Способы повышения мощности лазерного излучения

Повышаем производительность лазерного оборудования

В промышленности улучшение производительности оборудования имеет большое значение: в результате Вы получите эффективное использование рабочего времени и увеличение объёмов производства.

Приведенные в данной статье рекомендации специалистов Trotec — австрийского производителя лазерных станков помогут без особых затрат улучшить качество, увеличить скорость обработки и повысить производительность лазерного оборудования.

Итак, например, на предприятии имеются лазерные станки и нужно увеличить их производительность. Для этого необходимо первоначально решить ряд вопросов:

1. Какой технический потенциал Вашего станка?
2. Как оптимизировать рабочий процесс?

Итак, сначала о техническом потенциале лазерного оборудования — что заложено изначально самим производителем, что можно привести в порядок и ждать более лучших результатов:

• тип и скоростные характеристики привода,
• мощность лазерной трубки,
• качество изготовления оборудования.

Скорость. Влияние скоростных характеристик привода у станка нельзя недооценивать. Мощные лазеры, но при микрошаговом приводе, проигрывают в производительности станкам меньшей мощности, но снабженные сервоприводом. Например, станки Тротек благодаря наличию сервопривода имеют самую высокую скорость среди других производителей: ускорение (5g) и скорость работы до 3,55 м/с. Для станков, уже находящихся в эксплуатации, важным фактором увеличения производительности будет поддержание привода в хорошем техническом состоянии. Сроки проведения сервисных работ зависят как от самого станка, так и от параметров его работы (вид и объёмы обрабатываемого материала). Для осуществления техобслуживания важно привлекать опытных инженеров, что позволит значительно снизить время простоя лазерной системы.

Для станков австрийской компании Trotec работы по техобслуживанию в значительной степени облегчены благодаря использованию специально разработанной технологии InPack. Она включает в себя не только особую конструкцию станка, которая снижает контакты с пылью особо важных для работы оборудования узлов — излучателя, двигателя и механизмов. По этой причине техобслуживание лазерных систем Trotec проводятся очень редко даже при постоянно работающем станке 24 часа 7 дней в неделю. А это напрямую влияет на повышение производительности и доходности производства.

Мощность. Если падает мощность лазерного излучателя, причины могут быть следующими:

1. вышел газ из лазерного излучателя;
2. загрязненная или испорченная оптика может влиять на потерю мощности до 50%;
3. неисправный блок питания;
4. неисправный сигнальный блок.

Мощность можно восстановить благодаря заправке/ замене излучателя (замена -стеклянного, заправка — металлического и керамического), ремонту или за счет покупки более мощного излучателя (если оборудование позволяет замену лазерной трубки на более мощную, как у станков Тротек).

Большая мощность, кроме ускорения обработки, обеспечивает увеличение диапазона обрабатываемых материалов.

Для наглядности приведём результаты работы по лазерной гравировке анодированного алюминия, а именно — двух одинаковых заготовок при использовании разной мощности станка. Размер листа700Х420 мм, количество деталей 49, размер стандартный — 100Х60 мм. Мощность лазера 30 Вт и 80 Вт При мощности лазерного излучения 30 Вт результат: 48% изображения одной детали завершено за 55 секунд, а при увеличенной мощности до 80 Вт — 100% завершено за 55 с.

То есть при увеличении мощности излучения кратно увеличивается скорость обработки.

Примечание: это пример из практики обработки заготовок на лазерном станке Тротек.

Качество изготовления оборудования. Данный вопрос зависит от каждого конкретного станка. Хороший показатель надежности системы — наличие длительной гарантии (2-4 года) от производителя и использование качественных, не дешевых компонентов (не алюминиевой направляющей оси Х, а нержавеющей; не стеклянных лазерных излучателей, а металлических или керамических).

Важно, если вместе с лазерным оборудованием можно приобрести у производителя программу для отслеживания технического состояния станка. Это в разы сэкономит время на техобслуживание, а если сервис будет вовремя — тогда можно будет сэкономить и на новых запчастях. Для пользователей лазерных станков Trotec можно порекомендовать использовать технологию SAP, которую специалисты компании интегрировали в своё оборудование. Эта система позволяет следить за функциональным состоянием станка, находить возможные неисправности до их возникновения, автоматически подыскивать и предлагать для заказа необходимые запчасти. Для пользователей лазерных систем других производителей советуем вовремя проводить профилактические работы станков или уточнять о наличии подобных программ как у Тротек для своевременного сервиса.

Как оптимизировать рабочий процесс

После анализа технических характеристик Вашего лазерного станка и проведения техобсуживания важно посмотреть, есть ли возможность упростить, автоматизировать операции на станке.

Здесь можно привести несколько важных вариантов:

• Хорошо обученный персонал способен быстро решать многие задачи, которые влияют на производительность. Например, простое обновление программного обеспечения станка операторами без привлечения инженеров или ИТ-специалистов позволяет сократить время простоя станка.
• Правильный подбор технологии обработки различных материалов.

Во-первых, речь про грамотно подобранные параметры программы лазера, которые помогут ускорить процесс. Например, для лазерной гравировки обрамления на табличке лучше использовать векторную графику, а не растровую. В векторной в изображении штрихи, в растровой — гравировка полинейно. Поэтому экономия составляет до 2/3 времени на лазерную гравировку одинаковых табличек.

Рекомендуем посмотреть полную статью о различиях растровой и векторной графики для увеличения скорости обработки на сайте Тротек в разделе Советы пользователю, название статьи «Растровая гравировка и векторная«.

Другой пример ускорения процесса до 25% благодаря настройкам в лазерном ПО — обозначение разным цветом зон на табличке. Это позволяет лазеру обрабатывать сначала один цвет, потом другой и не ходить по всей площади шильдика.

Во-вторых, можно использовать технологии лазерного станка. Например, если требуется обработать изделия из материалов, разных по химическому составу (металлы или неметаллы), можно дополнить станок вторым излучателем. Но на данный момент такие станки выпускает только Trotec (серия Speedy flexx). Нет необходимости в переустановке излучателей, и в течение одного технологического процесса можно сделать обработку как пластика, резины и др., так и металлических изделий.

Другой пример — гравировка/маркировка на металле волоконным лазером производится без дополнительной подготовки с экономией до 1,5 часов рабочего времени за смену по сравнению с той же обработкой только газовым излучателем с нанесением пасты (там, где возможно обрабатывать металл газом). А если выполнять такой же тип обработки с помощью газового излучателя, то первоначально придётся наносить специальный спрей или пасту, обрабатывать и итоге вытирать остатки спецслоя с готового изделия.

Автоматизация работы. Два способа:

Простой, но дорогой способ — включение лазерной системы в производственную линию предприятия. В случае, если нет средств, чтобы автоматизировать процесс, или у Вас станок планшетного типа, для ускорения производства поможет использование шаблонов. Для каждой партии готовится по 2 шаблона. Один используется для обработки, другой для подготовки заготовок во время работы станка.

Данный способ облегчает работу: проще и быстрее убирать мелкие изделия из рабочей зоны станка, и оборудование не простаивает, ожидая загрузку следующей партии. Бесплатную инструкцию по созданию таких шаблонов можно найти на сайте Тротек также в разделе Советы пользователю — название шаблоны для лазерной гравировки больших партий.

Источник

Способы повышения мощности лазерного излучения

Темы исследований

Оформление работы

Наш баннер

Исследовательские работы и проекты

Проект «Лазерные технологии и их использование»

В готовой ученической исследовательской работе по физике на тему «Лазерные технологии» автор изучает лазерные технологии и их применение в современной жизни, определяет постоянный темп роста развития лазерных технологий и их внедрения в нашу жизнь.

Подробнее о работе:

В ходе учебного исследовательского проекта по физике «Лазерные технологии и их применение» учащийся провел исследование высокой интенсивности лазерного излучения, подробно описал все виды лазеров, провел проверку монохромотичности и возможности фокусировки лазерного луча, изучил особенности применения лазерных технологий в медицине и вооруженных силах. Автор проекта провел эксперимент, направленный на выявление способа повышения мощности лазерного излучения.

Оглавление

Введение
1. История создание лазеров.
2. Лазер-устройство и принцип действия.
3. Свойства лазерного излучения (принципы работы лазера) .
4. Высокая интенсивность лазерного излучения.
5. Основные виды лазеров.
6. Проверка монохромотичности и возможности фокусировки лазерного луча.
6.1 Вооружение.
6.2 Медицина.
7. Эксперимент.
Заключение
Список литературы

Ведение

Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков, считывания штрих-кодов в магазинах и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза.

В последние годы открываются принципиально новые виды лазеров, обладающих высоким коэффициентом полезного действия. Так же, лазеры упрощаются и дорабатываются под нужды той или иной отрасли жизнедеятельности людей. В результате этого существенно расширился диапазон выполняемых функций лазерной техники. Наряду с увеличением производительности и качества традиционных лазерных технологических процессов обработки были разработаны новые процессы, обеспечивающие общий прогресс развития теории и практики в технологии приборостроения.

В настоящее время применение лазерных технологий в приборостроительном производстве чрезвычайно разнообразно. К числу таких технологий относятся сварка, терм упрочнение, легирование, наплавка, резка, размерная обработка, маркировка, гравировка, прецизионная микросварка и многие другие. В некоторых случаях лучевые технологии находятся вне конкуренции, так как с помощью лазеров можно получить технические и экономические результаты, которых нельзя достичь другими техническими средствами.

Развитие современного производства обуславливает все возрастающее внедрение наукоемких технологий, в частности, лазерной обработки материалов. Такая обработка является одной из технологий, которые определяют современный уровень производства в промышленно-развитых странах. Использование лазерной обработки материалов позволяет обеспечить высокое качество получаемых изделий, заданную производительность процессов, экологическую чистоту, а также экономию людских и материальных ресурсов.

Цель исследования: Целью данной работы является изучение лазерных технологий и применение в современной жизни.

Актуальность данной темы: Выявить постоянный темп рост развития лазерных технологий и их внедрения в нашу жизнь.

1. Ознакомиться с принципом работы различных типов лазеров;
2. Способы повышения мощности лазерного излучения;
3. Выбрать варианты применения лазеров.

Предмет исследования: Лазерные технологии.

История изобретения лазеров

В 1917 году Эйнштейн формулирует теорию «Вынужденного излучения», которая описывает возможность создания условий, при которых электроны одновременно излучают свет одной длины волны. То есть, по сути, он описал теоретическую возможность создания некоего управляемого электромагнитного излучателя, названного впоследствии лазером.

Только через 34 года идея Эйнштейна из теории начала превращаться в реальность. В 1951 году профессор Колумбийского университета Чарльз Таунс решается использовать теорию «вынужденного излучения» для создания реального действующего прибора. В 1954 году он со своими единомышленниками Гербертом Цайгером и Джеймсом гордоном на практике реализует свой замысел, представив на суд общественности – первый в мире реально работающий лазер.

Правда, тогда он назывался «мазер». Прибор генерировал очень тонкий луч света на частоте 100 Гц мощностью 10 нВт. Конечно же, по сегодняшним меркам это немного, но тогда это был настоящий прорыв в оптоэлектронике.

Спустя год в 1955 году советские ученые Александр Прохоров и Николай Басов из Института физики Академии наук CCCP совершенствуют конструкцию мазера, изменяя метод накачки электронов. В 1964 году они вместе с Таунсом получают за свои открытия Нобелевскую премию. В 1956 году американский ученый Николас Блумберген из Гарвардского университета разрабатывает твердотельный мазер. До этого существовали только газовые.

Что касается самого названия, то впервые термин «лазер» упоминает в своих научных работах выпускник Колумбийского университета и коллега по научным изысканиям Чарльза Таунса – Гордон Гуд. Это произошло в 1957 году. Почему такое изменение? Дело в том, что первые мазеры работали не в оптическом диапазоне и были невидимы для человеческого глаза. Таунс же разработал конструкцию оптического свет генерирующего прибора, а Гуд ввёл понятие «лазер» и нотариально заверил право первого, кто описал принцип работы этого прибора.

Затем лазерная техника получила бурное развитие. Появились: газовые, газодинамические, химические лазеры, лазеры на свободных электронах, волоконные и другие.

С момента своего изобретения лазеры зарекомендовали себя как «готовые решения ещё неизвестных проблем». В силу уникальных свойств излучения лазеров, они широко применяются во многих отраслях науки и техники, а также в быту.

Лазеры широко применяются в научных измерениях и экспериментах. Они позволяют создать высокую точность там, где это потребуется.

Современные источники лазерного излучения дают в руки экспериментаторов монохроматический свет с практически любой желаемой длиной волны. В зависимости от поставленной задачи это может быть, как непрерывное излучение с чрезвычайно узким спектром, так и ультракороткие импульсы длительностью вплоть до сотен аттосекунд (1 ас = 10−18 секунды).

Лазеры применяются в информационной сфере. Лазерные принтеры и лазерные проигрыватели компакт дисков прочно вошли в наш обиход.

Лазер используется в строительстве. Лазерные уровни, угломеры и линейки позволяют делать замеры с большой точностью.

Также лазеры применяются в быту. Лазерные указки, считыватели штрих-кодов и тому подобная техника успела завоевать популярность.

Источник