PROIZVODNOST OBRADE LASEROM U zavisnosti od područ ja primjene, količina skinutog materijala u jedinici vremena, moţe ovisiti o vrsti idimenzijama materijala obratka, karakteristikamaintenziteta laserske zrake u fokusu, geometrijskimveli č inama laserske zrake, brzini pomo ć nog kretanja, vrsti i pritisku pomo ć nog plinai dr. Vrsta i debljina materijala obratka
– Laserom – Laserom semogu obraĎivati svi materijali, ali ne podjednako efikasno. Obradivost ovisi o raznim svojstvima materijala, a prvenstveno o njegovim fizičkim karakteristikama (specifični toplinski kapacitet,koeficijent temperaturne provodljivosti,temperatura topljenja, koeficijent refleksije i dr.).
Intenzitet laserske zrake – P r o i z v o d n o s t o b r a d e direktno ovisi o energetskim karakteristikam kama lasera.Povećanjem specifične snage laserske zrake u fokusu, tj. koncentracije energije izbroja impulsa, intenzivira se isparavanje irazaranje materijala obratka Geometrijske karakteristike laserske zrake – P o l u m j e r trake u fo fokusu de definira ko konce ncentr ntraciju ene enerrgije impulsa, a polarizacija utječe na smanjenje proizvodnosti preko odstupanja paralelnosti linearnog prostiranja laserske svijetlosti od pravca obrade.
– P r i o b r a d i j e p o t r e b n o izabrati graničnu vrijednost pomoć nog kretanja, dase s jedne strane ne pojavi proces nepotpune obrade ili suprotno nepotrebno gubljenje energije i vremena.
Pomo ni plin – E f e k t i v n o s t s j e čenja laserom moţe seznačajno povećati primjenom tzv. pomoćnog plina(20÷40%), koji se ubacuje u smjeru djelovanja laserske zrake, a čiji zadatak je poboljšati sagorijevanje materijala i odstranjivati produkte obrade iz zone rezanja.
TAČNOST OBRADE Točnost obrade laserom prvenstveno ovisi o intenzitetu i stabilnosti energetskih parametaralaserske zrake i geometrijskim karakteristikamaopti č kog sustava. Kako se radi o nedefinirano jgeometriji procesa obrade laserom (konusni oblikzrake i toplotni mehanizam obrade), neizbjeţne sugreške dimenzija, oblika i poloţaja. Odstupanje mjera i profila obrade od propisanih su posebno izraţena kod grube obrade robusnih radnih predmeta. Ako se
radi o završnoj obradi radnih predmeta radnih predmeta manjih dimenzija, postiţe se visoka točnost ±(0,01÷0,001) mm. Geometrijske karakteristike su presudne kod toč nosti obrade laserom. Bitno je na mjestu obrade ostvariti maksimalno fokusiranje laserske zrake,
tj. provesti obradu sminimalnim promjerom zrake. TakoĎer je bitno izbjeći odstupanje paralelnosti linearnog pravca prostiranja laserske svijetlosti(polarizacija) svijetlosti(polarizacija) u odnosu na pravac rezanja ilikoristiti radijalni vid polarizacije. Na slici prikazan je utjecaj vrste laserskog impulsa na mjere i oblik rupe, kao i odstupanje
linearne polarizacije od pravca rezanja naširinu i oblik reza.
KVALITET OBRAĐENE POVRŠINE Pri obradi laserom, zbog pojave visoke temperature u uskoj zoni obrade, neizbjeţne su značajnije geometrijske neravnine fizičko –kemijske promjene u površinskom p ovršinskom sloju materijala obratka. Ostvaruje se obrada srednje – grube – grube klase kvalitete obraĎene površine N7÷N12, uz debljinu defektnog sloja koja moţe varirati u širokim granicama 0,01÷0,05mm, pogotovo pogo tovo kod laserskog
sječenja kontinuiranim reţimom rada. Kvaliteta obraĎene površine ovisi ospecifi č nojsnazi laserske laserske zrake, zrake, vremenu d j e l o v a n j a i m p u l s a , t o p l i n s k o – f i z i č kim karakteristikamamaterijala karakteristikamamaterijala obratka, obratka, brzini obrade, vrsti ipritisku pomo ć nog plinai dr.
OBRADIVOST MATERIJALA
LBM moţe se koristiti za obradu svih vrsta metalnih i nemetalnih materijala, koji posjeduju minimalno svojstvo apsorpcije infracrvenog zračenja. Metalni materijali – S o b z i r o m d a s k o r o s v i metali i njihove legur eguree, iako ako na sobnoj noj temper peraturi reflektiraju svijetlost, posjeduju početnu apsorpciju koja se kreće u granicama0,5÷10%, manje ili
više se uspješno obraĎuju pomoću obraĎuju pomoću lasera. Nemetalni materijali – N N e m e t a l i s u p o p r a v i l u dobri apsorberi infracrvenog zračenja. Uz to,općenito uzevši, nemetalni materijali posjeduju mali koeficijent toplinske provodljivosti i imaju nisku točku topljenja ili paljenja. Zbog toga,nemetali predstavljaju veoma pogodan materijal za obradu laserom.
SJEČENJE I PROSIJECANJE Najrasprostranjenija primjena lasera u području obrade materijala, upravo je kod proizvodne operacije sječenja raznih vrsta i debljina materijala (Laser Cutting). Pomicanjem radne glave ili obratka po odreĎenoj putanji,ostvaruje se izuzetno efikasno isijecanje iprosijecanje prostih ili sloţenih kontura. Reţu se gotovo sve vrste materijala, metali debljine do 10 mm i nemetali do 30 mm. Brzine rezanja su do 50 m/min, minimalni rezovi su oko 0,1mm, 0,1 mm, a maksimalne kvalitete obrade su N7.
BUŠENJE I PERFORIRANJE Bušenje i perforiranje (Laser Drilling andPerforating) otvora različitih geometrijskihoblika, dubina i poloţaja su tipične operacije laserske obrade. Obrada se uglavnom izvodi saNd:YAG laserom u impulsnom reţimu rada.Obrada raznih materijala i malih otvora promjera φ(0,01÷0,5) mm, koji se mogu bušitiili perforirati, glavne su odlike i prednosti lasera u odnosu na druge postupke obrade. Koriste se u industriji precizne mehanike,industriji alata, tekstilnoj industriji, elektroindustriji i dr.
IZRADA PROSTORNIH I SLOŢENIH POVRŠINA Izrada dijelova specifične geometrije, pri izradi prototipa ili vrlo malog broja komada,ostvaruje se sloţenim pomicanjem radne glave u odnosu na obradak, koje podsjeća na kopirno glodanje, pa otuda i naziv “lasersko glodanje”.
GRAVIRANJE I MARKIRANJE Lasersko graviranje (Laser Engraving) ţeljenog geometrijskog oblika identifikacijsko markiranje, odlikuje se brzinom, preciznošću I kvalitetom trajnog označavanja i to bez naljepnica, boja, mehaničkog oštećenja,prljanja i sl. Koristi se za obiljeţavanje p ro ro i z v o d a i k o m p o n e n a t a s a l f a – n u m e r i čkim oznakama u seriji (serijski broj, bar kod,datum, tehnič ki podaci, skale, itd.) i grafičkim prikazima (logo, oznaka, simbol, natpis, itd.).
ZAVARIVANJE I LEMLJENJE
Zavarivanje laserom ostvaruje se trenutnim topljenjem materijala dva ili više spojenih dijelova i naglim hlaĎenjem rastopljenog spoja.Ostvaruje se spajanjem materijala bez ili uz primjenu dodatnog materijala, u atmosferi ili pod zaštitom plina. Pored metalnih mogu se zavarivati i nemetalni materijali, kao I raznorodni materijali. Lemljenje, spajanje dijelova koji ne zahtijevaju veliku jačinu spoja, ali je potrebno po trebno brtvljenje ili električna provodljivost, takoĎer se uspješno ostvaruje pomoću lasera.
TOPLOTNA OBRADA
Lokalno zagrijavanje površinskog sloja materijala koji se toplinski obraĎuje, efikasno se moţe ostvariti pomoću lasera (Laser Heat Treatment). Nataj način se mogu provesti p rovesti skoro svi do sada p o z n a t i o b l i c i t o p l i n s k e i k e m i j s k o – t o p l i n s k e obrade koji imaju zadatak poboljšati mehaničke ilifizičko – kemijske – kemijske karakteristike odreĎene površinena obratku. Na slici je dana principijelna shema p r o c e s a L B M t o p l i n s k e i t e r m o – k e m i j s k e o b r a d e sa specifičnim postupcima ojačanja ili oplemenjivanja površinskih slojeva materijala obratka.
Postupci laserske toplotne obrade
PREVLAČENJE MATERIJALA Nanošenje prevlaka na površinu materijala obratka pomoću lasera (Laser Coating),predstavlja postupak s kojim se povećava mehanička, fizička ili kemijska izdrţljivost površinskog izdrţljivost površinskog sloja. Prevlake nanesene ovim postupkom su materijali otporni na habanje,zamor, udare, temperaturu, koroziju itd. Pogodnost laserskog prevlačenja je I mogućnost prevlačenja samo onih dijelova površina koji su odreĎeni eksploatacijskim ili estetskim zahtjevom.
DEFORMACIONO OJAČAVANJE MATERIJALA Lasersko deformacijsko ojačavanje materijala(Laser Shock Peening) predstavlja moderan iperspektivan postupak poboljšavanja mehaničkih svojstava površinskih slo jeva materijala obratka. Korištenjem ovog postupka dobiva se znatno veća dubina unošenja zaostalih tlačnih napona. Proces obrade zasniva se na prethodnom prekrivanju površinskog sloja materijala s tankom
dvoslojnom prevlakom (zaštitni +providni sloj).
Lasersko deformaciono ojačavanje materijala SAVIJANJE LIMA
Obrada laserom se moţe koristi za grubo oblikovanje proizvoda od lima postupkom savijanja (Laser Beam Forming). Laserom se savijaju dijelovi od tankih limova i profilnih pripremaka i to bez primjene alata (matrice ipritiskivača). Zbog odsustva alata i jednostavnijeg principa obrade, smanjuju se troškovi obrade, a povećava se efikasnost I fleksibilnost savijanja lima. Postupak je pogodan u uvjetima pojedinačne I maloserijske proizvodnje, kod dijelova sloţenih
profila od teško obradivih materijala.
KOMBINOVANE OBRADE SA LASEROM
Dodavanje laserskog ureĎaja nekim konvencionalnim strojevima za obradu materijala, nastaju kombinirana obradna postrojenja. Na taj način se dobivaju postrojenja koja na jednom mjestu objedinjuju dvije raznorodne tehnologije, što u mnogome povećava efikasnost i kvalitetu obrade. Kao npr. CNC obradni centri za klasično I lasersko glodanje, fleksibilni modul za obradu rezanjem s dodatkom ureĎaja za površinsku toplinsku obradu i dr. ZAKLJUČAK Na temelju prethodno izloţenog daju se sljedeće tvrdnje: Izrada visoko preciznih otvora malih dimenzija,kao i sječenje tankih limova uspješno se izvode pomoću lasera. Pod djelovanjem laserskih zraka na predmetu obrade ne dolazi do strukturnih i kemijskih promjena. Brojčane vrijednosti deformacije u zoni lasers laserskog kog djel djelova ovanja nja ukazuju ukazuju na posto postojan janje je te n d e n c i j e
“izbacivanja”materijala iz te zone Povećana deformacija i izbacivanje materijala izte zone jest proces odvajanja čestica pri obr adi adi laserom
Pravilnim izborom reţima (energije impulsa,vremena djelovanja impulsa i količine impulsa)mogu se postići visoki kvaliteti obrade.
