Вступ
In the field of laser processing, laser cutting machines have been widely used in many industries due to their advantages such as high precision, high speed, and non-contact processing. However, when dealing with highly reflective materials, the cutting effect of laser cutting machines is significantly affected. Highly reflective materials, such as copper, aluminum, gold, silver, and their alloys, pose difficult challenges У процесі лазерного різання через їх високу відбивну здатність до лазерної та хорошої теплопровідності . Поглиблене дослідження впливу високо відбиваючих матеріалів на ріжучу дію лазерних ріжучих машин має велике значення для розширення діапазону застосувань технології лазерного різання, вдосконалення якості та ефективності .}}}
Характеристики високо відбиваючих матеріалів та їх вплив на лазерне поглинання
Основні характеристики високо відбиваючих матеріалів
Високо відбиваючі матеріали мають низький опір, що призводить до низької швидкості поглинання лазера ., наприклад, мідний та алюмінієвий рейтинг серед вершини в електричній провідності серед загальних металів . при кімнатній температурі, швидкість поглинання червоної міді до інфрачервоного лазера - це приблизно 5%. в той самий час, що має значення, що має важливе значення, що має значення, що має значення, що має значення, що має значення, що має значення, що має значення, що має значення, що знає, що має значення, що знає, що має значення, що має значення, що має значення, що має значення. Відбиття . плавніша поверхня, тим сильніше відбиття лазера ., наприклад, відбиваюча здатність звичайної матової нержавіючої сталі є відносно слабкою, але коли поверхня досягає дзеркального ефекту, вона спричинить очевидне відбиття під час лазерної обробки .} в додатку. Штани . Швидкість поглинання твердих металів до лазера, як правило, низька, але це значно збільшиться при розплавленні в стан рідини ., наприклад, коли червона мідь нагрівається до її температури, швидкість поглинання може досягти приблизно 20%.}}
Характеристики поглинання високо відбиваючих матеріалів під різними лазерами довжини хвилі
Різні матеріали значно різні швидкості поглинання для світла різних довжин хвиль . Візьміть мідь (Cu) та срібло (Ag) як приклади . для волоконних лазерів з довжиною хвилі 1070 нм, вони є типовими високовідбиваючими матеріалами, з надзвичайно низькою швидкістю поглинання, значно нижчим, ніж залізо (Fe) та сталі (сталь) {3}, однак залізна relatively higher when exposed to solid-state lasers. The laser emitted by a CO₂ laser is in the infrared band (usually 10.6um), which performs well in many industrial application fields, but it is not ideal for processing highly reflective metals in special bands. This indicates that choosing an appropriate laser source with a suitable wavelength is Найважливіше для збільшення поглинання високо відбиваючих матеріалів до лазера та покращення ефекту різання.
Численні впливи високо відбиваючих матеріалів на ріжучу дію лазерних машин
Зниження якості різання
Проблеми з дросом та бур
When cutting highly reflective materials, due to insufficient absorption of laser by the materials, the heat generated during the cutting process is not enough to fully melt and vaporize the materials, resulting in the formation of dross at the bottom of the cutting surface. At the same time, the incompletely melted materials, under the blowing of the auxiliary gas, may form burrs on the cutting edge. For example, when Використовуючи звичайну лазерну машину для розрізання мідних матеріалів, очевидний дрос часто зустрічається на дні розрізу, а задишки на передовій краю відносно шорсткі, серйозно впливають на плоскість і гладкість ріжучої поверхні .
Непослідовна ширина розрізання
Відбиття та теплопровідність високо відбиваючих матеріалів до лазера роблять розподіл лазерної енергії на поверхні матеріалу нерівним, що призводить до непослідовної ширини розрізання . під час розрізання, таких як ширша верхня частина та вузька нижня частина розрізання або значущих локальних змін може виникнути навіть на рівні продуктів, але не проводячись на рівні. Обробка деталей з надзвичайно високими вимогами до розмірної точності .
Розширення теплової зони
The good thermal conductivity of highly reflective materials causes the heat generated during the laser cutting process to spread rapidly to the surrounding areas, expanding the range of the heat-affected zone. The structure and properties of the materials within the heat-affected zone may change, such as a decrease in hardness and a deterioration in toughness. Taking the cutting of aluminum alloy as an example, the expansion of the Зона, що постраждала від тепла, може призвести до зниження механічних властивостей матеріалів, що впливає на термін служби продуктів .
Зниження ефективності різання
Низька швидкість використання енергії, викликана низькою швидкістю поглинання
The low absorption rate of highly reflective materials to laser means that a large amount of laser energy is reflected and cannot be effectively used for material cutting, resulting in a low energy utilization rate of the laser cutting machine. In order to achieve material cutting, it is necessary to increase the laser power or extend the cutting time, which undoubtedly reduces the cutting efficiency. For example, when cutting copper and Сталеві матеріали однакової товщини, лазерна потужність, необхідна для різання мідних матеріалів, часто вища, а швидкість різання значно повільніше .
Обмеження швидкості різання
Due to problems such as incomplete penetration and dross formation during the laser cutting of highly reflective materials, in order to ensure the cutting quality, the cutting speed has to be reduced. An excessively slow cutting speed not only prolongs the processing time of a single workpiece but also reduces the overall production efficiency. For example, when cutting thick plates of highly reflective materials, the cutting speed may be only a fraction of that При різанні звичайних металевих матеріалів .
Збільшення зносу обладнання
Пошкодження лазера, спричиненого відбитий світло
When the laser irradiates the surface of highly reflective materials, most of the energy will be reflected. These reflected light rays may return to the inside of the laser and damage the optical components of the laser, such as damaging the mirrors of the laser resonator and affecting the performance of the laser diode, thus shortening the service life of the laser. In severe cases, Відбитий світло може навіть призвести до того, що лазер має нестабільний вихідний вихід або припинити випромінювання світла .
Збільшення навантаження на допоміжну систему
In order to overcome the adverse effects of highly reflective materials on laser cutting, it is usually necessary to increase the flow rate and pressure of the auxiliary gas to help blow away the dross and improve the cutting quality. This will increase the burden on the auxiliary gas system, increasing the operating cost and maintenance frequency of the equipment. At the same time, due to the large amount of heat generated during the cutting of highly reflective materials, Більш високі вимоги також висуваються для системи охолодження обладнання . Довгострокова робота з високим навантаженням системи охолодження також схильна до збоїв .
Стратегії впоратися з проблемами різання високо відбиваючих матеріалів
Оптимізація лазерного обладнання
Прийняття лазерів нового типу
Розробка лазерів нового типу для високо відбиваючих матеріалів є одним із ключових рішень проблеми ., наприклад, довжина хвилі синіх лазерів зазвичай коливається від 400 - 500 nm . порівняно з традиційними інфрачервоними лазерами, високо відбиваючими матеріалами, що мають більш високу кількість поглинань, і 1000 серій, що знаходяться 1000, і 1000 тисячі за тисяні 100-ти тисяніх. Блакитні лазери синього кольору, запущені Інститутом досліджень інноваційних інновацій Гуандунг-Макао Великий Бей, добре працюють у зварюванні, облицюванні та 3D-друку високовідбиваючих матеріалів . у таких сценаріях, як літієвий іонний акумулятор, і електронічний процес П'ята частина звичайного інфрачервоного лазера, і "зварювання без розбризків" може бути досягнуто . Швидкість зварювання не менше 8 разів швидша, ніж інфрачервоні лазери .
Оптимізація виводної головки волокна
In fiber laser machines, the reflected laser caused by highly reflective materials is likely to damage the output optical cable head. Raycus Laser has adopted a new QBH fiber output head, adding a stage of reflected light stripping device on the original basis, which can strip most of the reflected laser in the first place. Combined with the water-cooling heat dissipation design, it Зменшує тепловий вплив на оптичну вихідну головку кабелю . Після суворих тестів на зварювальне мідне поверхневе зварювання, основні компоненти LASER RFL-A1500D, оснащені цією вихідною головкою, все ще можуть підтримувати нормальну робочу температуру у високогранному світлі, ефективно перевіряючи її продуктивність .}}}}
Коригування параметрів процесу
Контроль лазерної потужності та енергії
According to the characteristics of highly reflective materials, appropriately increasing the laser power can increase the absorption of materials to laser and improve the cutting efficiency. However, too high a laser power may cause excessive melting and vaporization of the materials, resulting in more splashes and dross. Therefore, it is necessary to precisely control the laser power and energy to achieve the best cutting effect while ensuring the cutting Якість . Наприклад, під час різання високо відбиваючих матеріалів різної товщини визначте відповідну лазерну потужність та імпульсну енергію за допомогою експериментів для досягнення хорошої якості різання та ефективності .
Оптимізація швидкості різання та частоти
Налаштування швидкості різання та частоти також є важливим засобом для поліпшення ріжучого ефекту високо відбиваючих матеріалів ., якщо швидкість різання занадто швидка, матеріали не можуть повністю поглинати лазерну енергію, і такі проблеми, як неповне проникнення і утворення дронів, ймовірно, призведе Якість . в той же час розумно регулювання частоти імпульсу лазера може керувати процесом плавлення та випаровування матеріалів і зменшити генерацію пури та пригнічення . У фактичній обробці необхідно для оптимізації комбінації швидкості різання та частоти через експерименти відповідно до товщини, матеріалів властивостей та виконання LASer. обладнання .
Застосування допоміжних заходів
Вибір та контроль допоміжного газу
Коли вирізання високо відбиваючих матеріалів, додавання відповідного допоміжного газу може значно покращити різний ефект . допоміжний газ хімічно реагує з матеріалами при високих температурах ., наприклад, коли кисень використовується як допоміжний газ, сприяє екзотермічній хімічній реакції з металевими матеріалами, що грає в ролі в об'єднанні композиції та збільшення вирушення ріжучої хімічної реакції 2}}}}}}}}}} }но}}} }но} -} -} -} -} -} -in}}}}}}} -} -} -єюзнях об'єднання та виниження вируження вируження вируження {}}}}}}}}}}} -єюзняттям 2}}}}}}}}}} -р. Азот може певною мірою покращити якість різання поверхні та запобігти окисленню .. Товщина вимагає відповідності різних допоміжних параметрів газу .
Поверхнева обробка матеріалів
Performing surface pretreatment on highly reflective materials, such as sandblasting and roughening, can reduce the surface reflectivity of the materials and increase their absorption rate of laser. Through surface pretreatment, tiny concave-convex structures are formed on the material surface. When the laser irradiates, the light is reflected and scattered multiple times in these concave-convex structures, increasing Можливість матеріалів поглинати лазер ., наприклад, після піскоструминної пластини алюмінієва пластина, його поглинання лазера значно збільшується, а ефект різання значно покращується .}}}
Висновок
Завдяки своїм унікальним фізичним властивостям, високо відбиваючі матеріали мають численний негативний вплив на ріжучу дію лазерних ріжучих машин, включаючи зниження якості різання, зниження ефективності різання та збільшення зносу обладнання ., однак, завдяки оптимізації лазерних обладнання, таких як прийняття лазерів нового типу та оптимізації головних випусків волокна; розумне коригування параметрів процесу, точно контролюючи потужність лазера, енергію, швидкість різання та частоту; І застосування ефективних допоміжних заходів, таких як вибір відповідних допоміжних газів та проведення попередньої обробки поверхні на матеріалах, можна певною мірою подолати проблеми з різанням, спричинених високо відбиваючими матеріалами та досягти відносно ідеального різання ефекту .
Завдяки постійному розвитку та інноваціях технологій вважається, що в майбутньому буде досягнуто більше проривів у галузі лазерного різання високо відбиваючих матеріалів, що ще більше розширює діапазон застосувань технології лазерного різання та сприяючи розвитку пов'язаних галузей .
-- rayther Laser Jack Sun --