В 1917 году Альберт Эйнштейн опубликовал первую статью, в которой признал науку, лежащую в основе лазеров. После нескольких десятилетий исследований и разработок Теодор Майман продемонстрировал первый действующий лазер в исследовательских лабораториях Хьюза в 1960 году. К 1967 году лазеры уже использовались для сверления отверстий в алмазных штампах и резки металлов. Мощность лазера дает преимущества, которые широко используются в современном производстве.
Лазеры используются для резки многих типов материалов помимо металлов, и лазерная резка стала важной частью современного цеха листового металла. До того, как эта технология стала доступной, большинство цехов полагались на резку и штамповку для создания заготовок из плоских материалов.
Ножницы бывают разных стилей, но все они делают одиночные линейные разрезы, что требует нескольких настроек для создания детали. Когда требуются изогнутые формы или отверстия, обрезка невозможна.
Пробивка - это операция выбора, когда нельзя использовать ножницы. Стандартные пуансоны бывают различных круглых и прямолинейных форм, а если желаемая форма нестандартна, могут быть изготовлены специальные. Для сложных форм будет использоваться револьверный перфоратор с ЧПУ. Револьверная головка содержит несколько различных типов ударов, которые при последовательном совмещении дают желаемую форму.
В отличие от ножниц, лазерные резаки могут создавать любую желаемую форму за одну установку. Программирование современного лазерного резака ненамного сложнее, чем использование принтера. Лазерные резаки устраняют необходимость в специальных инструментах, таких как специальные пробойники. Удаление специальных инструментов сокращает время выполнения заказа, запасы, затраты на разработку и риск устаревания инструментов. Лазерная резка также исключает расходы, связанные с заточкой и заменой пуансонов и поддержанием режущей кромки ножниц.
Лазерная резка также является бесконтактной деятельностью, в отличие от резки и штамповки. Силы, возникающие при резке и штамповке, вызывают заусенцы и деформацию деталей, которые необходимо обрабатывать второстепенными операциями. Лазерная резка не прикладывает никаких усилий к сырью, и во многих случаях детали, вырезанные лазером, не требуют удаления заусенцев.
Доступны и другие гибкие методы термической резки, такие как плазменная и кислородно-топливная, и они, как правило, менее дорогостоящие, чем лазерные резаки. Однако во всех операциях термической резки существует зона термического влияния, или ЗТВ, в которой изменились химические и механические свойства металла. ЗТВ может ослабить материалы и вызвать проблемы с другими операциями, такими как сварка. По сравнению с другими технологиями термической резки детали, вырезанные лазером, имеют крошечную ЗТВ и сокращают или исключают вторичные операции, необходимые для ее обработки.
Лазеры хороши не только для резки, но и для соединения. Лазерная сварка предлагает множество преимуществ по сравнению с более традиционными сварочными процессами.
Как и при резке, сварка создает ЗТВ. Контроль его размера, формы и свойств является обязательным при выполнении сварных швов на критически важных компонентах, таких как газовые турбины или детали аэрокосмической отрасли. Подобно лазерной резке, лазерная сварка имеет очень небольшую ЗТВ, что дает явное преимущество по сравнению с другими сварочными технологиями.
Ближайший конкурент лазерной сварки, сварки вольфрамовым инертным газом или сварки TIG, использует вольфрамовый электрод для создания электрической дуги, плавящей свариваемый металл. Экстремальные условия вокруг дуги приводят к ухудшению свойств вольфрама со временем, что приводит к изменению качества сварки. Лазерная сварка не подвержена износу электродов, поэтому качество сварного шва более стабильное и его легче контролировать. Лазерная сварка - лучший выбор для критических компонентов и трудно свариваемых материалов, потому что процесс надежен и воспроизводим.
Промышленное использование лазеров не ограничивается резкой и сваркой. Лазеры используются для создания очень маленьких деталей с геометрией размером всего несколько микрометров. Лазерная абляция используется для удаления ржавчины, краски и прочего с поверхности деталей, а также для подготовки деталей к покраске. Маркировка деталей лазером экологична (не содержит химикатов), быстро и надежно. Лазерная технология исключительно универсальна.
Все имеет свою цену, и лазеры не исключение. Применение промышленных лазеров может быть очень дорогим по сравнению с другими процессами. Хотя он не так хорош, как лазерный резак, плазменный резак высокого разрешения может создавать те же формы и обеспечивать чистые края с небольшой ЗТВ за небольшую часть стоимости. Начало лазерной сварки также дороже, чем другие автоматизированные сварочные системы. Стоимость системы лазерной сварки под ключ легко может превысить 1 миллион долларов.
Как и во всех отраслях, здесь сложно привлечь и удержать квалифицированных мастеров. Найти квалифицированных сварщиков TIG непросто. Также сложно найти инженеров-сварщиков с опытом работы в области лазерной сварки, а найти квалифицированных специалистов по лазерной сварке невозможно. Для создания надежных сварочных операций требуются как опытные инженеры, так и сварщики.
Техническое обслуживание также может быть очень дорогостоящим. Для генерации и доставки лазерной энергии требуется сложная электроника и оптика. Найти людей, способных устранять неисправности в лазерных системах, непросто. Обычно это не тот навык, который можно найти в местной торговой школе, поэтому для обслуживания может потребоваться посещение технического специалиста производителя. Технические специалисты производителей оригинального оборудования очень загружены, и длительные сроки выполнения заказа - обычная проблема, которая нарушает производственные графики.
Хотя применение промышленных лазеров может быть дорогостоящим, стоимость владения будет продолжать расти. Количество небольших недорогих настольных лазерных гравировальных станков и планов по созданию лазерных резаков «сделай сам» - индикаторы того, что стоимость владения снижается.
Мощность лазера чистая, точная и универсальная. Даже учитывая недостатки, легко понять, почему мы продолжим видеть новые промышленные приложения.
