Cięcie laseroweaplikacja
Lasery CO2 o szybkim przepływie osiowym są najczęściej stosowane do cięcia laserowego materiałów metalowych, głównie ze względu na dobrą jakość wiązki. Chociaż współczynnik odbicia większości metali dla wiązek lasera CO2 jest dość wysoki, współczynnik odbicia powierzchni metalu w temperaturze pokojowej wzrasta wraz ze wzrostem temperatury i stopnia utlenienia. Gdy powierzchnia metalu ulegnie uszkodzeniu, współczynnik odbicia metalu jest bliski 1. W przypadku cięcia laserem metalu konieczna jest wyższa średnia moc i tylko lasery CO2 o dużej mocy spełniają ten warunek.
1. Cięcie laserowe materiałów stalowych
1.1 Ciągłe cięcie laserem CO2 Główne parametry procesu ciągłego cięcia laserem CO2 obejmują moc lasera, rodzaj i ciśnienie gazu pomocniczego, prędkość cięcia, położenie ogniska, głębokość ogniska i wysokość dyszy.
(1) Moc lasera Moc lasera ma ogromny wpływ na grubość cięcia, prędkość cięcia i szerokość nacięcia. Gdy inne parametry są stałe, prędkość cięcia maleje wraz ze wzrostem grubości blachy tnącej i rośnie wraz ze wzrostem mocy lasera. Innymi słowy, im większa moc lasera, tym grubsza płyta, którą można wyciąć, tym większa prędkość cięcia i nieco większa szerokość nacięcia.
(2) Rodzaj i ciśnienie gazu pomocniczego Podczas cięcia stali niskowęglowej CO2 stosuje się jako gaz pomocniczy w celu wykorzystania ciepła reakcji spalania żelaza i tlenu w celu wspomagania procesu cięcia. Szybkość cięcia jest wysoka, a jakość nacięcia jest dobra, zwłaszcza można uzyskać nacięcie bez lepkiego żużla. Podczas cięcia stali nierdzewnej wykorzystuje się CO2. Żużel łatwo przykleja się do dolnej części nacięcia. Często stosuje się mieszaninę CO2 + N2 lub dwuwarstwowy przepływ gazu. Ciśnienie gazu pomocniczego ma istotny wpływ na efekt cięcia. Odpowiednie zwiększenie ciśnienia gazu może zwiększyć prędkość skrawania bez lepkiego żużla dzięki zwiększeniu pędu gazu i poprawie wydajności usuwania żużla. Jeśli jednak nacisk jest zbyt duży, powierzchnia cięcia staje się szorstka. Wpływ ciśnienia tlenu na średnią chropowatość powierzchni nacięcia przedstawiono na poniższym rysunku.
Nacisk ciała zależy również od grubości płyty. Podczas cięcia stali niskowęglowej laserem CO2 o mocy 1 kW zależność pomiędzy ciśnieniem tlenu a grubością blachy pokazano na poniższym rysunku.
(3) Prędkość skrawania Prędkość skrawania ma znaczący wpływ na jakość cięcia. W pewnych warunkach mocy lasera istnieją odpowiednie górne i dolne wartości krytyczne dla dobrej prędkości cięcia podczas cięcia stali niskowęglowej. Jeśli prędkość skrawania będzie wyższa lub niższa od wartości krytycznej, nastąpi przyklejanie się żużla. Gdy prędkość skrawania jest mała, wydłuża się czas działania ciepła reakcji utleniania na krawędź skrawającą, zwiększa się szerokość skrawania, a powierzchnia skrawania staje się szorstka. Wraz ze wzrostem prędkości cięcia nacięcie stopniowo staje się węższe, aż szerokość górnego nacięcia będzie równa średnicy plamki. W tym momencie nacięcie ma kształt lekko klina, jest szerokie u góry i wąskie u dołu. W miarę dalszego zwiększania prędkości cięcia szerokość górnego nacięcia staje się coraz mniejsza, ale dolna część nacięcia staje się stosunkowo szersza i przyjmuje kształt odwróconego klina.
(5)Głębia ostrości
Głębia ostrości ma pewien wpływ na jakość powierzchni cięcia i prędkość cięcia. Przy cięciu stosunkowo dużych blach stalowych należy stosować belkę o dużej głębokości ogniskowej; przy cięciu cienkich blach należy stosować wiązkę o małej głębokości ogniskowej.
(6)Wysokość dyszy
Wysokość dyszy odnosi się do odległości od powierzchni końcowej pomocniczej dyszy gazowej do górnej powierzchni przedmiotu obrabianego. Wysokość dyszy jest duża, a pęd wyrzucanego pomocniczego strumienia powietrza łatwo się zmienia, co wpływa na jakość i prędkość cięcia. Dlatego podczas cięcia laserowego wysokość dyszy jest zazwyczaj minimalizowana i zwykle wynosi 0,5 ~ 2,0 mm.
① Aspekty laserowe
A. Zwiększ moc lasera. Opracowanie mocniejszych laserów to bezpośredni i skuteczny sposób na zwiększenie grubości cięcia.
B. Przetwarzanie impulsowe. Lasery impulsowe mają bardzo wysoką moc szczytową i mogą penetrować grube blachy stalowe. Zastosowanie technologii cięcia laserem impulsowym o wysokiej częstotliwości i wąskiej szerokości impulsu umożliwia cięcie grubych blach stalowych bez zwiększania mocy lasera, a rozmiar nacięcia jest mniejszy niż w przypadku ciągłego cięcia laserowego.
C. Użyj nowych laserów
②Układ optyczny
A. Adaptacyjny układ optyczny. Różnica w porównaniu z tradycyjnym cięciem laserowym polega na tym, że nie trzeba umieszczać ostrości poniżej powierzchni cięcia. Kiedy pozycja ogniskowania zmienia się w górę i w dół o kilka milimetrów wzdłuż kierunku grubości stalowej płyty, ogniskowa w adaptacyjnym układzie optycznym będzie się zmieniać wraz ze zmianą pozycji ogniskowania. Zmiany ogniskowej w górę i w dół pokrywają się ze względnym ruchem lasera i przedmiotu obrabianego, powodując zmianę położenia ogniska w górę i w dół wzdłuż głębokości przedmiotu obrabianego. Ten proces cięcia, w którym położenie ogniska zmienia się w zależności od warunków zewnętrznych, pozwala uzyskać wysokiej jakości cięcia. Wadą tej metody jest ograniczona głębokość cięcia, zwykle nie większa niż 30 mm.
B. Technologia cięcia dwuogniskowego. Specjalna soczewka służy do dwukrotnego skupiania wiązki światła w różnych częściach. Jak pokazano na rysunku 4.58, D jest średnicą środkowej części soczewki i średnicą krawędziowej części soczewki. Promień krzywizny w środku soczewki jest większy niż otaczający obszar, tworząc podwójne ogniskowanie. Podczas procesu cięcia górne ognisko znajduje się na górnej powierzchni przedmiotu obrabianego, a dolne ognisko znajduje się w pobliżu dolnej powierzchni przedmiotu obrabianego. Ta specjalna technologia cięcia laserowego z podwójnym ogniskiem ma wiele zalet. W przypadku cięcia stali miękkiej może nie tylko utrzymywać wiązkę lasera o dużej intensywności na górnej powierzchni metalu, aby spełnić warunki wymagane do zapalenia się materiału, ale także utrzymywać wiązkę lasera o wysokiej intensywności w pobliżu dolnej powierzchni metalu aby spełnić wymagania dotyczące zapłonu. Konieczność wykonywania czystych cięć w całym zakresie grubości materiału. Technologia ta poszerza zakres parametrów umożliwiających uzyskanie wysokiej jakości cięć. Na przykład przy użyciu CO2 o mocy 3 kW. laserem, konwencjonalna grubość cięcia może osiągnąć tylko 15 ~ 20 mm, podczas gdy grubość cięcia przy użyciu technologii cięcia z podwójnym ogniskowaniem może osiągnąć 30 ~ 40 mm.
③Dysza i pomocniczy przepływ powietrza
Rozsądnie zaprojektuj dyszę, aby poprawić charakterystykę pola przepływu powietrza. Średnica wewnętrznej ścianki dyszy naddźwiękowej najpierw kurczy się, a następnie rozszerza, co może generować naddźwiękowy przepływ powietrza na wylocie. Ciśnienie powietrza zasilającego może być bardzo wysokie bez generowania fal uderzeniowych. W przypadku stosowania dyszy naddźwiękowej do cięcia laserowego jakość cięcia jest również idealna. Ponieważ nacisk cięcia dyszy naddźwiękowej na powierzchnię przedmiotu obrabianego jest stosunkowo stabilny, nadaje się szczególnie do cięcia laserowego grubych blach stalowych.
Czas publikacji: 18 lipca 2024 r
