Лазерно рязанеприложение
Бързите CO2 лазери с аксиален поток се използват най-вече за лазерно рязане на метални материали, главно поради доброто им качество на лъча. Въпреки че отразяващата способност на повечето метали към CO2 лазерните лъчи е доста висока, отразяващата способност на металната повърхност при стайна температура се увеличава с повишаването на температурата и степента на окисление. След като металната повърхност е повредена, отразяващата способност на метала е близка до 1. За лазерно рязане на метал е необходима по-висока средна мощност и само високомощните CO2 лазери имат това условие.
1. Лазерно рязане на стоманени материали
1.1 Непрекъснато лазерно рязане с CO2 Основните параметри на процеса на непрекъснато лазерно рязане с CO2 включват лазерна мощност, тип и налягане на спомагателния газ, скорост на рязане, фокусна позиция, фокусна дълбочина и височина на дюзата.
(1) Мощност на лазера Мощността на лазера има голямо влияние върху дебелината на рязане, скоростта на рязане и ширината на разреза. Когато други параметри са постоянни, скоростта на рязане намалява с увеличаване на дебелината на режещата плоча и се увеличава с увеличаване на мощността на лазера. С други думи, колкото по-голяма е мощността на лазера, толкова по-дебела е плочата, която може да бъде изрязана, толкова по-висока е скоростта на рязане и малко по-голяма е ширината на разреза.
(2) Тип и налягане на спомагателния газ При рязане на нисковъглеродна стомана CO2 се използва като спомагателен газ за използване на топлината от реакцията на горене желязо-кислород за насърчаване на процеса на рязане. Скоростта на рязане е висока и качеството на разреза е добро, особено може да се получи разрез без лепкава шлака. При рязане на неръждаема стомана се използва CO2. Шлаката лесно се залепва към долната част на разреза. Често се използва смесен газ CO2 + N2 или двуслоен газов поток. Налягането на спомагателния газ оказва значително влияние върху ефекта на рязане. Подходящото увеличаване на налягането на газа може да увеличи скоростта на рязане без лепкава шлака поради увеличаването на импулса на газовия поток и подобряването на капацитета за отстраняване на шлаката. Въпреки това, ако налягането е твърде високо, повърхността на рязане става грапава. Ефектът от налягането на кислорода върху средната грапавост на повърхността на разреза е показан на фигурата по-долу.
Налягането на тялото също зависи от дебелината на плочата. При рязане на нисковъглеродна стомана с 1kW CO2 лазер връзката между налягането на кислорода и дебелината на плочата е показана на фигурата по-долу.
(3) Скорост на рязане Скоростта на рязане има значително влияние върху качеството на рязане. При определени условия на лазерна мощност има съответните горни и долни критични стойности за добра скорост на рязане при рязане на нисковъглеродна стомана. Ако скоростта на рязане е по-висока или по-ниска от критичната стойност, ще се получи залепване на шлаката. Когато скоростта на рязане е ниска, времето на действие на топлината на окислителната реакция върху режещия ръб се удължава, ширината на рязане се увеличава и режещата повърхност става грапава. С увеличаване на скоростта на рязане, разрезът постепенно става по-тесен, докато ширината на горния разрез стане еквивалентна на диаметъра на петното. По това време разрезът е леко клиновиден, широк отгоре и тесен отдолу. Тъй като скоростта на рязане продължава да се увеличава, ширината на горния разрез продължава да намалява, но долната част на разреза става относително по-широка и придобива формата на обърнат клин.
(5) Дълбочина на фокуса
Дълбочината на фокусиране има определено влияние върху качеството на режещата повърхност и скоростта на рязане. При рязане на сравнително големи стоманени плочи трябва да се използва лъч с голяма фокусна дълбочина; при рязане на тънки плочи трябва да се използва лъч с малка фокусна дълбочина.
(6) Височина на дюзата
Височината на дюзата се отнася до разстоянието от крайната повърхност на спомагателната газова дюза до горната повърхност на детайла. Височината на дюзата е голяма и импулсът на изхвърления спомагателен въздушен поток лесно се променя, което се отразява на качеството и скоростта на рязане. Следователно при лазерно рязане височината на дюзата обикновено е сведена до минимум, обикновено 0,5~2,0 mm.
① Лазерни аспекти
а. Увеличете мощността на лазера. Разработването на по-мощни лазери е директен и ефективен начин за увеличаване на дебелината на рязане.
b. Импулсна обработка. Импулсните лазери имат много висока пикова мощност и могат да проникнат през дебели стоманени плочи. Прилагането на високочестотна технология за импулсно лазерно рязане с тясна ширина на импулса може да изреже дебели стоманени плочи без увеличаване на мощността на лазера, а размерът на разреза е по-малък от този при непрекъснато лазерно рязане.
c. Използвайте нови лазери
②Оптична система
а. Адаптивна оптична система. Разликата от традиционното лазерно рязане е, че не е необходимо фокусът да се поставя под режещата повърхност. Когато позицията на фокуса се колебае нагоре и надолу с няколко милиметра по посока на дебелината на стоманената плоча, фокусното разстояние в адаптивната оптична система ще се промени с изместването на позицията на фокуса. Промените нагоре и надолу във фокусното разстояние съвпадат с относителното движение между лазера и детайла, което кара позицията на фокуса да се променя нагоре и надолу по дълбочината на детайла. Този процес на рязане, при който позицията на фокуса се променя в зависимост от външните условия, може да доведе до висококачествени разрези. Недостатъкът на този метод е, че дълбочината на рязане е ограничена, обикновено не повече от 30 mm.
b. Бифокална технология на рязане. Специална леща се използва за фокусиране на лъча два пъти в различни части. Както е показано на фигура 4.58, D е диаметърът на централната част на лещата и е диаметърът на ръба на лещата. Радиусът на кривина в центъра на лещата е по-голям от околната зона, образувайки двоен фокус. По време на процеса на рязане горният фокус е разположен върху горната повърхност на детайла, а долният фокус е разположен близо до долната повърхност на детайла. Тази специална технология за лазерно рязане с двоен фокус има много предимства. За рязане на мека стомана той може не само да поддържа лазерен лъч с висок интензитет върху горната повърхност на метала, за да отговори на условията, необходими за запалване на материала, но също така да поддържа лазерен лъч с висок интензитет близо до долната повърхност на метала. да отговаря на изискванията за запалване. Необходимостта от производство на чисти срезове в целия диапазон от дебелини на материала. Тази технология разширява диапазона от параметри за получаване на висококачествени разфасовки. Например, използвайки 3kW CO2. лазер, конвенционалната дебелина на рязане може да достигне само 15~20 mm, докато дебелината на рязане с помощта на технология за рязане с двоен фокус може да достигне 30~40 mm.
③Дюза и допълнителен въздушен поток
Разумно проектирайте дюзата, за да подобрите характеристиките на полето на въздушния поток. Диаметърът на вътрешната стена на свръхзвуковата дюза първо се свива и след това се разширява, което може да генерира свръхзвуков въздушен поток на изхода. Налягането на подавания въздух може да бъде много високо, без да генерира ударни вълни. Когато използвате свръхзвукова дюза за лазерно рязане, качеството на рязане също е идеално. Тъй като налягането на рязане на свръхзвуковата дюза върху повърхността на детайла е относително стабилно, то е особено подходящо за лазерно рязане на дебели стоманени плочи.
Време на публикуване: 18 юли 2024 г
