اشترك في وسائل التواصل الاجتماعي الخاصة بنا للحصول على منشور سريع
مقدمة لمعالجة الليزر في التصنيع
شهدت تكنولوجيا معالجة الليزر تطورًا سريعًا وتستخدم على نطاق واسع في مختلف المجالات ، مثل الفضاء والسيارات والإلكترونيات والمزيد. يلعب دورًا مهمًا في تحسين جودة المنتج وإنتاجية العمل والأتمتة ، مع تقليل التلوث واستهلاك المواد (Gong ، 2012).
معالجة الليزر في المواد المعدنية وغير المعدنية
كان التطبيق الأساسي لمعالجة الليزر في العقد الماضي في مواد معدنية ، بما في ذلك القطع واللحام والكسوة. ومع ذلك ، فإن الحقل يتوسع إلى مواد غير معدنية مثل المنسوجات والزجاج والمواد البلاستيكية والبوليمرات والسيراميك. تفتح كل من هذه المواد فرصًا في مختلف الصناعات ، على الرغم من أنها أنشأت بالفعل تقنيات معالجة (Yumoto et al. ، 2017).
التحديات والابتكارات في معالجة الليزر للزجاج
يمثل الزجاج ، مع تطبيقاته الواسعة في الصناعات مثل السيارات والبناء والإلكترونيات ، مجالًا مهمًا لمعالجة الليزر. تقتصر أساليب القطع الزجاجية التقليدية ، والتي تتضمن سبيكة صلبة أو أدوات الماس ، بالكفاءة المنخفضة والحواف الخشنة. في المقابل ، يوفر قطع الليزر بديلاً أكثر كفاءة ودقيقة. هذا واضح بشكل خاص في الصناعات مثل تصنيع الهواتف الذكية ، حيث يتم استخدام قطع الليزر لأغطية عدسة الكاميرا وشاشات العرض الكبيرة (Ding et al. ، 2019).
معالجة الليزر لأنواع زجاجية عالية القيمة
تمثل أنواع مختلفة من الزجاج ، مثل الزجاج البصري ، والزجاج الكوارتز ، وزجاج الياقوت ، تحديات فريدة بسبب طبيعتها الهشة. ومع ذلك ، فإن تقنيات الليزر المتقدمة مثل حفر الليزر فيمتوثانية قد مكنت معالجة الدقة لهذه المواد (Sun & Flores ، 2010).
تأثير الطول الموجي على العمليات التكنولوجية بالليزر
يؤثر الطول الموجي للليزر بشكل كبير على العملية ، خاصة بالنسبة للمواد مثل الصلب الهيكلي. تم تحليل الليزر المنبعث في مناطق الأشعة تحت الحمراء فوق البنفسجية ، المرئية ، بالقرب من البعد والبعيدة لكثافة قوتها الحاسمة للذوبان والتبخر (لازوف ، أنجيلوف ، وتيرين ، 2019).
تطبيقات متنوعة تستند إلى أطوال موجية
لا يكون اختيار الطول الموجي بالليزر تعسفيًا ولكنه يعتمد بشكل كبير على خصائص المادة والنتيجة المرجوة. على سبيل المثال ، تعتبر أشعة الليزر فوق البنفسجية (ذات الأطوال الموجية الأقصر) ممتازة في نقش الدقة والتصنيع الدقيق ، حيث يمكنها إنتاج تفاصيل دقيقة. هذا يجعلها مثالية لصناعات أشباه الموصلات والصناعات الصغيرة. في المقابل ، تعد أشعة الليزر بالأشعة تحت الحمراء أكثر كفاءة في معالجة المواد الأكثر سمكًا بسبب قدرات الاختراق الأعمق ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الصناعية الثقيلة. (Majumdar & Manna ، 2013). بشكل مشترك ، يجد الليزر الأخضر ، الذي يعمل عادةً بطول موجي 532 نانومتر ، مكانته في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية مع الحد الأدنى من التأثير الحراري. فهي فعالة بشكل خاص في الإلكترونيات الدقيقة للمهام مثل نمط الدوائر ، في التطبيقات الطبية لإجراءات مثل التخثر الضوئي ، وفي قطاع الطاقة المتجددة لتصنيع الخلايا الشمسية. إن الطول الموجي الفريد للليزر الخضراء يجعلها مناسبة لعلامة مواد متنوعة ونقشها ، بما في ذلك المواد البلاستيكية والمعادن ، حيث يكون التباين العالي والحد الأدنى من الأضرار السطحية مطلوبة. هذه القدرة على التكيف مع الليزر الخضراء تؤكد أهمية اختيار الطول الموجي في تكنولوجيا الليزر ، مما يضمن النتائج المثلى للمواد والتطبيقات المحددة.
ال525NM ليزر أخضرهو نوع محدد من تقنية الليزر التي تتميز بانبعاثات الضوء الأخضر المميز عند الطول الموجي من 525 نانومتر. تجد الليزر الأخضر في هذا الطول الموجي تطبيقات في تخثر الدم الشبكي ، حيث تكون قوتها ودقة عالية مفيدة. ومن المحتمل أيضًا أن تكون مفيدة في معالجة المواد ، وخاصة في المجالات التي تتطلب معالجة التأثير الحراري الدقيق والأكثر الحد الأدنى.يمثل تطوير ثنائيات الليزر الخضراء على الركيزة C-Plane GAN نحو أطوال موجية أطول في 524-532 نانومتر تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا الليزر. هذا التطور أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب خصائص طول موجة محددة
مصادر موجة مستمرة ومصادر ليزر
تعتبر موجة مستمرة (CW) ومصادر ليزر شبه موزعة في مختلف الأطوال الموجية مثل القريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIR) عند 1064 نانومتر ، الأخضر عند 532 نانومتر ، والأشعة فوق البنفسجية (UV) عند 355 نانومتر للخلايا التلقائية انتقائية للمعقدة بالليزر. الأطوال الموجية المختلفة لها آثار على التصنيع والكفاءة (Patel et al. ، 2011).
إكسيمير ليزر لمواد الفجوة واسعة النطاق
تعد الليزر Excimer ، التي تعمل على طول موجة للأشعة فوق البنفسجية ، مناسبة لمعالجة مواد النطاق العريض مثل البوليمر الزجاجي والكربون المقوى بالألياف (CFRP) ، مما يوفر التأثير الحراري الدقيق والأقل الحد الأدنى (Kobayashi et al. ، 2017).
ND: ليزر YAG للتطبيقات الصناعية
ND: يتم استخدام Lasers YAG ، مع قابلية التكيف من حيث ضبط الطول الموجي ، في مجموعة واسعة من التطبيقات. تتيح قدرتهم على العمل في كل من 1064 نانومتر و 532 نانومتر المرونة في معالجة مواد مختلفة. على سبيل المثال ، يعد طول الموجة 1064 نانومتر مثاليًا للنقش العميق على المعادن ، في حين يوفر الطول الموجي 532 نانومتر نقشًا عالي الجودة على المواد البلاستيكية والمعادن المطلية (Moon et al. ، 1999).
→ المنتجات ذات الصلة ：ليزر الحالة الصلبة المصبوبة بالديود مع CW مع طول موجة 1064nm
لحام ليزر ألياف الطاقة العالية
يتم استخدام الليزر ذو الأطوال الموجية التي تقرب من 1000 نانومتر ، التي تمتلك جودة شعاع جيدة وطاقة عالية ، في لحام ليزر ثقب المفتاح للمعادن. هذه الليزر تبخر وذوبان بكفاءة ، وتنتج اللحامات عالية الجودة (Salminen ، Piili ، & Purtonen ، 2010).
تكامل معالجة الليزر مع التقنيات الأخرى
أدى تكامل معالجة الليزر مع تقنيات التصنيع الأخرى ، مثل الكسوة والطحن ، إلى أنظمة إنتاج أكثر كفاءة وتنوعا. هذا التكامل مفيد بشكل خاص في الصناعات مثل Tools and Die Manufacturing وإصلاح المحركات (Nowotny et al. ، 2010).
معالجة الليزر في الحقول الناشئة
يمتد تطبيق تكنولوجيا الليزر إلى مجالات ناشئة مثل صناعات أشباه الموصلات والعرض والأفلام الرقيقة ، مما يوفر قدرات جديدة وتحسين خصائص المواد ، ودقة المنتج ، وأداء الجهاز (Hwang et al. ، 2022).
الاتجاهات المستقبلية في معالجة الليزر
تركز التطورات المستقبلية في تكنولوجيا معالجة الليزر على تقنيات التصنيع الجديدة ، وتحسين صفات المنتج ، وهندسة مكونات متعددة المواد المتكاملة وتعزيز الفوائد الاقتصادية والإجرائية. ويشمل ذلك التصنيع السريع للليزر للهياكل ذات المسامية التي يتم التحكم فيها ، ولحام هجين ، وقطع بالليزر للألواح المعدنية (Kukreja et al. ، 2013).
تقنية معالجة الليزر ، مع تطبيقاتها المتنوعة والابتكارات المستمرة ، تشكل مستقبل التصنيع ومعالجة المواد. إن تنوعها ودقة تجعلها أداة لا غنى عنها في مختلف الصناعات ، مما يدفع حدود طرق التصنيع التقليدية.
Lazov ، L. ، Angelov ، N. ، & Teirumnieks ، E. (2019). طريقة التقدير الأولي لكثافة الطاقة الحرجة في العمليات التكنولوجية بالليزر.بيئة. التقنيات. موارد. وقائع المؤتمر العلمي والعملي الدولي. وصلة
Patel ، R. ، Wenham ، S. ، Tjahjono ، B. ، Hallam ، B. ، Sugianto ، A. ، & Bovatsek ، J. (2011). التصنيع عالي السرعة من الخلايا الشمسية للاعبين الانتقائي للليزر باستخدام موجة مستمرة 532nm (CW) ومصادر ليزر شبه موزعة.وصلة
Kobayashi ، M. ، Kakizaki ، K. ، Oizumi ، H. ، Mimura ، T. ، Fujimoto ، J. ، & Mizoguchi ، H. (2017). DUV أشعة الليزر عالية الطاقة معالجة الزجاج و CFRP.وصلة
Moon ، H. ، Yi ، J. ، Rhee ، Y. ، Cha ، B. ، Lee ، J. ، & Kim ، K.-S. (1999). تكرار التداخل الفعال الذي يتضاعف من صمام ثنائي من نوع العاكس المنتشرة من نوع ND: YAG باستخدام بلورة KTP.وصلة
Salminen ، A. ، Piili ، H. ، & Purtonen ، T. (2010). خصائص لحام ليزر الألياف عالية الطاقة.وقائع مؤسسة المهندسين الميكانيكيين ، الجزء ج: مجلة علوم الهندسة الميكانيكية ، 224، 1019-1029.وصلة
Majumdar ، J. ، & Manna ، I. (2013). مقدمة إلى تصنيع المواد بمساعدة الليزر.وصلة
Gong ، S. (2012). التحقيقات وتطبيقات تقنية معالجة الليزر المتقدمة.وصلة
Yumoto ، J. ، Torizuka ، K. ، & Kuroda ، R. (2017). تطوير سرير اختبار لتصنيع الليزر وقاعدة بيانات لمعالجة المواد الليزرية.مراجعة الهندسة الليزر ، 45، 565-570.وصلة
Ding ، Y. ، Xue ، Y. ، Pang ، J. ، Yang ، L.-J. ، & Hong ، M. (2019). التقدم في تقنية مراقبة في الموقع لمعالجة الليزر.Scientia Sinica Physica ، Mechanica و Astrolicica. وصلة
Sun ، H. ، & Flores ، K. (2010). التحليل المجهرية للزجاج المعدني السائبة القائم على الليزر.المعاملات المعدنية والمواد أ. وصلة
Nowotny ، S. ، Muenster ، R. ، Scharek ، S. ، & Beyer ، E. (2010). خلية الليزر المتكاملة لتكسمة الليزر مجتمعة والطحن.أتمتة التجميع ، 30(1) ، 36-38.وصلة
Kukreja ، LM ، Kaul ، R. ، Paul ، C. ، Ganesh ، P. ، & Rao ، BT (2013). تقنيات معالجة مواد الليزر الناشئة للتطبيقات الصناعية المستقبلية.وصلة
Hwang ، E. ، Choi ، J. ، & Hong ، S. (2022). عمليات الفراغ الناشئة بمساعدة الليزر للتصنيع عالي العائد.النانو. وصلة
وقت النشر: يناير -18-2024