Laserska tehnologija rezanja mora biti poznata svima. Laserska tehnologija rezanja je metoda obrade koja koristi laserski snop visokog energije za precizno rezan materijale. Široko se koristi u obradi metalnih i nemetalnih materijala. Najčešća oprema za lasersko rezanje su laserske mašine za rezanje.
Laserske mašine za rezanje koriste princip rezanja lasera. Jezgra laserskog reza je laserska snopa koju generira laser velike snage. Kroz sustav reflektora i sočiva, snop fokusiranja, snop je fokusiran na vrlo malo mjesto, obično promjera samo desetina mikrona do stotine mikrona, čime se formira vrlo visoku gustoću energije na površini prerađenog materijala.
Pod ozračivanjem lasera visokog energije, površina materijala se brzo zagrijava do hiljada na desetine tisuća diploma Celzijusa, uzrokujući da se materijal topi, isparava ili izgori odmah. Za metalne materijale može postojati i reakcija oksidacije.
U procesu rezanja laserskog rezanja, pomoćni plinovi visokog pritiska (poput kisika, azota, argona ili komprimiranog zraka itd.) Često se koriste u kombinaciji. S jedne strane pomažu da ispuštaju rastopljene ili isparavene materijale, a s druge strane štite područje rezanja, smanjuju zoni pogođene toplinom i poboljšavaju kvalitetu i brzinu rezanja i brzinu.
Glavni procesni parametri laserskog rezanja rezanje laserske snage, širine reza, brzinu rezanja i protoka plina. Ostali faktori, poput kvalitete laserskih snopa, žarišna duljina, defokus i mlaznica, također imaju veliki utjecaj na lasersko rezanje.
(1) laserska snaga
Za svojstva materijala, ako je površinska reflektivnost materijala visoka, tada kada se laserski ozrači površinu materijala, više energije će se odraziti natrag umjesto da se apsorbiraju materijal za rezanje. Stoga, kako bi se osiguralo dovoljno energije za rezanje, laserska snaga treba povećati. Slično tome, ako je toplotna provodljivost materijala dobra, toplina koja proizlazi na lasersko zračenje brzo će se provesti unutar materijala, što otežava temperaturu reznog područja da se razini do razine dovoljne za rezanje. U ovom slučaju, laserska moć također treba povećati i za poboljšanje efikasnosti rezanja. Pored toga, rezanje materijala sa visokim talištama također zahtijeva veću lasersku snagu i gustoću snage. To je zato što materijali sa visokim topljenjem zahtijevaju više energije da ih se topi ili ispare, čime se postigne svrha rezanja.
(2) Brzina rezanja
Pod određenim uvjetima napajanja, kada se povećava debljina ploče, laserski snop mora prodrijeti u dubljim slojevima materijala za dovršetak rezanja. Studije su pokazale da odnos između brzine reza i hrapavke površine nije jednostavan linearni odnos, ali pokazuje trend promjene u obliku slova U-u obliku slova U-u obliku. To znači da za materijale različitih debljina ploče i različitog rezanja stanja tlaka plina, postoji optimalna tačka brzine rezanja. Prilikom rezanja ove brzine, vrijednost hrapavosti površine reza može se minimizirati, odnosno rez je glatko. Generalno gledano, brže brzina rezanja, veća je potrebna snaga.
(3) pritisak plina (protok plina)
Tijekom postupka rezanja topljenja, laserski snop zagrijava materijal na temperaturu topljenja. U ovom trenutku, plin je izbacio tečni metal da bi se formirao rez. Tlak plina mora biti dovoljno velik da učinkovito ukloni rastopljeni metal i osiguraju kontinuitet rezanja i jasnoće rezanja. Brzina protoka plina također je povezana sa obrascem mlaznice. Različiti oblici mlaznice imaju različite efekte na karakteristike distribucije i protoka plina, tako da će primjenjivi protok plina također biti različiti. Prilikom odabira mlaznice i postavljanju brzine protoka plina potrebno je podudarati i optimizirati prema specifičnim zahtjevima za rezanje i svojstva materijala.
(4) Kvaliteta snopa, žarišna duljina i defokus sočiva
Režim snopa izlaz laserom je ključan za efekat rezanja. Temeljni poprečni režim (Tem 00 mod) snop smatra se naj idealnijim režimom snopa u laserskom rezanju zbog malog promjera grede i koncentrirane energije. Eksperimentalne studije su pokazale da je širina reza gotovo jednaka promjeru laserskog spota u nekrijnom rezanju. Veličina mjesta proporcionalna je žarišnom duljinom fokusiranog objektiva, što je duža žarišna duljina, veća tačka; Što je kraća žarišna duljina, to je manja tačka. Međutim, iako se kratka sočiva za žarišta može dobiti manju tačku, njegova žarišna dubina također se smanjuje u skladu s tim. Što je manja žarišna dubina, stroži zahtjev za udaljenosti od površine obratka do objektiva. Vrijednost defokuje ima veliki utjecaj na brzinu rezanja i dubinu rezanja i mora ostati nepromijenjena tokom postupka rezanja. Općenito, vrijednost defokuske vrijednosti je negativna vrijednost, odnosno položaj fokusa postavljen je na određenu točku ispod površine rezne ploče.
(5) mlaznica
Mlaznica je važna komponenta koja utječe na kvalitetu i efikasnost laserskog rezanja. Lasersko rezanje općenito koristi koaksijalno (koncentrično živa za kvotu (stisak zraka i optičke osi), a promjer izlaza od mlaznice treba odabrati prema debljini ploče. Pored toga, udaljenost od mlaznice do površine obrade također ima veliki utjecaj na kvalitetu rezanja. Da bi se osigurala stabilnost procesa rezanja, ova se udaljenost mora čuvati konstantnom.
Lasersko rezanje industrijskih materijala
(1) lasersko rezanje metalnih materijala
Gotovo svi metalni materijali imaju visoku reflektivnost na infracrvenu svjetlost na sobnoj temperaturi. Na primjer, stopa apsorpcije od 1 0. 6μm ugljični dioksidni laser je samo 0,5% ~ 10%. Međutim, kada gustoća napajanja premašuje fokusirani snop, površina se može početi rastopiti u mikrosekundi. Stopa apsorpcije većine rastopljenih metala naglo će se povećati, uglavnom do 60% ~ 80%. Stoga su laseri ugljičnog dioksida uspješno korišteni u mnogim praksom rezanja metala.
Maksimalna debljina ploča od ugljičnog čelika koja se mogu rezati modernim laserskim sistemima za rezanje prelazila su 2 0 mm. Količinski šav čeličnih ploča može se kontrolirati unutar zadovoljavajuće širine širine pomoću metode rezanja kisika, a šipka za rezanje tankih čeličnih ploča može biti uska kao oko 0,1 mm. Lasersko rezanje je efektivna metoda obrade za ploče od nehrđajućeg čelika. Može kontrolirati zonu zahvaćene toplinom u vrlo malom rasponu, čime se održava njegov otpor korozije. Većina legira konstrukcijski čelici i legura za alat mogu dobiti dobro vrhunsku kvalitetu ivica laserskim rezanjem.
Aluminij i legure aluminija ne mogu se rezati topljenjem za kisik. Mehanizam rezanja topljenja mora se koristiti. Aluminijumsko lasersko rezanje zahtijeva vrlo veliku gustinu snage za prevazilaženje svoje visoke reflektivnosti na 10,6 μm lasere talasne dužine. 1. 06μm talasne dužine YAG laserske grede mogu u velikoj mjeri poboljšati kvalitetu rezanja i brzinu rezanja aluminijskog lasera zbog velike brzine apsorpcije.
Titanijum i legure titana koji se u industriji prerade zrakoplova imaju intenzivne hemijske reakcije kada se kisik koristi kao pomoćni plin, a brzina rezanja je brza, ali lako je formirati oksidni sloj na reznoj ivici, pa čak i prepun.
Sigurnije je koristiti inertni plin kao pomoćni plin kako bi se osiguralo kvalitet rezanja. Većina legura na bazi nikla može se iseći i sa topljenjem potpomognutom kiseonikom. Bakreni i bakreni leguri imaju previsoku reflektivnost i u osnovi se ne mogu rezati laserima od 10,6 μm ugljičnog dioksida.
(2) lasersko rezanje nemetalnih materijala
Laserski snop od 10,6 jm CO2 lako se apsorbuje nemetalnim materijalima. Njegova niska reflektivnost i temperatura isparavanja omogućavaju gotovo svu apsorbiranu svjetlost energiju za unos materijala, a odmah uzrokuju isparavanje da bi se formirale rupe, unoseći virtuozni ciklus procesa rezanja. Plastika, guma, drvo, proizvodi od papira, kože, prirodne tkanine i ostali organski materijali mogu se rezati laserom. Međutim, debljina drveta mora biti ograničena. Debljina drvenih ploča udaljena je 75 mm, a debljina laminata i drvenih čipčaka je oko 25 mm. Među anorganskim materijalima kvarc i keramika mogu se rezati laserom. Potonje treba rezati kontroliranim lom i velike snage se ne smiju koristiti. Staklo i kamen uglavnom nisu pogodni za lasersko rezanje.
Ostali materijali koji su teški za obradu konvencionalnim metodama, poput kompozitnih materijala i cementiranih karbida, može se preseći laserom, ali razumnim mehanizmima za rezanje i parametri procesa moraju se odabrati kroz eksperimente.
U stvarnoj primjeni tehnologije rezanja laserskog rezanja, poboljšanje efikasnosti rezanja, poboljšanje kvalitete rezanja i smanjenje troškova rezanja jedna su od stvari koje često trebamo razmotriti.
Poboljšanje tehnologije rezanja laserskog rezanja za poboljšanje efikasnosti proizvodnje, kvalitete rezanja i smanjenja troškova može se izvesti iz sljedećih aspekata:
1. Uz napredak laserske tehnologije, upotreba lasera veće snage (poput 10, {{3} vat lasera) može značajno povećati brzine rezanja, uz smanjenje zona zahvaćenih toplinom i deformacijom materijala, posebno za rezanje debljih materijala.
2. Razumno prilagođavanje parametara kao što su lasersko napajanje, brzina rezanja, pomoćnog vrsta plina i pritiska i udaljenosti između mlaznice i materijala, te donose detaljne postavke na temelju specifičnih materijala i zahtjeva za rezanje. Pronađite optimalnu kombinaciju parametara kroz više ispitivanja za poboljšanje efikasnosti i kvalitete rezanja.
3. Kroz automatsko fokusiranje, položaj laserskih fokusa automatski se podešava prema debljini materijala i vrsti kako bi se osigurala preciznost rezanja.
4. Smanjite vreme koja ne rezuje i poboljšajte ukupnu radnu efikasnost tako što ćete brzo premještati glavu rezanja na sljedeću početnu točku rezanja.
5 Automatski otkrije ivice materijala i nagib nagiba, automatski podesite stazu za rezanje i smanjite materijalno otpad i unaprijed vrijeme.
3. Upotrijebite CNC softver za simuliranje rezanja, planirajte najjednostavniju stazu za rezanje, smanjite prazne poteze i poboljšajte upotrebu materijala i brzinu rezanja materijala.
7 Redovno održavajte i servisirajte lasersku mašinu za rezanje, poput zamena nošenja dijelova, čišćenja optičkih komponenti, kalibracijske opreme itd. Da bi se osigurala dugotrajna stabilna rada opreme i održavanje optimalnih performansi za rezanje.
8. Čuvajte radno okruženje laserskog stroja za rezanje čistom, s odgovarajućom temperaturom i umjerenom vlagom kako bi se izbjegao utjecaj prašine i prekomjerne vlage na opremu i efekt rezanja.
9. Koristite naprednije CNC upravljačke sisteme i softver za poboljšanje tačnosti i brzine odgovora i podršku složenijih zadataka rezanja.
10. Nastavite obratiti pažnju na nova razvoja u laserskoj tehnologiji, poput efikasnijih laserskih izvora, naprednijih optičkih sistema, inteligentnih softverskih algoritma itd. Za kontinuirano poboljšavanje mogućnosti rezanja.