Lazerio pjovimo technologija turi būti pažįstama visiems. Lazerio pjovimo technologija yra apdorojimo metodas, kuris naudoja didelio energijos tankio lazerio pluoštą, kad būtų galima tiksliai supjaustyti medžiagas. Jis plačiai naudojamas perdirbant metalines ir nemetalines medžiagas. Dažniausia lazerio pjaustymo įranga yra lazerio pjovimo mašinos.
Lazerio pjovimo mašinos naudoja lazerių pjovimo principą. Lazerio pjovimo šerdis yra lazerio pluoštas, kurį sukuria didelės galios lazeris. Per reflektorių ir objektyvo sistemą, ypač fokusuojantį objektyvas, sija yra sutelkta į labai mažą vietą, paprastai su skersmeniu tik dešimtimis mikronų iki šimtų mikronų, taip sudarant labai didelį energijos tankį perdirbtos medžiagos paviršiuje.
Švitinant didelio energijos tankio lazerius, medžiagos paviršius greitai įkaista iki tūkstančių iki dešimčių tūkstančių laipsnių Celsijaus, todėl medžiaga ištirpsta, išgarotų ar dega akimirksniu. Metalo medžiagoms taip pat gali būti oksidacijos reakcija.
Lazerio pjovimo procese dažnai naudojamos aukšto slėgio pagalbinės dujos (tokios kaip deguonis, azotas, argonas ar suslėgtas oras ir kt.). Viena vertus, jie padeda išpūsti išlydytas ar išgarintas medžiagas, kita vertus, jie apsaugo pjovimo plotą, sumažina šilumos paveiktą zoną ir pagerina pjovimo kokybę bei greitį.
Pagrindiniai lazerio pjovimo proceso parametrai yra pjaustymo lazerio galia, pjūvio plotis, pjovimo greitis ir dujų srautas. Kiti veiksniai, tokie kaip lazerio spindulio kokybė, objektyvo židinio nuotolis, defokus ir purkštukas, taip pat daro didelę įtaką pjaustymui lazeriu.
(1) Lazerio galia
Medžiagos savybėms, jei medžiagos paviršiaus atspindėjimas yra didelis, tada, kai lazeris švitins medžiagos paviršių, daugiau energijos atsispindės atgal, užuot absorbuojama medžiaga pjovimui. Todėl, norint užtikrinti pakankamai energijos pjovimui, reikia padidinti lazerio galią. Panašiai, jei medžiagos šilumos laidumas yra geras, šilumos, kurią sukelia švitinimas lazeriu, bus greitai atliekamas medžiagos viduje, todėl pjaustymo srities temperatūrai sunku pakilti iki tokio lygio pjaustymui. Tokiu atveju taip pat reikia padidinti lazerio galią, kad būtų padidintas pjovimo efektyvumas. Be to, pjovimo medžiagoms, turinčioms aukštus lydymosi taškus, taip pat reikia didesnės lazerio galios ir galios tankio. Taip yra todėl, kad medžiagoms, turinčioms aukštą lydymosi taškus, reikia daugiau energijos, kad jas ištirptų ar išgarytų, taip siekiant pjovimo tikslo.
(2) Pjovimo greitis
Esant tam tikroms galios sąlygoms, didėjant plokštės storiui, lazerio pluoštui reikia prasiskverbti į gilesnius medžiagų sluoksnius, kad būtų galima atlikti pjovimą. Tyrimai parodė, kad ryšys tarp pjovimo greičio ir pjaustymo paviršiaus šiurkštumo nėra paprastas tiesinis ryšys, bet parodo U formos pokyčių tendenciją. Tai reiškia, kad skirtingų plokščių storio medžiagoms ir skirtingoms pjovimo dujų slėgio sąlygoms yra optimalus pjovimo greičio taškas. Pjaustant tokiu greičiu, supjaustyto paviršiaus šiurkštumo vertė gali būti sumažinta, tai yra, pjūvis yra sklandžiausias. Paprastai tariant, kuo greitesnis pjovimo greitis, tuo didesnė reikalinga galia.
(3) Dujų slėgis (dujų srautas)
Lydymosi pjovimo proceso metu lazerio spindulys šildo medžiagą iki lydymosi temperatūros. Šiuo metu dujos išpūtė skystą metalą, kad susidarytų pjūvis. Dujų slėgis turi būti pakankamai didelis, kad būtų galima efektyviai pašalinti išlydytą metalą ir užtikrinti pjovimo tęstinumą ir pjūvio aiškumą. Dujų srauto greitis taip pat susijęs su purkštuko forma. Skirtingos purkštukų formos turi skirtingą poveikį dujų pasiskirstymo ir srauto charakteristikoms, todėl taikomas dujų srauto greitis taip pat bus skirtingas. Renkantis purkštuką ir nustatant dujų srauto greitį, būtina suderinti ir optimizuoti pagal konkrečius pjovimo reikalavimus ir medžiagų savybes.
(4) Sijos kokybė, objektyvo židinio nuotolis ir defokus
Lazerio spindulio režimo išėjimas yra labai svarbus pjovimo efektui. Pagrindinis skersinis režimas (TEM 00} režimas) pluoštas yra laikomas idealiausiu pluošto režimu lazeriu pjaustant dėl mažo sijos skersmens ir koncentruotos energijos. Eksperimentiniai tyrimai parodė, kad pjūvio plotis yra beveik lygus lazerio dėmės skersmeniui, atliekant pjaustytą neekskleną. Taško dydis yra proporcingas fokusuojančio objektyvo židinio nuotoliui, tai yra, kuo ilgesnis židinio nuotolis, tuo didesnė dėmė; Kuo trumpesnis židinio nuotolis, tuo mažesnė dėmė. Vis dėlto, nors trumpas židinio nuotolio objektyvas gali gauti mažesnę vietą, jo židinio gylis taip pat atitinkamai sumažėja. Kuo mažesnis židinio gylis, tuo griežtesnis atstumo reikalavimas nuo ruošinio paviršiaus iki objektyvo. Defokuso vertė daro didelę įtaką pjovimo greičiui ir pjovimo gyliui, ir pjovimo proceso metu turi likti nepakitusi. Paprastai defokuso reikšmė yra neigiama vertė, tai yra, fokusavimo padėtis dedama tam tikrame taške žemiau pjovimo plokštės paviršiaus.
(5) purkštukas
Antgalis yra svarbus komponentas, turintis įtakos lazerio pjovimo kokybei ir efektyvumui. Lazerio pjaustymas paprastai naudoja koaksialinį (oro srauto ir optinės ašies koncentrinę) purkštuką, o purkštuko išleidimo angos skersmuo turėtų būti pasirinktas pagal plokštės storią. Be to, atstumas nuo purkštuko iki ruošinio paviršiaus taip pat daro didelę įtaką pjovimo kokybei. Norint užtikrinti pjovimo proceso stabilumą, šis atstumas turi būti pastovus.
Pramoninių medžiagų lazeriu pjaustymas
(1) Metalinių medžiagų lazeriu pjaustymas
Beveik visos metalinės medžiagos kambario temperatūroje yra labai atspindi infraraudonųjų spindulių šviesą. Pavyzdžiui, 1 0 absorbcijos greitis. 6 μm anglies dioksido lazeris yra tik 0,5%~ 10%. Tačiau kai galios tankis viršija fokusuotą pluoštą, paviršius gali pradėti tirpti mikrosekundėmis. Daugelio išlydytų metalų absorbcijos greitis smarkiai padidės, paprastai iki 60%~ 80%. Todėl anglies dioksido lazeriai buvo sėkmingai naudojami atliekant daugelį metalų pjaustymo praktikoje.
Maksimalus anglies plieno plokštelių storis, kurį galima supjaustyti šiuolaikinėmis lazerinių pjovimo sistemomis, viršijo 2 0 mm. Iš anglies plieno plokščių pjovimo siūlės galima valdyti patenkinamo pločio diapazone, naudojant deguonies tirpimo tirpimo metodą, o plonų plieninių plokštelių pjovimo siūlė gali būti tokia pati siauri kaip maždaug 0,1 mm. Lazerio pjaustymas yra veiksmingas nerūdijančio plieno plokštelių apdorojimo metodas. Jis gali kontroliuoti šilumos paveiktą zoną labai mažame diapazone, taip išlaikydamas atsparumą korozijai. Daugelis lydinių konstrukcinių plienų ir lydinio įrankių plieno gali įgyti gerą pažangiausią kokybę pjaustant lazeriu.
Aliuminio ir aliuminio lydinių negalima supjaustyti tirpstant deguonimi. Turi būti naudojamas lydymosi pjovimo mechanizmas. Aliuminio lazerio pjovimui reikia labai didelio galios tankio, kad būtų įveiktas didelis atspindėjimas iki 10,6 μm bangos ilgio lazerių. 1. 06 μm bangos ilgio YAG lazerio spinduliai gali žymiai pagerinti aliuminio lazerio pjovimo pjovimo kokybę ir greitį dėl jų didelio absorbcijos greičio.
Titano ir titano lydiniai, dažniausiai naudojami orlaivių gamybos pramonėje, turi intensyvias chemines reakcijas, kai deguonis naudojamas kaip pagalbinės dujos, o pjovimo greitis yra greitas, tačiau lengva suformuoti oksido sluoksnį ant pjovimo briaunos ir netgi sukelia degimą.
Saugiau naudoti inertines dujas kaip pagalbines dujas, kad būtų užtikrinta pjovimo kokybė. Daugelį nikelio pagrindu pagamintų lydinių taip pat galima supjaustyti tirpstant deguonimi. Vario ir vario lydiniai turi per didelį atspindį ir iš esmės negali būti supjaustyti 10,6 μm anglies dioksido lazeriais.
(2) Nemetalinių medžiagų pjaustymas lazeriu
10,6 μm CO2 lazerio pluoštą lengvai absorbuojama nemetalinės medžiagos. Dėl mažo jo atspindžio ir išgarinimo temperatūros beveik visa absorbuota šviesos energija leidžia patekti į medžiagą ir iškart sukelia garinimą, kad susidarytų skylės, patekęs į dorybingą pjovimo proceso ciklą. Plastikai, guma, mediena, popieriaus gaminiai, oda, natūralūs audiniai ir kitos organinės medžiagos gali būti supjaustytos lazeriu. Tačiau medienos storis turi būti ribotas. Medienos lentų storis yra 75 mm, o laminatų ir medžio drožlių lentų storis yra apie 25 mm. Tarp neorganinių medžiagų kvarcą ir keramiką galima supjaustyti lazeriu. Pastarasis turėtų būti supjaustytas kontroliuojamu lūžiu, o didelės galios neturėtų būti naudojama. Stiklas ir akmuo paprastai netinka pjaustymui lazeriui.
Kitos medžiagos, kurias sunku apdoroti įprastais metodais, tokiomis kaip kompozicinės medžiagos ir cementiniai karbidai, gali būti supjaustytos lazeriu, tačiau atliekant eksperimentus reikia pasirinkti pagrįstus pjovimo mechanizmus ir proceso parametrus.
Faktinis lazerio pjovimo technologijos pritaikymas, pjovimo efektyvumo gerinimas, pjovimo kokybės gerinimas ir pjovimo išlaidų sumažinimas yra vienas iš dalykų, į kuriuos dažnai reikia atsižvelgti.
Lazerio pjovimo technologijos gerinimas siekiant pagerinti gamybos efektyvumą, pjaustyti kokybę ir sumažinti išlaidas galima atlikti iš šių aspektų:
1. Tobulėjant lazerio technologijai, didesnės galios lazerių naudojimas (pvz., 10, 000- vatų lazeriai) gali žymiai padidinti pjovimo greitį, tuo pačiu mažinant šilumos paveiktas zonas ir medžiagų deformaciją, todėl pjaustymas yra efektyvesnis ir geresnės kokybės, ypač pjaustant storosias medžiagas.
2. Teigiamai sureguliuokite parametrus, tokius kaip lazerio galia, pjovimo greitis, pagalbinių dujų tipas ir slėgis bei atstumas tarp purkštuko ir medžiagos, ir atlikite išsamius parametrus, pagrįstus konkrečiomis medžiagomis ir pjovimo reikalavimais. Norėdami pagerinti pjovimo efektyvumą ir kokybę, raskite optimalų parametrų derinį atlikdami kelis bandymus.
3. Per automatinę fokusavimo sistemą lazerio fokusavimo padėtis automatiškai sureguliuojama atsižvelgiant į medžiagos storią ir tipą, kad būtų užtikrintas pjovimo tikslumas.
4. Sumažinkite nejudėjimo laiką ir pagerinkite bendrą veiklos efektyvumą, greitai perkeldami pjovimo galvą į kitą pjovimo pradžios tašką.
5. Automatiškai aptinka medžiagų kraštus ir pakreipimo kampus, automatiškai sureguliuokite pjovimo kelią ir sumažinkite medžiagų atliekas ir išankstinio apdorojimo laiką.
6. Norėdami modeliuoti pjovimą, suplanuoti paprasčiausią pjovimo kelią, sumažinti tuščius potėpius ir pagerinti medžiagų panaudojimą ir pjovimo greitį.
7. Reguliariai prižiūrėkite ir palaikykite lazerinį pjovimo mašiną, pavyzdžiui, keičiant dėvėjimo dalis, valymo optinius komponentus, kalibravimo įrangą ir kt., Kad užtikrintumėte ilgalaikį stabilų įrangos veikimą ir išlaikytumėte optimalų pjovimo efektyvumą.
8. Lazerio pjovimo mašinos darbo aplinką laikykite švariai, tinkama temperatūra ir vidutinio sunkumo drėgmė, kad būtų išvengta dulkių ir per didelio drėgmės poveikio įrangai ir pjovimo efektui.
9. Norėdami pagerinti valdymo tikslumą ir reagavimo greitį, naudokite sudėtingesnes CNC valdymo sistemas ir programinę įrangą ir palaikykite sudėtingesnes pjovimo užduotis.
10. Toliau atkreipkite dėmesį į naujus lazerio technologijos pokyčius, tokius kaip efektyvesni lazeriniai šaltiniai, pažangiausios optinės sistemos, intelektualios programinės įrangos algoritmai ir kt., Kad nuolat tobulintumėte pjovimo galimybes.