Laserleikkaussovellus
Nopeaa aksiaalivirtausta CO2-lasereita käytetään enimmäkseen metallimateriaalien laserleikkaukseen, pääasiassa niiden hyvän säteen laadun vuoksi. Vaikka useimpien metallien heijastavuus CO2-lasersäteitä kohtaan on melko korkea, metallipinnan heijastavuus huoneenlämpötilassa kasvaa lämpötilan ja hapetusasteen noustessa. Kun metallipinta on vaurioitunut, metallin heijastuskyky on lähellä 1:tä. Metallilaserleikkaukseen tarvitaan suurempi keskimääräinen teho, ja tämä ehto on vain suuritehoisilla CO2-lasereilla.
1. Teräsmateriaalien laserleikkaus
1.1 CO2 jatkuva laserleikkaus CO2 jatkuvan laserleikkauksen pääprosessiparametreja ovat laserteho, apukaasun tyyppi ja paine, leikkausnopeus, polttoasento, polttosyvyys ja suuttimen korkeus.
(1) Laserteho Laserteholla on suuri vaikutus leikkauspaksuuteen, leikkausnopeuteen ja viillon leveyteen. Kun muut parametrit ovat vakioita, leikkausnopeus pienenee leikkauslevyn paksuuden kasvaessa ja kasvaa lasertehon kasvaessa. Toisin sanoen mitä suurempi laserteho on, sitä paksumpi levy voidaan leikata, sitä nopeampi on leikkausnopeus ja sitä suurempi on viillon leveys.
(2) Apukaasun tyyppi ja paine Vähähiilistä terästä leikattaessa CO2:ta käytetään apukaasuna raudan ja hapen palamisreaktion lämmön hyödyntämiseksi leikkausprosessin edistämiseksi. Leikkausnopeus on korkea ja viillon laatu hyvä, erityisesti viilto ilman tahmeaa kuonaa voidaan saada. Ruostumattoman teräksen leikkaamisessa käytetään CO2:ta. Kuona on helppo kiinnittää viillon alaosaan. Usein käytetään CO2 + N2 -sekakaasua tai kaksikerroksista kaasuvirtausta. Apukaasun paine vaikuttaa merkittävästi leikkausvaikutukseen. Kaasunpaineen tarkoituksenmukainen lisääminen voi nostaa leikkausnopeutta ilman tahmeaa kuonaa johtuen kaasun virtausmäärän kasvusta ja kuonanpoistokapasiteetin paranemisesta. Jos paine on kuitenkin liian korkea, leikkauspinta karheutuu. Hapen paineen vaikutus viiltopinnan keskimääräiseen karheuteen on esitetty alla olevassa kuvassa.
Kehon paine riippuu myös levyn paksuudesta. Sahattaessa vähähiilistä terästä 1kW CO2 laserilla happipaineen ja levypaksuuden välinen suhde näkyy alla olevassa kuvassa.
(3) Leikkausnopeus Leikkausnopeudella on merkittävä vaikutus leikkauslaatuun. Tietyissä lasertehon olosuhteissa on olemassa vastaavat ylemmät ja alemmat kriittiset arvot hyvälle leikkausnopeudelle vähähiilisen teräksen leikkaamisessa. Jos leikkausnopeus on suurempi tai pienempi kuin kriittinen arvo, tapahtuu kuonatartuntaa. Kun leikkausnopeus on hidas, hapetusreaktiolämmön vaikutusaika leikkuureunassa pitenee, leikkausleveys kasvaa ja leikkauspinta karheutuu. Leikkausnopeuden kasvaessa viilto kapenee vähitellen, kunnes ylemmän viillon leveys vastaa pisteen halkaisijaa. Tällä hetkellä viilto on hieman kiilamainen, ylhäältä leveä ja alhaalta kapea. Leikkausnopeuden kasvaessa edelleen ylemmän viillon leveys pienenee, mutta viillon alaosa levenee ja muuttuu käänteiseksi kiilan muotoiseksi.
(5) Tarkennuksen syvyys
Tarkennussyvyydellä on tietty vaikutus leikkauspinnan laatuun ja leikkausnopeuteen. Suhteellisen suuria teräslevyjä leikattaessa tulee käyttää palkkia, jolla on suuri polttosyvyys; ohuita levyjä leikattaessa tulee käyttää palkkia, jonka polttosyvyys on pieni.
(6) Suuttimen korkeus
Suuttimen korkeudella tarkoitetaan etäisyyttä apukaasusuuttimen päätypinnasta työkappaleen yläpintaan. Suuttimen korkeus on suuri ja ulos tulevan apuilmavirran liikemäärä on helppo vaihdella, mikä vaikuttaa leikkauslaatuun ja nopeuteen. Siksi laserleikkauksessa suuttimen korkeus on yleensä minimoitu, yleensä 0,5–2,0 mm.
① Lasernäkökohdat
a. Lisää lasertehoa. Tehokkaampien lasereiden kehittäminen on suora ja tehokas tapa lisätä leikkauspaksuutta.
b. Pulssin käsittely. Pulssilasereilla on erittäin korkea huipputeho ja ne voivat tunkeutua paksuihin teräslevyihin. Korkeataajuisen, kapeapulssinleveyden pulssileikkaustekniikkaa käyttämällä voidaan leikata paksuja teräslevyjä lasertehoa lisäämättä, ja viillon koko on pienempi kuin jatkuvassa laserleikkauksessa.
c. Käytä uusia lasereita
②Optinen järjestelmä
a. Mukautuva optinen järjestelmä. Erona perinteiseen laserleikkaukseen on se, että tarkennusta ei tarvitse sijoittaa leikkauspinnan alle. Kun tarkennusasento vaihtelee ylös ja alas muutaman millimetrin teräslevyn paksuussuunnassa, mukautuvan optisen järjestelmän polttoväli muuttuu tarkennusasennon siirtyessä. Polttovälin muutokset ylös ja alas vastaavat laserin ja työkappaleen välistä suhteellista liikettä, mikä aiheuttaa tarkennuksen asennon muuttumisen ylös ja alas työkappaleen syvyyttä pitkin. Tämä leikkausprosessi, jossa tarkennusasento muuttuu ulkoisten olosuhteiden mukaan, voi tuottaa korkealaatuisia leikkauksia. Tämän menetelmän haittana on, että leikkaussyvyys on rajoitettu, yleensä enintään 30 mm.
b. Bifocal-leikkaustekniikka. Erityistä linssiä käytetään säteen tarkentamiseen kahdesti eri osiin. Kuten kuvasta 4.58 näkyy, D on linssin keskiosan halkaisija ja linssin reunaosan halkaisija. Objektiivin keskellä oleva kaarevuussäde on suurempi kuin ympäröivä alue, mikä muodostaa kaksoisfokusoinnin. Leikkausprosessin aikana ylempi fokus sijaitsee työkappaleen yläpinnalla ja alempi kohdistus on lähellä työkappaleen alapinta. Tällä erityisellä kaksoistarkennuslaserleikkaustekniikalla on monia etuja. Lievän teräksen leikkaamiseen se ei voi vain ylläpitää korkean intensiteetin lasersädettä metallin yläpinnalla materiaalin syttymiselle vaadittavien olosuhteiden täyttämiseksi, vaan myös korkean intensiteetin lasersäteen lähellä metallin alapintaa. täyttääkseen sytytysvaatimukset. Tarve tehdä siistejä leikkauksia koko materiaalipaksuusalueella. Tämä tekniikka laajentaa parametrien valikoimaa korkealaatuisten leikkausten saamiseksi. Esimerkiksi käyttämällä 3 kW CO2. laser, tavanomainen leikkauspaksuus voi olla vain 15 ~ 20 mm, kun taas leikkauspaksuus käyttämällä kaksoistarkennustekniikkaa voi olla 30 ~ 40 mm.
③ Suutin ja apuilmavirta
Suunnittele suutin järkevästi ilmavirtauskentän ominaisuuksien parantamiseksi. Yliäänisuuttimen sisäseinän halkaisija ensin kutistuu ja sitten laajenee, mikä voi synnyttää yliäänivirtauksen ulostulossa. Ilmansyöttöpaine voi olla erittäin korkea ilman, että syntyy iskuaaltoja. Käytettäessä supersonic-suutinta laserleikkaukseen, myös leikkauslaatu on ihanteellinen. Koska yliäänisuuttimen leikkauspaine työkappaleen pintaan on suhteellisen vakaa, se soveltuu erityisen hyvin paksujen teräslevyjen laserleikkaukseen.
Postitusaika: 18.7.2024
