Obróbka Laserowa

zastosowanie laserów w przemyśle,
metody obróbki laserowej,
rodzaje laserów,
obróbka laserem stali

WIMIP

Michalik Kamil gr.3

Laser

•

(L)Light

(L)Light

•

(A)Amplification by

(A)Amplification by

•

(S)Simulated

(S)Simulated

•

(E)Emission of

(E)Emission of

•

(R)Radiation

(R)Radiation

Wzmacnianie światła przez wymuszoną

Wzmacnianie światła przez wymuszoną

emisję promieniowania

emisję promieniowania

•

Laser jest urządzeniem wytwarzającym

Laser jest urządzeniem wytwarzającym

światło, które różni się od światła

światło, które różni się od światła

zwyczajnego.

zwyczajnego.

Laser

•

Czym różni się światło lasera od zwykłego?

Czym różni się światło lasera od zwykłego?

Zwyczajne światło, które widzimy jako białe, w

Zwyczajne światło, które widzimy jako białe, w

rzeczywistości jest mieszaniną wielu

rzeczywistości jest mieszaniną wielu

różnokolorowych promieni o różnych długościach

różnokolorowych promieni o różnych długościach

fali. Natomiast światło lasera jest

fali. Natomiast światło lasera jest

monochromatyczne (jednobarwne), czyli składa

monochromatyczne (jednobarwne), czyli składa

się wyłącznie z promieni o jednakowej długości

się wyłącznie z promieni o jednakowej długości

fali i jest widoczne w postaci wiązki o bardzo

fali i jest widoczne w postaci wiązki o bardzo

czystym kolorze.

czystym kolorze.

RODZAJE

•

lasery gazowe

lasery gazowe

atomowe, np. He-Ne

atomowe, np. He-Ne

•

lasery gazowe molekularne

lasery gazowe molekularne

, np. N

, np. N

2

2

-CO

-CO

2

2

-He

-He

•

lasery gazowe jonowe

lasery gazowe jonowe

•

lasery krystaliczne

lasery krystaliczne

czyli na ciele stałym, np.

czyli na ciele stałym, np.

rubinowy(

rubinowy(

Theodore Maiman

Theodore Maiman

15 maja 1960)

15 maja 1960)

, YAG

, YAG

•

lasery szklane

lasery szklane

, np. neodymowy

, np. neodymowy

•

lasery półprzewodnikowe

lasery półprzewodnikowe

, np. GaAs-AlGaAs

, np. GaAs-AlGaAs

•

lasery barwnikowe

lasery barwnikowe

, np. z roztworem rodaminy

, np. z roztworem rodaminy

•

lasery chemiczne

lasery chemiczne

, np. wykorzystanie reakcji

, np. wykorzystanie reakcji

syntezy wzbudzonego HF lub DF do pobudzenia

syntezy wzbudzonego HF lub DF do pobudzenia

ośrodka czynnego.

ośrodka czynnego.

Lasery

•

niebieski laser półprzewodnikowy –
polscy naukowcy z warszawskiego
Centrum Wysokich Ciśnień „Unipress”
Polskiej Akademii Nauk wyhodowali, jako
pierwsi, kryształy azotku galu (GaN)
niezbędne do konstrukcji niebieskiego
lasera. Laser ten umożliwi zwiększenie
nawet czterokrotnie pojemności płyt CD
(gdyż fale niebieskie są krótsze od
obecnie stosowanych czerwonych).

Blu-ray Disc (BD)

Rodzaje laserow

Zastosowanie

•

Pomiar odległości

•

Do określenia poziomu skażenie atmosfery

•

Dźwięk i dane na CD

•

Światłowody

•

Zastosowanie laserów w wojsku

•

Zastosowanie laserów w medycynie

Zastosowanie

Zastosowanie w przemysle

Laserowe cięcie

Laserowe cięcie

•

Jest to jedna z metod termicznego
oddzielania materiału

•

punktowe wprowadzenie energii i
wysokoenergetyczny strumień tnący

•

wytwarzanie elementów,

•

które bez dodatkowej

•

obróbki nadaja sie do

•

dalszej przeróbki

•

Metale, niemetale

Laserowe cięcie

•

Metody:

•

Cięcie przez odparowanie

•

Cięcie przez topienie i wydmuchiwanie

•

Cięcie przez wypalenie

•

Generowanie pęknięć termicznych

•

Zarysowanie

•

"Zimne" cięcie

Laserowe cięcie

•

Zalety:

•

Wąska strefa wpływu ciepła,

•

Gładka i czysta powierzchnia cięcia (nie wymaga obróbki
wykańczającej)

•

Oszczednośc materiału poprzez występowanie wąskiej szczeliny
cięcia

•

Duża szybkośc cięcia

•

Szeroki zakres materiałów poddających się procesowcięcia

•

Łatwość automatyzacji

•

Duża elastyczność procesu cięcia laserowego

•

WADY:

•

Duży koszt inwestycyjny

•

Ograniczona grubość cietej blachy, jest to podyktowane

•

wymogami jakościowymi.

Spawanie laserowe

•

Polega na stapianiu obszaru styku łączonych
przedmiotów ciepłem otrzymanym w wyniku
doprowadzenia do tego obszaru skoncentrowanej wiązki
światła koherentnego, o bardzo dużej gęstości mocy, ok.
10^2 do 10^11 W/mm2

Spawanie laserowe

•

Zasadniczo za pomocą lasera można
łączyć wszystkie materiały, dla których
dotychczas wykorzystywano
konwencjonalne metody, osiągając przy
tym większą jakość i prędkoć posuwu
podczas spawania.

•

•

Udział węgla w materiałch

•

nie powinien być większy

•

niż 0,2%.

Spawanie laserowe

Spawanie laserowe

Spawanie laserowe

Spawanie laserowe

•

laserowe spawanie kondukcyjne

•

energia przenoszona przez wiązkę laserową
oddziaływuje na powierzchnię i przenika w głąb
materiału zgodnie z prawem przewodnictwa
cieplnego ,następuje topienie materiału ale nie
występuje zjawisko parowania metalu

Spawanie laserowe

•

Przeznaczenie spawania kondukcyjnego :

•

spawanie kondukcyjne stosuje się w
przypadku wymagania bardzo dobrej
powierzchni spawanej

•

do spawania cienko ściennych rur

•

gdy nie może dojść do parowania metalu

•

mikrospawanie, np. elementy zegarków.

Spawanie laserowe

•

ZALETY SPAWANIA LASEROWEGO:

•

Wysoka gęstość mocy (spawanie typu kapilarnego)

–

małe dystorsje

–

wąska spoina

–

wąska strefa wpływu ciepła.

•

Wysoka prędkość procesu

•

Nie wymaga spoiwa

•

Spawanie z wysoką precyzją

•

Wysoka czystość procesu

•

Możliwość łączenia materiałów trudnospawalnych

•

Łatwość automatyzacji

Znakowanie laserowe

•

W systemach przeznaczonych do znakowania
materiałów używa się obecnie ok. 90% laserów

•

Metody znakowania:

•

naświetlanie przedmiotu poprzez

•

specjalnie wykonaną maskę

•

odwzorującą obraz, który ma

•

być przeniesiony na przedmiot

•

•

sterowanie zogniskowanej

•

wiązki promienia lasera

•

za pomocą dwóch zwierciadeł

•

poruszanych elektromagnetycznie

•

jest to tzw. system galwo

Znakowanie laserowe

•

Zalety znakowania laserowego:

•

wysoka jakość znakowania i wysoka powtarzalność,

•

trwałość: odporność na ścieranie, ciepło, chemikalia, światło
UV,

•

trudne do sfałszowania,

•

możliwość znakowania z wysoką rozdzielczością,

•

duże prędkości znakowania,

•

możliwość znakowania obiektów poruszających się i
pozostających w spoczynku,

•

bezdotykowość znakowania (brak nacisku, brak deformacji,
brak zanieczyszczania powierzchni, brak zużycia "narzędzi"
znakujących,

•

możliwość znakowania powierzchni niepłaskich, nierównych,
miękkich, twardych,

•

czystość i suchość procesu znakowania,

•

bardzo wysoka elastyczność (systemy programowalne),

•

bardzo niskie koszty eksploatacji, konserwacji.

Znakowanie laserowe

•

Wady znakowania:

•

wysoki koszt inwestycyjny,

•

brak możliwości znakowania w kolorach

Hartowanie

• Podstawowym celem laserowego hartowania

jest zwiększenia twardości w cienkiej
warstwie powierzchniowej

• Możliwość hartowania większych

powierzchni

LASERY

Inne zastosowania

•

drążenie otworów

drążenie otworów

•

obróbka powierzchniowa

obróbka powierzchniowa

•

stapianie warstwy powierzchniowej

stapianie warstwy powierzchniowej

•

wzbogacanie warstwy przypowierzchniowej w

wzbogacanie warstwy przypowierzchniowej w

składniki stopowe

składniki stopowe

•

nakładanie warstwy przypowierzchniowej

nakładanie warstwy przypowierzchniowej

(natapianie)

(natapianie)

KONIEC

•

http://pl.wikipedia.org/wiki/Laser

•

http://technologialaserowa.republika.pl/

•

J.Kusiński „Lasery i ich zastosowanie w
inżynierii materiałowej”.

•

D.Panek „Obróbka laserowa wierzchniej
warstwy austenitu”