja w materiale podczas jego schladzania, dajac efekt podniesienia powierzchni materialu. |
|
|
|
|
|
|
| Zmiana koloru i wybielanie |
|
|
Taki efekt jest mozliwy do uzyskania wylacznie z plastikiem i zalezy od dlugosci fali lasera. W wiekszosci przypadków taki efekt jest mozliwy wylacznie z laserem Nd:YAG lub pewnym typem lasera Nd:YAG (laser podwójnej czestotliwosci). W trakcie tego procesu wiazka lasera penetruje plastik i jest pochlaniana przez pigment. Pigmenty sa modyfikowane chemicznie, co powoduje zmiane koloru materialu. Poniewaz wiazka lasera wchodzi w glab plastiku, jego powierzchnia pozostaje niezmieniona. Zmiana koloru jest uzyskiwana zarówno w pigmencie jak i w materiale. |
|
|
|
|
|
|