Tehnologija laserskog rezanja mora biti poznata svima. Tehnologija laserskog rezanja je metoda obrade koja koristi lasersku zraku visoke energije za precizno rezanje materijala. Naširoko se koristi u obradi metalnih i nemetalnih materijala. Najčešća oprema za rezanje lasera su strojevi za rezanje lasera.
Strojevi za lasersko rezanje koriste princip rezanja lasera. Jezgra laserskog rezanja je laserski snop koji generira laser visoke snage. Kroz sustav reflektora i leća, posebno leća za fokusiranje, snop je fokusiran na vrlo malo mjesto, obično s promjerom samo desetaka mikrona do stotina mikrona, formirajući na taj način vrlo visoku gustoću energije na površini prerađenog materijala.
Pod ozračivanjem lasera visoke energije gustoće, površina materijala brzo se zagrijava do tisuća na desetine tisuća Celzijevih stupnjeva, uzrokujući da se materijal topi, isparava ili sagorijeva odmah. Za metalne materijale može postojati i reakcija oksidacije.
U procesu laserskog rezanja, pomoćni plinovi visokog tlaka (poput kisika, dušika, argona ili komprimiranog zraka itd.) Često se koriste u kombinaciji. S jedne strane, oni pomažu u razbijanju rastopljenih ili isparavanih materijala, a s druge strane štite područje rezanja, smanjuju zonu pogođenu toplinom i poboljšavaju kvalitetu i brzinu rezanja.
Glavni procesni parametri laserskog rezanja su rezanje laserske snage, širine rezanja, brzina rezanja i brzina protoka plina. Ostali čimbenici, kao što su kvaliteta laserskog snopa, žarišna duljina leća, defokusiranje i mlaznica, također imaju veliki utjecaj na lasersko rezanje.
(1) Laserska snaga
Za svojstva materijala, ako je površinska reflektivnost materijala visoka, onda kada laser ozrači površinu materijala, više će se energije odbiti, umjesto da ih materijal apsorbira za rezanje. Stoga, kako bi se osigurala dovoljno energije za rezanje, lasersku snagu treba povećati. Slično tome, ako je toplinska vodljivost materijala dobra, toplina generirana laserskim zračenjem brzo će se provesti unutar materijala, što otežava temperaturu područja rezanja na razinu dovoljnu za rezanje. U ovom slučaju, lasersku snagu također treba povećati kako bi se poboljšala učinkovitost rezanja. Osim toga, rezanje materijala s visokim točkama taljenja također zahtijeva veću lasersku snagu i gustoću snage. To je zato što materijali s visokim točke topljenja zahtijevaju više energije za rastopljenje ili isparavanje, postižući na taj način svrhu rezanja.
(2) Brzina rezanja
U određenim uvjetima snage, kada se debljina ploče povećava, laserski snop mora prodrijeti u dublje slojeve materijala kako bi dovršio rezanje. Studije su pokazale da odnos brzine rezanja i hrapavosti rezanja nije jednostavan linearni odnos, ali pokazuje trend promjene u obliku slova U. To znači da za materijale različitih debljina ploče i različite uvjete tlaka plina za rezanje postoji optimalna točka brzine rezanja. Prilikom rezanja ove brzine, vrijednost hrapavosti na površini rezanja može se minimizirati, odnosno rez je najzgori. Općenito govoreći, što je brzina rezanja brže, to je veća potrebna snaga.
(3) Tlak plina (protok plina)
Tijekom postupka rezanja taljenja, laserski snop zagrijava materijal na temperaturu taljenja. U ovom trenutku plin je otpuhao tekući metal da bi formirao rez. Tlak plina mora biti dovoljno velik da učinkovito ukloni rastopljeni metal i osigura kontinuitet rezanja i jasnoće rezanja. Brzina protoka plina također je povezana s oblikom mlaznice. Različiti oblici mlaznica imaju različite učinke na karakteristike distribucije i protoka plina, tako da će primjenjivi protok plina biti različit. Prilikom odabira mlaznice i postavljanja brzine protoka plina potrebno je uskladiti i optimizirati prema specifičnim zahtjevima za rezanjem i svojstvima materijala.
(4) Kvaliteta snopa, žarišna duljina objektiva i defokus
Izlaz lasera lasera ključan je za učinak rezanja. Temeljni poprečni način rada (TEM 00 način) Smatra se da je najidealniji način rada u laserskom rezanju zbog svog malog promjera snopa i koncentrirane energije. Eksperimentalne studije pokazale su da je širina rezanja gotovo jednaka promjeru laserskog mjesta u rezanju bez kisika. Veličina mjesta proporcionalna je žarišnoj duljini fokusirajuće leće, to jest, što je dulja žarišna duljina, to je veće mjesto; Što je kraća žarišna duljina, to je manji mjesto. Međutim, iako kratka leća žarišne duljine može dobiti manje mjesto, njegova žarišna dubina također se u skladu s tim smanjuje. Što je manja žarišna dubina, što je stroži zahtjev za daljinom od površine radnog komada do leće. Vrijednost defokusiranja ima veliki utjecaj na brzinu rezanja i dubinu rezanja i mora ostati nepromijenjena tijekom postupka rezanja. Općenito, vrijednost defokusiranja je negativna vrijednost, odnosno, položaj fokusa postavlja se na određenu točku ispod površine rezne ploče.
(5) Mlaznica
Mlaznica je važna komponenta koja utječe na kvalitetu i učinkovitost laserskog rezanja. Lasersko rezanje općenito koristi koaksijalnu mlaznicu (koncentrična protoka zraka i optičke osi), a promjer izlaza mlaznica treba odabrati u skladu s debljinom ploče. Osim toga, udaljenost od mlaznice do površine radnog komada također ima veliki utjecaj na kvalitetu rezanja. Da bi se osigurala stabilnost postupka rezanja, ta se udaljenost mora održavati konstantnom.
Lasersko rezanje industrijskih materijala
(1) Lasersko rezanje metalnih materijala
Gotovo svi metalni materijali imaju visoku reflektivnost na infracrveno svjetlo na sobnoj temperaturi. Na primjer, brzina apsorpcije 1 0. 6 µM lasera ugljičnog dioksida je samo 0,5%~ 10%. Međutim, kada gustoća snage premaši fokusiranu gredu, površina se može početi rastopiti u mikrosekundi. Stopa apsorpcije većine rastaljenih metala naglo će porasti, uglavnom do 60%~ 80%. Stoga se laseri ugljičnog dioksida uspješno koriste u mnogim praksama rezanja metala.
Maksimalna debljina ploča od ugljičnih čelika koje se mogu smanjiti modernim sustavima laserskog rezanja premašila je 2 0 mm. Šav za rezanje ugljičnih čeličnih ploča može se kontrolirati unutar raspona zadovoljavajućeg širine pomoću metode rezanja taljenja uz pomoć kisika, a rezani šav tankih čeličnih ploča može biti uski kao oko 0,1 mm. Lasersko rezanje učinkovita je metoda obrade za ploče od nehrđajućeg čelika. Može kontrolirati zonu zahvaćenu toplinom u vrlo malom rasponu, održavajući tako otpor korozije. Većina strukturnih čelika legura i legura može dobiti dobru kvalitetu rezanja lasera.
Aluminijske i aluminijske legure ne mogu se rezati topljenjem uz pomoć kisika. Mora se koristiti mehanizam za rezanje topljenja. Aluminijsko lasersko rezanje zahtijeva vrlo veliku gustoću snage da bi se prevladala njegova visoka reflektivnost na 10,6 μm lasere valne duljine. 1. 06 μm valne duljine YAG laserskih zraka mogu uvelike poboljšati kvalitetu rezanja i brzinu rezanja aluminijskog lasera zbog velike brzine apsorpcije.
Legure od titana i titana koji se obično koriste u industriji zrakoplova imaju intenzivne kemijske reakcije kada se kisik koristi kao pomoćni plin, a brzina rezanja je brza, ali lako je formirati sloj oksida na vrhunskoj rubu, pa čak i uzrokovati prekomjerno spajanje.
Sigurnije je koristiti inertni plin kao pomoćni plin kako bi se osigurala kvaliteta rezanja. Većina legura na bazi nikla može se rezati i topljenjem uz pomoć kisika. Bakrene i bakrene legure imaju previsoku reflektivnost i u osnovi se ne mogu rezati 10,6 μM laserima ugljičnog dioksida.
(2) Lasersko rezanje nemetalnih materijala
10,6 μm CO2 laserski snop lako se apsorbira nemetalnim materijalima. Njegova niska temperatura reflektivnosti i isparavanja omogućava gotovo svu apsorbiranu svjetlosnu energiju da uđu u materijal, a odmah uzrokuje da isparavanje formira rupe, ulazeći u vrlinski ciklus procesa rezanja. Plastika, guma, drvo, papirnati proizvodi, kožu, prirodne tkanine i ostale organske materijale mogu se rezati laserom. Međutim, debljina drva mora biti ograničena. Debljina drvenih ploča nalazi se unutar 75 mm, a debljina laminata i ploča od drvenih čipova je oko 25 mm. Među anorganskim materijalima, kvarc i keramika može se smanjiti laserom. Potonje treba rezati kontroliranim lomom i ne smije se koristiti velika snaga. Staklo i kamen uglavnom nisu prikladni za lasersko rezanje.
Ostale materijale koje je teško obraditi konvencionalnim metodama, poput kompozitnih materijala i cementiranih karbida, laseru mogu smanjiti, ali razumne mehanizme rezanja i parametri procesa moraju biti odabrani eksperimentima.
U stvarnoj primjeni tehnologije laserskog rezanja, poboljšanje učinkovitosti rezanja, poboljšanje kvalitete rezanja i smanjenje troškova rezanja jedna je od stvari koje često trebamo uzeti u obzir.
Poboljšanje tehnologije laserskog rezanja radi poboljšanja učinkovitosti proizvodnje, smanjenja kvalitete i smanjenja troškova može se izvesti iz sljedećih aspekata:
1. S napretkom laserske tehnologije, upotreba lasera s višom snagom (kao što je 10, 000- Watt laseri) može značajno povećati brzinu rezanja, istovremeno smanjujući zone zahvaćene toplinom i deformaciju materijala, čineći rezanje učinkovitijim i kvalitetnijim, posebno za rezanje debljine materijala.
2. Razumno prilagodite parametre kao što su laserska snaga, brzina rezanja, pomoćni tip plina i tlak, te udaljenost između mlaznice i materijala, te napravite detaljne postavke na temelju određenih materijala i zahtjeva za rezanje. Pronađite optimalnu kombinaciju parametara kroz više testova kako biste poboljšali učinkovitost i kvalitetu rezanja.
3. Kroz sustav automatskog fokusiranja, položaj laserskog fokusa automatski se podešava u skladu s debljinom materijala i tipom kako bi se osigurala točnost rezanja.
4. Smanjite vrijeme zbrajanja i poboljšajte ukupnu operativnu učinkovitost brzom prelaskom glave za rezanje na sljedeću početnu točku rezanja.
5. Automatski otkrijte rubove materijala i kutove naginjanja, automatski podesite put rezanja i smanjite materijalni otpad i vrijeme prethodne obrade.
6. Upotrijebite CNC softver za simulaciju rezanja, planiranje najjednostavnijeg rezanja, smanjiti prazne udarce i poboljšati iskorištenost materijala i brzinu rezanja.
7. Redovito održavajte i servisiraju laserski stroj za rezanje, poput zamjene dijelova, čišćenja optičkih komponenti, kalibracijske opreme itd. Kako bi se osiguralo dugoročni stabilan rad opreme i održavanje optimalnih performansi rezanja.
8. Očistite radno okruženje strojeva za rezanje lasera, s odgovarajućom temperaturom i umjerenom vlagom kako biste izbjegli utjecaj prašine i prekomjerne vlage na opremu i učinak rezanja.
9. Upotrijebite naprednije CNC upravljačke sustave i softver za poboljšanje točnosti kontrole i brzine odgovora i podržavajte složenije zadatke rezanja.
10. Nastavite obraćati pažnju na nova kretanja u laserskoj tehnologiji, kao što su učinkovitiji laserski izvori, napredniji optički sustavi, algoritmi inteligentnog softvera itd. Da biste kontinuirano poboljšali mogućnosti rezanja.