Технологія лазерного різання повинна бути знайома всім. Технологія лазерного різання-це метод обробки, який використовує лазерний промінь з високою енергією для точного вирізання матеріалів. Він широко використовується при обробці металевих та неметалевих матеріалів. Найпоширенішим обладнанням лазерного різання є лазерні різання машини.
Лазерні різання машини використовують принцип різання лазерів. Ядро лазерного різання-це лазерний промінь, що генерується високою потужністю лазером. Через систему відбивача та лінз, особливо фокуснуючий об'єктив, промінь зосереджений на дуже маленькому місці, як правило, діаметром лише десятків мікрон до сотень мікрон, тим самим утворюючи дуже високу щільність енергії на поверхні обробленого матеріалу.
При опроміненні лазер високої енергії щільності поверхня матеріалу швидко нагрівається до тисяч до десятків тисяч градусів Цельсія, внаслідок чого матеріал миттєво плаває, випаровується або спалює. Для металевих матеріалів також може бути реакція окислення.
У процесі лазерного різання допоміжні гази високого тиску (такі як кисень, азот, аргон або стиснене повітря тощо) часто використовуються в поєднанні. З одного боку, вони допомагають здути розплавлені або випаровані матеріали, а з іншого боку, вони захищають зону різання, зменшують зону, що постраждалі від тепла та покращують якість різання та швидкість.
Основні параметри процесу лазерного різання - це різання потужності лазера, ширина розрізу, швидкість різання та швидкість потоку газу. Інші фактори, такі як якість лазерного променя, фокусна відстань об'єктива, дефокус та насадка, також мають великий вплив на лазерне різання.
(1) Лазерна потужність
Для властивостей матеріалу, якщо поверхнева відбивна здатність матеріалу висока, то коли лазер опромінює поверхню матеріалу, більше енергії буде відбито назад, а не поглинути матеріал для різання. Тому, щоб забезпечити достатню енергію для різання, лазерну потужність потрібно збільшити. Аналогічно, якщо теплопровідність матеріалу хороша, тепло, що утворюється лазерним опроміненням, буде швидко проводитися всередині матеріалу, що ускладнює температуру температури різання до рівня, достатнього для різання. У цьому випадку лазерну потужність також потрібно збільшити для підвищення ефективності скорочення. Крім того, різання матеріалів з високими темами плавлення також вимагає більшої лазерної потужності та щільності потужності. Це пояснюється тим, що матеріали з високою точкою плавлення потребують більшої енергії, щоб розплавити або випаровувати їх, тим самим досягаючи мети різання.
(2) Швидкість різання
При певних умовах потужності, коли товщина пластини збільшується, лазерний промінь повинен проникнути в більш глибокі шари матеріалу для завершення різання. Дослідження показали, що взаємозв'язок між швидкістю різання та шорсткістю поверхні не є простим лінійним відношенням, а показує тенденцію змін у подібній формі. Це означає, що для матеріалів різної товщини пластини та різних умов тиску різання газу є оптимальна точка швидкості різання. Під час різання з цією швидкістю значення шорсткості вирізаної поверхні можна звести до мінімуму, тобто зріз є найгладшим. Взагалі кажучи, чим швидше швидкості різання, тим більша потужність потребує.
(3) Тиск газу (потік газу)
Під час процесу розрізання плавлення лазерний промінь нагріває матеріал до температури плавлення. У цей час газ підірвав рідкий метал, щоб утворити розріз. Тиск газу повинен бути достатньо великим, щоб ефективно видалити розплавлений метал і забезпечити безперервність різання та чіткість розрізу. Швидкість потоку газу також пов'язана з формою насадки. Різні форми насадки мають різний вплив на характеристики розподілу та потоку газу, тому застосовна швидкість потоку газу також буде різною. Вибираючи насадку та встановлюючи швидкість потоку газу, необхідно відповідати та оптимізувати відповідно до конкретних вимог до різання та властивостей матеріалу.
(4) Якість променя, фокусна відстань лінзи та дефокус
Вихід режиму променя лазером має вирішальне значення для ефекту різання. Фундаментальний поперечний режим (TEM 00 режим) вважається найбільш ідеальним режимом променя при розрізанні лазера через його невеликий діаметр променя та концентровану енергію. Експериментальні дослідження показали, що ширина розрізу майже дорівнює діаметру лазерного плями при різанні, що не окислюється. Розмір плями пропорційний фокусній відстані фокусувального об'єктива, тобто довше фокусна відстань, тим більше плями; Чим коротша фокусна відстань, тим менша пляма. Однак, хоча короткий об'єктив фокусної відстань може отримати менше місце, його фокусна глибина також зменшується відповідно. Чим менша фокусна глибина, тим суворіша відстань від поверхні заготовки до об'єктива. Значення дефокуса має великий вплив на швидкість різання та глибину різання, і повинно залишатися незмінним під час процесу різання. Як правило, значення Defocus є негативним значенням, тобто положення фокусування розміщується в певній точці нижче поверхні ріжучої пластини.
(5) насадка
Насадка - важливий компонент, який впливає на якість та ефективність лазерного різання. Лазерне різання, як правило, використовує коаксіальну (потік повітряного потоку та оптичної осі концентричної) насадки, а діаметр виходу насадки повинен бути обраний відповідно до товщини пластини. Крім того, відстань від насадки до поверхні заготовки також має великий вплив на якість різання. Для того, щоб забезпечити стабільність процесу різання, ця відстань повинна бути постійною.
Лазерне різання промислових матеріалів
(1) лазерне різання металевих матеріалів
Майже всі металеві матеріали мають високу відбивну здатність до інфрачервоного світла при кімнатній температурі. Наприклад, швидкість поглинання 1 0. 6 мкМ лазер вуглецю діоксиду становить лише 0,5%~ 10%. Однак, коли щільність потужності перевищує цілеспрямований промінь, поверхня може почати танути в мікросекундах. Швидкість поглинання більшості розплавлених металів буде різко зростати, як правило, до 60%~ 80%. Тому лазери вуглекислого газу успішно використовуються в багатьох практиках різання металів.
Максимальна товщина плит з вуглецевої сталі, які можуть бути вирізані сучасними системами лазерного різання, перевищила 2 0 мм. Розрізаний шов пластин з вуглецевої сталі може контролюватися в межах задовільної ширини методом розрізання кисню, а різання шва тонких сталевих пластин може бути таким же вузьким, як приблизно 0,1 мм. Лазерне різання - це ефективний метод обробки для пластин з нержавіючої сталі. Він може контролювати, що постраждалі від тепла в дуже невеликому діапазоні, тим самим підтримуючи свою резистентність до корозії. Більшість сталей структурних сталей та сплавів інструментів можуть отримати хорошу якість передового краю шляхом лазерного різання.
Алюмінієві та алюмінієві сплави не можна вирізати за допомогою танення киснем. Необхідно застосовувати механізм розплавлення. Алюмінієве лазерне різання вимагає дуже високої щільності потужності для подолання його високої відбивної здатності до 10,6 мкм довжини хвилі. 1. Лазерні промені довжини хвилі 06 мкм можуть значно покращити якість різання та швидкість різання лазерного алюмінію за рахунок високої швидкості поглинання.
Титанові та титанові сплави, які зазвичай використовуються в галузі виробництва літаків, мають інтенсивні хімічні реакції, коли кисень використовується як допоміжний газ, а швидкість різання швидка, але легко утворити оксидний шар на передовій краю і навіть спричиняти перенапруження.
Безпечніше використовувати інертний газ як допоміжний газ для забезпечення якості скорочення. Більшість сплавів на основі нікелю також можуть бути вирізані за допомогою танення киснем. Мідні та мідні сплави мають занадто високу відбивну здатність і в основному не можна розрізати 10,6 мкм лазерами вуглецю.
(2) Лазерне різання неметалічних матеріалів
Лазерний промінь CO2 10,6 мкм легко засвоюється неметалічними матеріалами. Його низька відбивна здатність та температура випаровування дозволяють майже всій енергії поглиненого світла потрапляти в матеріал, і миттєво спричиняють випаровування, утворюючи отвори, вступаючи в доброчесний цикл процесу різання. Пластмаса, гума, деревина, паперові вироби, шкіра, натуральні тканини та інші органічні матеріали можна вирізати лазером. Однак товщина деревини повинна бути обмежена. Товщина дощок з дерева знаходиться в межах 75 мм, а товщина ламінатів та дощок з дерева - приблизно 25 мм. Серед неорганічних матеріалів кварц та кераміка можуть бути вирізані лазером. Останнє слід вирізати з контрольованим переломом і високою потужністю не слід використовувати. Скло і камінь, як правило, не підходять для лазерного різання.
Інші матеріали, які важко обробити звичайними методами, такими як композитні матеріали та цементовані карбіди, можуть бути вирізані лазером, але розумні механізми різання та параметри процесів повинні бути обрані за допомогою експериментів.
У фактичному застосуванні технології лазерного різання, підвищення ефективності скорочення, покращення якості скорочення та зменшення витрат на скорочення - одна з речей, яку ми часто повинні враховувати.
Поліпшення технології лазерного різання для підвищення ефективності виробництва, зниження якості та зменшення витрат можна здійснити з наступних аспектів:
1. З просуванням лазерної технології використання лазерів з більш високою потужністю (наприклад, 10, 000- лазерами ватт) може значно збільшити швидкість різання, зменшуючи при цьому зон, постраждалі від тепла та деформації матеріалу, що робить різання більш ефективною та кращою якістю, особливо для різання товсті матеріали.
2. Розумно відрегулюйте параметри, такі як лазерна потужність, швидкість різання, допоміжний тип газу та тиск, а також відстань між насадкою та матеріалом та складіть детальні налаштування на основі конкретних матеріалів та вимог до різання. Знайдіть оптимальну комбінацію параметрів за допомогою декількох тестів для підвищення ефективності та якості різання.
3. Через автоматичну систему фокусування положення лазерного фокусування автоматично регулюється відповідно до товщини матеріалу та типу, щоб забезпечити точність різання.
4. Скоротіть час не обмежуючи та підвищити загальну ефективність роботи, швидко перемістивши ріжучу головку до наступної вихідної точки.
5. Автоматично виявляють краї матеріалів та кути нахилу, автоматично регулюють шлях різання та зменшують відходи матеріалу та час попередньої обробки.
6. Використовуйте програмне забезпечення з ЧПУ для імітації різання, планування найпростішого шляху різання, зменшення порожніх ударів та покращення використання матеріалів та швидкості різання.
7. Регулярно обслуговувати та обслуговувати машину лазерного різання, наприклад, заміна носіння, очищення оптичних компонентів, калібрування обладнання тощо, щоб забезпечити довгострокову стабільну роботу обладнання та підтримувати оптимальні показники різання.
8. Зберігайте робоче середовище лазерного різання машини чистою, з відповідною температурою та помірною вологості, щоб уникнути впливу пилу та надмірної вологості на обладнання та ефект різання.
9. Використовуйте більш вдосконалені системи управління ЧПУ та програмне забезпечення для підвищення точності управління та швидкості реакції та підтримуйте більш складні завдання різання.
201