Tehnologija laserskega rezanja mora biti seznanjena vsem. Laserska tehnologija rezanja je metoda obdelave, ki za natančno rezanje materialov uporablja laserski žarek z visoko energijo gostote. Široko se uporablja pri obdelavi kovinskih in nemetalnih materialov. Najpogostejša oprema za lasersko rezanje so laserski rezalni stroji.
Laserski rezalni stroji uporabljajo načelo rezanja laserjev. Jedro laserskega rezanja je laserski žarek, ki ga ustvarja laser z veliko močjo. Preko sistema reflektorja in leč, zlasti fokusnega objektiva, je žarek osredotočen na zelo majhno mesto, običajno s premerom le deset mikronov do sto mikronov, s čimer tvori zelo visoko energijsko gostoto na površini predelanega materiala.
Pod obsevanjem laserjev z visoko energijo gostote se površina materiala hitro segreje do tisoč do več deset tisoč stopinj Celzija, kar povzroči, da se material v trenutku stopi, izhlapi ali gori. Za kovinske materiale lahko pride tudi do oksidacijske reakcije.
V procesu laserskega rezanja se v kombinaciji pogosto uporabljajo visokotlačni pomožni plini (kot so kisik, dušik, argon ali stisnjen zrak itd.). Po eni strani pomagajo odpihniti staljene ali izhlapene materiale, na drugi strani pa ščitijo območje rezanja, zmanjšajo območje, ki je prizadela toploto, in izboljšajo kakovost in hitrost rezanja.
Glavni procesni parametri laserskega rezanja so rezanje laserske moči, širino zareza, hitrost rezanja in hitrost pretoka plina. Tudi drugi dejavniki, kot so kakovost laserskega žarka, goriščna razdalja leč, defokus in šoba, prav tako močno vplivajo na lasersko rezanje.
(1) Laserska moč
Če je površinska odbojnost materiala visoka, potem, ko laser obseva površino materiala, se bo več energije odbijalo nazaj, namesto da bi ga material absorbirali za rezanje. Zato je treba za zagotovitev zadostne energije za rezanje povečati lasersko moč. Podobno, če je toplotna prevodnost materiala dobra, bo toplota, ki jo ustvarja lasersko obsevanje, hitro izvedena znotraj materiala, zaradi česar se bo temperatura rezalnega območja težko dvignila na raven, ki je dovolj za rezanje. V tem primeru je treba povečati tudi lasersko moč, da se izboljša učinkovitost rezanja. Poleg tega rezanje materialov z visokimi talnimi točkami zahteva tudi večjo lasersko moč in gostoto moči. To je zato, ker materiali z visokimi talnimi točkami potrebujejo več energije, da jih taljenje ali izhlapi, s čimer dosežemo namen rezanja.
(2) hitrost rezanja
V določenih pogojih moči, ko se debelina plošče poveča, mora laserski žarek prodreti v globlje materialne plasti, da dokonča rezanje. Študije so pokazale, da razmerje med hitrostjo rezanja in rezano hrapavostjo ni preprost linearni odnos, ampak kaže trend sprememb v obliki črke U. To pomeni, da je za materiale različnih debeline plošče in različne pogoje rezalnega tlaka plina optimalna hitrost rezanja. Pri rezanju s to hitrostjo lahko vrednost hrapavosti rezane površine zmanjšamo, to je, da je rez najbolj gladko. Na splošno velja, hitrejša je hitrost rezanja, večja je potrebna moč.
(3) Tlak plina (pretok plina)
Med postopkom rezanja taljenja laserski žarek segreva material na temperaturo taljenja. V tem času je plin odpihnil tekočo kovino, da tvori zarez. Tlak plina mora biti dovolj velik, da lahko učinkovito odstrani staljeno kovino in zagotovi kontinuiteto rezanja in jasnost zareza. Hitrost pretoka plina je povezana tudi z obliko šobe. Različne oblike šobe imajo različne učinke na značilnosti porazdelitve in pretoka plina, zato bo tudi uporabna hitrost pretoka plina drugačna. Pri izbiri šobe in nastavitvi pretoka plina se je treba ujemati in optimizirati v skladu s posebnimi zahtevami rezanja in lastnosti materiala.
(4) Kakovost snopa, goriščna razdalja leč in defokus
Izhod načina žarka z laserjem je ključnega pomena za učinek rezanja. Temeljni prečni način (TEM 00 način) se šteje za najbolj idealen način žarka pri laserskem rezanju zaradi njegovega majhnega premera in koncentrirane energije. Eksperimentalne študije so pokazale, da je širina zareza skoraj enaka premeru laserske točke pri rezanju, ki ni podprti z kisikom. Velikost točke je sorazmerna z goriščno razdaljo leče, torej daljše je goriščna razdalja, večja je mesto; Čim krajša je goriščna razdalja, manjša je mesto. Kljub temu, da lahko leča kratke goriščne razdalje dobi manjšo mesto, se njegova žariščna globina prav tako ustrezno zmanjša. Manjša je žariščna globina, strožja je zahteva razdalje od površine obdelovanca do leče. Vrednost defokusa močno vpliva na hitrost rezanja in globino rezanja, med postopkom rezanja pa mora ostati nespremenjena. Na splošno je vrednost defokusa negativna vrednost, to je, da je položaj fokusa nameščen na določeni točki pod površino rezalne plošče.
(5) Šoba
Šoba je pomembna sestavina, ki vpliva na kakovost in učinkovitost laserskega rezanja. Lasersko rezanje na splošno uporablja koaksialno (koncentrično pretok zraka in optične osi), premer iztoka šobe pa je treba izbrati glede na debelino plošče. Poleg tega razdalja od šobe do površine obdelovanca močno vpliva tudi na kakovost rezanja. Da bi zagotovili stabilnost postopka rezanja, mora biti ta razdalja konstantna.
Lasersko rezanje industrijskih materialov
(1) Lasersko rezanje kovinskih materialov
Skoraj vsi kovinski materiali imajo visoko odbojnost do infrardeče svetlobe pri sobni temperaturi. Na primer, hitrost absorpcije 1 0. 6μm ogljikovega dioksida je le 0,5%~ 10%. Ko pa gostota moči presega osredotočen žarek, se lahko površina začne topiti v mikrosekundah. Stopnja absorpcije večine staljenih kovin se bo močno dvignila, na splošno do 60%~ 80%. Zato se v številnih praksah rezanja kovin uspešno uporabljajo laserji ogljikovega dioksida.
Največja debelina plošč iz ogljikovega jekla, ki jo lahko razrežejo sodobni laserski rezalni sistemi, je presegla 2 0 mm. Rezalni šiv ogljikovih jeklenih plošč je mogoče nadzorovati v zadovoljivem območju širine z metodo rezanja taljenja s kisikom, rezalni šiv tankih jeklenih plošč pa je lahko tako ozek, kot je približno 0,1 mm. Lasersko rezanje je učinkovit način obdelave plošč iz nerjavečega jekla. V zelo majhnem območju lahko nadzoruje toplotno prizadeto območje in tako ohrani svojo korozijsko odpornost. Večina strukturnih jekel in jeklo z zlitinami lahko pridobi dobro rezalno kakovost z laserskim rezanjem.
Aluminijeve in aluminijeve zlitine ni mogoče razrezati s taljenjem s kisikom. Uporabiti je treba mehanizem za rezanje taljenja. Aluminijevo lasersko rezanje zahteva zelo veliko gostoto moči za premagovanje njegove visoke odbojnosti na 10,6 μm valovne dolžine. 1. Laserske žarke z valovno dolžino 06 μm lahko močno izboljšajo kakovost rezanja in hitrost aluminijastega rezanja laserskega rezanja zaradi visoke hitrosti absorpcije.
Titanove in titanove zlitine, ki se običajno uporabljajo v industriji proizvodnje zrakoplovov, imajo intenzivne kemijske reakcije, ko se kisik uporablja kot pomožni plin, hitrost rezanja pa je hitra, vendar je enostavno oblikovati oksidno plast na rezalnem robu in celo povzročajo izlivanje.
Za zagotovitev kakovosti rezanja je varneje uporabljati inertni plin kot pomožni plin. Večino zlitin na osnovi niklja je mogoče razrezati tudi s taljenjem s kisikom. Bakrene in bakrene zlitine imajo previsoko odbojnost in jih v bistvu ni mogoče odrezati z 10,6 μm ogljikovim dioksidnim laserjem.
(2) Lasersko rezanje nededaličnih materialov
Laserski žarek CO2 10,6 μm se zlahka absorbira z neobdelanimi materiali. Njegova nizka odbojnost in temperatura izhlapevanja omogočata, da skoraj vsa absorbirana svetlobna energija vstopi v material in takoj povzroči, da izparevanje tvori luknje, pri čemer vstopi v virtuozen cikel procesa rezanja. Plastika, guma, les, papirnati izdelki, usnje, naravne tkanine in druge organske materiale lahko režejo laser. Vendar mora biti debelina lesa omejena. Debelina lesenih plošč je znotraj 75 mm, debelina laminatov in lesenih čipnih plošč pa približno 25 mm. Med anorganskimi materiali lahko kremen in keramiko reže laser. Slednjega je treba rezati z nadzorovanim zlomom in ne smete uporabljati velike moči. Steklo in kamen na splošno nista primerna za lasersko rezanje.
Druge materiale, ki jih je težko obdelati s konvencionalnimi metodami, kot so sestavljeni materiali in cementirani karbidi, lahko režejo laser, vendar je treba s poskusi izbrati razumne rezalne mehanizme in procesne parametre.
Pri dejanski uporabi tehnologije laserskega rezanja so izboljšanje učinkovitosti rezanja, izboljšanje kakovosti rezanja in zmanjšanje stroškov rezanja ena od stvari, ki jih pogosto moramo upoštevati.
Izboljšanje tehnologije laserskega rezanja za izboljšanje učinkovitosti proizvodnje, zmanjšanje kakovosti in zmanjšanje stroškov je mogoče izvesti iz naslednjih vidikov:
1. Z napredovanjem laserske tehnologije lahko uporaba laserjev z večjo močjo (na primer 10, 000-}} vat laserjev) znatno poveča hitrost rezanja, hkrati pa zmanjša toplotno prizadeta cone in deformacijo materiala, kar je bolj učinkovito in boljšo kakovost, zlasti za rezanje debelejših materialov.
2. razumno prilagodite parametre, kot so laserska moč, hitrost rezanja, pomožni tip plina in tlak ter razdalja med šobo in materialom ter podrobne nastavitve na podlagi določenih materialov in rezalnih zahtev. Poiščite optimalno kombinacijo parametrov z več testi, da izboljšate učinkovitost in kakovost rezanja.
3. S pomočjo samodejnega sistema za fokusiranje se položaj laserskega ostrenja samodejno prilagodi glede na debelino in vrsto materiala, da se zagotovi natančnost rezanja.
4. Zmanjšajte čas nerezanja in izboljšajte skupno učinkovitost obratovanja, tako da hitro premaknete rezalno glavo na naslednje izhodišče za rezanje.
5. Samodejno zaznajte robove materiala in kote nagibanja, samodejno prilagodite rezalno pot in zmanjšate materialne odpadke in čas predhodne obdelave.
6. Uporabite programsko opremo CNC za simulacijo rezanja, načrtovanje najpreprostejše rezalne poti, zmanjšanje praznih potez in izboljšanje uporabe materiala in hitrosti rezanja.
7. Redno vzdržujte in servisirajte laserski rezalni stroj, kot so zamenjava delov nošenja, čiščenje optičnih komponent, kalibracijsko opremo itd., Da se zagotovi dolgoročno stabilno delovanje opreme in vzdržuje optimalno zmogljivost rezanja.
8. Naj bo delovno okolje laserskega rezalnega stroja čisto, z ustrezno temperaturo in zmerno vlažnostjo, da se izognete vplivu prahu in prekomerne vlažnosti na opremo in rezalni učinek.
9. Za izboljšanje natančnosti in hitrosti odziva uporabite naprednejše sisteme za nadzor CNC in programsko opremo ter podpirate bolj zapletene naloge rezanja.
10. Še naprej bodite pozorni na nov razvoj v laserski tehnologiji, kot so učinkovitejši laserski viri, naprednejši optični sistemi, inteligentne programske algoritme itd., Da nenehno izboljšujejo zmogljivosti rezanja.