Teknologi pemotongan laser mestilah biasa kepada semua orang. Teknologi pemotongan laser adalah kaedah pemprosesan yang menggunakan rasuk laser ketumpatan bertenaga tinggi untuk memotong bahan dengan tepat. Ia digunakan secara meluas dalam pemprosesan bahan logam dan bukan logam. Peralatan pemotongan laser yang paling biasa adalah mesin pemotong laser.
Mesin pemotongan laser menggunakan prinsip pemotongan laser. Inti pemotongan laser adalah rasuk laser yang dihasilkan oleh laser kuasa tinggi. Melalui sistem reflektor dan lensa, terutamanya kanta fokus, rasuk difokuskan ke tempat yang sangat kecil, biasanya dengan diameter hanya puluhan mikron hingga beratus -ratus mikron, dengan itu membentuk ketumpatan tenaga yang sangat tinggi pada permukaan bahan yang diproses.
Di bawah penyinaran laser ketumpatan tenaga tinggi, permukaan bahan dengan cepat memanaskan sehingga beribu-ribu hingga puluhan ribu darjah Celsius, menyebabkan bahan itu mencairkan, menguap atau membakar dengan serta-merta. Untuk bahan logam, terdapat juga tindak balas pengoksidaan.
Dalam proses pemotongan laser, gas tambahan tekanan tinggi (seperti oksigen, nitrogen, argon atau udara termampat, dan lain-lain) sering digunakan dalam kombinasi. Di satu pihak, mereka membantu meniup bahan cair atau menguap, dan sebaliknya, mereka melindungi kawasan pemotongan, mengurangkan zon yang terjejas haba, dan meningkatkan kualiti dan kelajuan pemotongan.
Parameter proses utama pemotongan laser adalah memotong kuasa laser, lebar hirisan, kelajuan pemotongan dan kadar aliran gas. Faktor lain, seperti kualiti rasuk laser, panjang fokus kanta, defocus dan muncung, juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap pemotongan laser.
(1) Kuasa laser
Untuk sifat bahan, jika pemantulan permukaan bahan adalah tinggi, maka apabila laser menyinari permukaan bahan, lebih banyak tenaga akan dicerminkan kembali daripada diserap oleh bahan untuk memotong. Oleh itu, untuk memastikan tenaga yang mencukupi untuk memotong, kuasa laser perlu ditingkatkan. Begitu juga, jika kekonduksian terma bahan adalah baik, haba yang dihasilkan oleh penyinaran laser akan cepat dijalankan di dalam bahan, menjadikannya sukar bagi suhu kawasan pemotongan untuk naik ke tahap yang mencukupi untuk memotong. Dalam kes ini, kuasa laser juga perlu ditingkatkan untuk meningkatkan kecekapan pemotongan. Di samping itu, bahan pemotongan dengan titik lebur yang tinggi juga memerlukan kuasa laser yang lebih besar dan ketumpatan kuasa. Ini kerana bahan -bahan dengan titik lebur yang tinggi memerlukan lebih banyak tenaga untuk mencairkan atau menguapnya, dengan itu mencapai tujuan pemotongan.
(2) Pemotongan kelajuan
Di bawah keadaan kuasa tertentu, apabila ketebalan plat meningkat, rasuk laser perlu menembusi lapisan bahan yang lebih dalam untuk menyelesaikan pemotongan. Kajian telah menunjukkan bahawa hubungan antara kelajuan pemotongan dan kekasaran permukaan memotong bukan hubungan linear yang mudah, tetapi menunjukkan trend perubahan berbentuk U. Ini bermakna untuk bahan -bahan ketebalan plat yang berbeza dan keadaan tekanan gas pemotongan yang berbeza, terdapat titik kelajuan pemotongan yang optimum. Apabila memotong kelajuan ini, nilai kekasaran permukaan potong dapat diminimumkan, iaitu, potongannya adalah yang paling lancar. Secara umumnya, semakin cepat kelajuan pemotongan, semakin besar kuasa yang diperlukan.
(3) tekanan gas (aliran gas)
Semasa proses pemotongan lebur, rasuk laser memanaskan bahan ke suhu lebur. Pada masa ini, gas meletupkan logam cecair untuk membentuk hirisan. Tekanan gas mesti cukup besar untuk menghilangkan logam cair dengan berkesan dan memastikan kesinambungan pemotongan dan kejelasan hirisan. Kadar aliran gas juga berkaitan dengan bentuk muncung. Bentuk muncung yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza pada ciri -ciri pengedaran dan aliran gas, jadi kadar aliran gas yang berkenaan juga akan berbeza. Apabila memilih muncung dan menetapkan kadar aliran gas, perlu dipadankan dan mengoptimumkan mengikut keperluan pemotongan dan sifat bahan tertentu.
(4) kualiti rasuk, panjang fokus kanta dan defocus
Output mod rasuk oleh laser adalah penting untuk kesan pemotongan. Rasuk mod asas melintang (TEM 00) dianggap sebagai mod rasuk yang paling ideal dalam pemotongan laser kerana diameter rasuk kecil dan tenaga pekat. Kajian eksperimen telah menunjukkan bahawa lebar incision hampir sama dengan diameter tempat laser dalam pemotongan yang dibantu bukan oksigen. Saiz tempat berkadar dengan panjang fokus kanta fokus, iaitu, semakin lama fokus, semakin besar tempat; Semakin panjang fokus, semakin kecil tempatnya. Walau bagaimanapun, walaupun lensa panjang fokus yang pendek dapat memperoleh tempat yang lebih kecil, kedalaman fokusnya juga dikurangkan dengan sewajarnya. Semakin kecil kedalaman fokus, lebih ketat keperluan jarak dari permukaan bahan kerja ke lensa. Nilai defocus mempunyai pengaruh yang besar terhadap kelajuan pemotongan dan kedalaman pemotongan, dan mesti tetap tidak berubah semasa proses pemotongan. Umumnya, nilai defocus adalah nilai negatif, iaitu kedudukan fokus diletakkan pada titik tertentu di bawah permukaan plat pemotongan.
(5) Muncung
Nozzle adalah komponen penting yang mempengaruhi kualiti dan kecekapan pemotongan laser. Pemotongan laser umumnya menggunakan muncung sepaksi (aliran udara dan paksi optik konsentrik), dan diameter keluar muncung harus dipilih mengikut ketebalan plat. Di samping itu, jarak dari muncung ke permukaan bahan kerja juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap kualiti pemotongan. Untuk memastikan kestabilan proses pemotongan, jarak ini mesti tetap berterusan.
Pemotongan laser bahan perindustrian
(1) Pemotongan laser bahan logam
Hampir semua bahan logam mempunyai pemantulan yang tinggi terhadap cahaya inframerah pada suhu bilik. Sebagai contoh, kadar penyerapan 1 0. 6μm laser karbon dioksida hanya 0.5%~ 10%. Walau bagaimanapun, apabila ketumpatan kuasa melebihi rasuk yang difokuskan, permukaan boleh mula mencairkan dalam mikroseconds. Kadar penyerapan kebanyakan logam cair akan meningkat dengan ketara, secara amnya sehingga 60%~ 80%. Oleh itu, laser karbon dioksida telah berjaya digunakan dalam banyak amalan pemotongan logam.
Ketebalan maksimum plat keluli karbon yang boleh dipotong oleh sistem pemotongan laser moden telah melebihi 2 0 mm. Jahitan pemotongan plat keluli karbon boleh dikawal dalam julat lebar yang memuaskan oleh kaedah pemotongan lebur yang dibantu oksigen, dan jahitan pemotongan plat keluli nipis boleh menjadi sempit kira-kira 0.1mm. Pemotongan laser adalah kaedah pemprosesan yang berkesan untuk plat keluli tahan karat. Ia dapat mengawal zon yang terkena haba dalam julat yang sangat kecil, dengan itu mengekalkan rintangan kakisannya. Kebanyakan keluli struktur aloi dan keluli alat aloi boleh mendapatkan kualiti canggih yang baik dengan pemotongan laser.
Aloi aluminium dan aluminium tidak boleh dipotong dengan lebur dibantu oksigen. Mekanisme pemotongan lebur mesti digunakan. Pemotongan laser aluminium memerlukan ketumpatan kuasa yang sangat tinggi untuk mengatasi pemantulan yang tinggi kepada laser panjang gelombang 10.6μm. 1. 06μm panjang gelombang laser YAG boleh meningkatkan kualiti pemotongan dan kelajuan pemotongan laser aluminium kerana kadar penyerapan yang tinggi.
Aloi titanium dan titanium yang biasa digunakan dalam industri pembuatan pesawat mempunyai tindak balas kimia yang sengit apabila oksigen digunakan sebagai gas tambahan, dan kelajuan pemotongan cepat, tetapi mudah untuk membentuk lapisan oksida di tepi canggih, dan juga menyebabkan overburning.
Ia lebih selamat menggunakan gas lengai sebagai gas tambahan untuk memastikan kualiti pemotongan. Kebanyakan aloi berasaskan nikel juga boleh dipotong dengan lebur yang dibantu oksigen. Aloi tembaga dan tembaga mempunyai pemantulan yang terlalu tinggi dan pada dasarnya tidak dapat dipotong dengan laser karbon dioksida 10.6μm.
(2) Pemotongan laser bahan bukan logam
Rasuk laser CO2 10.6μm mudah diserap oleh bahan bukan logam. Suhu pemantulan dan penyejatannya yang rendah membolehkan hampir semua tenaga cahaya yang diserap untuk memasuki bahan, dan dengan serta -merta menyebabkan pengewapan membentuk lubang, memasuki kitaran mulia proses pemotongan. Plastik, getah, kayu, produk kertas, kulit, kain semulajadi dan bahan organik lain boleh dipotong oleh laser. Walau bagaimanapun, ketebalan kayu mesti terhad. Ketebalan papan kayu berada dalam jarak 75mm, dan ketebalan laminates dan papan cip kayu adalah kira -kira 25mm. Antara bahan bukan organik, kuarza dan seramik boleh dipotong oleh laser. Yang terakhir harus dipotong dengan patah terkawal dan kuasa tinggi tidak boleh digunakan. Kaca dan batu umumnya tidak sesuai untuk pemotongan laser.
Bahan -bahan lain yang sukar diproses dengan kaedah konvensional, seperti bahan komposit dan karbida simen, boleh dipotong oleh laser, tetapi mekanisme pemotongan yang munasabah dan parameter proses mesti dipilih melalui eksperimen.
Dalam penggunaan sebenar teknologi pemotongan laser, meningkatkan kecekapan pemotongan, meningkatkan kualiti pemotongan dan mengurangkan kos pemotongan adalah salah satu perkara yang sering kita perlu pertimbangkan.
Meningkatkan teknologi pemotongan laser untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran, memotong kualiti dan mengurangkan kos boleh dilakukan dari aspek berikut:
1. Dengan kemajuan teknologi laser, penggunaan laser kuasa tinggi (seperti 10, {3}} laser watt) dapat meningkatkan kelajuan pemotongan dengan ketara, sambil mengurangkan zon yang terjejas haba dan ubah bentuk bahan, menjadikan pemotongan lebih cekap dan lebih baik, terutama untuk memotong bahan tebal.
2. Melaraskan parameter seperti kuasa laser, kelajuan pemotongan, jenis gas tambahan dan tekanan, dan jarak antara muncung dan bahan, dan membuat tetapan terperinci berdasarkan bahan tertentu dan keperluan pemotongan. Cari kombinasi parameter yang optimum melalui pelbagai ujian untuk meningkatkan kecekapan dan kualiti pemotongan.
3. Melalui sistem fokus automatik, kedudukan fokus laser diselaraskan secara automatik mengikut ketebalan dan jenis bahan untuk memastikan ketepatan pemotongan.
4. Mengurangkan masa yang tidak memotong dan meningkatkan kecekapan operasi secara keseluruhan dengan cepat menggerakkan kepala pemotongan ke titik permulaan pemotongan seterusnya.
5. Secara automatik mengesan tepi bahan dan sudut kecondongan, secara automatik menyesuaikan laluan pemotongan, dan mengurangkan sisa bahan dan masa pra -proses.
6. Gunakan perisian CNC untuk mensimulasikan pemotongan, merancang jalan pemotongan yang paling mudah, mengurangkan pukulan kosong, dan meningkatkan penggunaan bahan dan kelajuan pemotongan.
7. Secara kerap mengekalkan dan melayani mesin pemotong laser, seperti menggantikan bahagian memakai, membersihkan komponen optik, peralatan menentukur, dan lain-lain, untuk memastikan operasi jangka panjang stabil peralatan dan mengekalkan prestasi pemotongan yang optimum.
8. Simpan persekitaran kerja mesin pemotong laser bersih, dengan suhu yang sesuai dan kelembapan sederhana untuk mengelakkan kesan habuk dan kelembapan yang berlebihan pada peralatan dan kesan pemotongan.
9. Gunakan sistem kawalan dan perisian CNC yang lebih maju untuk meningkatkan ketepatan kawalan dan kelajuan tindak balas, dan menyokong tugas pemotongan yang lebih kompleks.
10. Teruskan memberi perhatian kepada perkembangan baru dalam teknologi laser, seperti sumber laser yang lebih cekap, sistem optik yang lebih maju, algoritma perisian pintar, dan lain -lain, untuk terus meningkatkan keupayaan pemotongan.