Laserleikkaus Filip Norrgård

Esitys aiheesta: "Laserleikkaus Filip Norrgård"— Esityksen transkriptio:

1 Laserleikkaus Filip Norrgård

2 Laserleikkaus Eniten käytetty lasertyöstösovellus teollisuudessa
Terminen prosessi, jossa materiaali höyrystyy ja sulaa fokusoidun lasersäteen ansiosta Polttopiste 0,1– 0,5 mm Teho yli 105 W/mm2 Suuri energiatiheys ansiosta muodostuu höyrystyneen materiaalin reikä joka puhalletaan pois Etäisyys suuttimen ja materiaalin välillä 0,5 – 1,5 mm Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

3 Pääedut Muodon, materiaalin ja leikattavien osien lukumäärä on vapaa
Ei tarvita erilaisia työkaluja Vapaus tuotesuunnittelijoille muodon suhteen Leikkauksen suuri nopeus mahdollistaa hyvä tuottavuus ja saatavuus Osien tarkka valmistus ja hyvä laatu Ei vaadi jälkityöstöä Leikkaus voidaan tehdä 1D, 2D ja 3D Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

4 Laserleikkausprosessit
Polttoleikkaus Sulattava laserleikkaus Höyrystävä laserleikkaus Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

5 Polttoleikkaus Laser-happileikkaus
Hapen ja laserin välillä syntyvä exoterminen reaktio tehostaa leikkausta Materiaalina yleensä teräs Tehostaa joissakin tapauksissa n.e. leikkausnopeus suurenee Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

6 Sulattava laserleikkaus
Railon etureuna sulatetaan lasersäteellä Sula puhalletaan pois korkeapaineisella kaasuvirtauksella RST, alumiineja, titaaneja, polymeerejä Reunat ei yleensä hapetu; käytetään inertti leikkauskaasu Titaania leikattaessa käytetään argon, typpi voi reagoida muodostaen kovia titaaninitridikerroksia Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

7 Höyrystävä laserleikkaus
Leikkaus tapahtuu materiaalia höyrystämällä Akryyli, kertamuovit, kumi, puu, paperi, kartonki, nahka, jotkut keraamit, jotkut kestomuovit Kaasuvirtausta käytetään puhaltamaan syntynyt höyry pois railosta Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

8 Yhdistelmäprosessit Ohuen levyn leikkaus interillä kaasulla ja isolla teholla Osin höyrystävää, osin sulattavaa Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

9 Laserleikkauksen parametrit
Materiaaliparametrit: Fysikaaliset Optiset Laserparametrit: Aallonpituus Teho Moodi Säteenlaatu Polarisaatio Raakasäteen halkaisija Pulssin kesto Taajuus Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

10 Laserleikkauksen parametrit
Prosessiparametrit: Leikkausnopeus Polttopisteen paikka Polttoväli Kaasulaji Kaasun paine Suutinreiän halkiaijsija Suuttimen muoto Suuttimen etäisyys Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

11 Tehon pulssitus Jos lämmöntuonti on kriittinen tai materiaali on vaurioitumisherkkä on laserenergian tuonti minimoitava Pulssitus on laserin tehon muuttamista ajan funktiona Tarkkausleikkaus tehdään pulssitetulla laserilla Yleensä ND:YAG-laserilla Myös CO2-laserilla Nd:YAG-laserilla saadaan suurempi tehotiheys kuin jatkuvalla teholla Pulssitus parantaa laatua jyrkissä geometrioissa ja voimakkaasti heijastavien materiaalien työstäminen Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

12 Aallonpituus Nd:YAG-laserin absorptio metalleissa on huomautettavasti parempi kuin CO2-laserin CO2-laseri on kuitenkin parempi paksuilla materiaaleilla Nd:YAG on kannattavampaa tarkkuustyöstössä ja 3D-leikkauksessa CO2-laseri on ylivoimainen useiden ei-metallisten materiaalien leikkauksessa Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

13 Materiaalien laserleikattavuus
Leikattavuuteen vaikuttaa materiaalin Optiset ominaisuudet Absorptio Heijastavuus Läpäisevyys Termiset ominaisuudet Ominaislämpötilakapasiteetti Sulamislämpötila Höyrystymislämpötila Lämmönjohtavuus CO2-laseri on monipuolisin; voi leikata lähes kaikkia olevia materiaalia, erityisesti kaikki orgaaniset materiaalit Kidelaserit käytetään jos CO2-laseri ei sovi materiaalin heijastavuuden takia Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

14 Leikkauskaasu Leikkauskaasun tehtävät ovat:
Sulan poisto railosta Fokusointioptiikan suojaus roiskeelta Sulan suojaus hapettumiselta Leikattaessa hapettumiselle herkkiä materiaalia Eksotermisen prosessin käynnistäminen ja ylläpito Tyypillisesti käytetyt kaasut: Reaktiivisia Ilma Happi Interttejä Typpi Argon (tai argon/helium) Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö Kuva:

15 Leikkauslaserit Suurin osa leikkauslasereista ovat CO2-lasereita
Teho välillä 0,5-5,0 kW Yli 5 kW laserilla leikataan hyvin paksuja materiaaleja Nd:YAG-laser on yleistymässä koska sen sädettä voidaan ohjata käyttäen optisia kuituja Alle 100 W:n keskiteho Käytetään paljon 3D-leikkauksessa Käyttää robotit esim. autoteollisuudessa Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

16 Laser- ja vesisuihkuleikkauksen yhdistäminen
Vesisuihkulaserissa lasersäde fokusoidaan vesisuihkun sisälle Nd:YAG-laserin aallonpituus soveltuu tähän parhaiten Kokonaisheijastus veden ja ilman rajapinnasta Joten, vesi ohjaa sädettä jäähdyttää kappaletta ja poistaa materiaalia railosta Vesisuihkulaser on sangen uusi Vesisuihkulaserin etuja: Pieni lämmöntuonti Kapea railo Pieni lämpövyöhyke Erittäin hyvä tarkkuus Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö

17 Pizzan laserleikkaus = tulevaisuuden pizzaveitsi?
Vaasan yliopisto | Teknillinen tiedekunta | Lasertyöstö