Laserleikkaushakemus
Nopeita aksiaalivirtaus-CO2-lasereita käytetään enimmäkseen metallimateriaalien laserleikkaukseen, pääasiassa niiden hyvän säteen laadun vuoksi. Vaikka useimpien metallien heijastavuus CO2-lasereille on melko korkea, metallipinnan heijastavuus huoneenlämmössä kasvaa lämpötilan ja hapettumisasteen noustessa. Kun metallipinta on vaurioitunut, metallin heijastavuus on lähellä 1:tä. Metallilaserleikkauksessa tarvitaan suurempi keskimääräinen teho, ja vain suuritehoisilla CO2-lasereilla on tämä ominaisuus.
1. Teräsmateriaalien laserleikkaus
1.1 Jatkuva CO2-laserleikkaus Jatkuvan CO2-laserleikkauksen tärkeimpiä prosessiparametreja ovat laserin teho, apukaasun tyyppi ja paine, leikkausnopeus, polttovälin asento, polttovälin syvyys ja suuttimen korkeus.
(1) Laserteho Laserteholla on suuri vaikutus leikkauspaksuuteen, leikkausnopeuteen ja viillon leveyteen. Kun muut parametrit pysyvät vakioina, leikkausnopeus pienenee leikkauslevyn paksuuden kasvaessa ja kasvaa laserin tehon kasvaessa. Toisin sanoen, mitä suurempi laserin teho, sitä paksumpaa levyä voidaan leikata, sitä nopeampi on leikkausnopeus ja sitä hieman suurempi on viillon leveys.
(2) Apukaasun tyyppi ja paine Vähähiilistä terästä leikattaessa CO2:ta käytetään apukaasuna hyödyntämään raudan ja hapen palamisreaktion lämpöä leikkausprosessin edistämiseksi. Leikkausnopeus on korkea ja viillon laatu on hyvä, erityisesti viillot voidaan saada ilman tahmeaa kuonaa. Ruostumatonta terästä leikattaessa käytetään CO2:ta. Kuona tarttuu helposti viillon alaosaan. Usein käytetään CO2 + N2 -seoskaasua tai kaksikerroksista kaasuvirtausta. Apukaasun paineella on merkittävä vaikutus leikkausvaikutukseen. Kaasupaineen sopiva nostaminen voi lisätä leikkausnopeutta ilman tahmeaa kuonaa kaasun virtausmomentin kasvun ja kuonanpoistokyvyn paranemisen ansiosta. Jos paine on kuitenkin liian korkea, leikkauspinnasta tulee karhea. Happipaineen vaikutus viillon pinnan keskimääräiseen karheuteen on esitetty alla olevassa kuvassa.
Rungon paine riippuu myös levyn paksuudesta. Kun leikataan vähähiilistä terästä 1 kW:n CO2-laserilla, happipaineen ja levyn paksuuden välinen suhde on esitetty alla olevassa kuvassa.
(3) Leikkausnopeus Leikkausnopeudella on merkittävä vaikutus leikkauksen laatuun. Tietyissä laserteho-olosuhteissa on olemassa vastaavat ylä- ja alarajalliset kriittiset arvot hyvälle leikkausnopeudelle leikattaessa vähähiilistä terästä. Jos leikkausnopeus on suurempi tai pienempi kuin kriittinen arvo, kuona tarttuu kiinni. Kun leikkausnopeus on hidas, hapetusreaktiolämmön vaikutusaika leikkaussärmässä pitenee, leikkauksen leveys kasvaa ja leikkauspinta karhenee. Leikkausnopeuden kasvaessa viilto kapenee vähitellen, kunnes ylemmän viillon leveys vastaa pisteen halkaisijaa. Tällöin viilto on hieman kiilamainen, leveä ylhäältä ja kapea alhaalta. Leikkausnopeuden kasvaessa ylemmän viillon leveys pienenee edelleen, mutta viillon alaosa levenee suhteellisen paljon ja siitä tulee käänteinen kiilamainen.
(5) Tarkennuksen syvyys
Terävyyden syvyys vaikuttaa leikkauspinnan laatuun ja leikkausnopeuteen. Suhteellisen suuria teräslevyjä leikattaessa tulisi käyttää palkkia, jolla on suuri polttoväli, ja ohuita levyjä leikattaessa tulisi käyttää palkkia, jolla on pieni polttoväli.
(6) Suuttimen korkeus
Suuttimen korkeus tarkoittaa etäisyyttä apukaasusuuttimen päätypinnasta työkappaleen yläpintaan. Suuttimen korkeus on suuri ja ulostulevan apuilmavirran momentti vaihtelee helposti, mikä vaikuttaa leikkauslaatuun ja -nopeuteen. Siksi laserleikkauksessa suuttimen korkeus on yleensä minimoitu, yleensä 0,5–2,0 mm.
① Laser-aspektit
a. Lisää laserin tehoa. Tehokkaampien lasereiden kehittäminen on suora ja tehokas tapa lisätä leikkauspaksuutta.
b. Pulssikäsittely. Pulssilasereilla on erittäin korkea huipputeho ja ne voivat tunkeutua paksuihin teräslevyihin. Korkeataajuista, kapean pulssinleveyden pulssilaserleikkaustekniikkaa käyttämällä voidaan leikata paksuja teräslevyjä lisäämättä laserin tehoa, ja viillon koko on pienempi kuin jatkuvassa laserleikkauksessa.
c. Käytä uusia lasereita
②Optinen järjestelmä
a. Adaptiivinen optinen järjestelmä. Ero perinteiseen laserleikkaukseen on se, ettei tarkennusta tarvitse sijoittaa leikkauspinnan alapuolelle. Kun tarkennusasento vaihtelee teräslevyn paksuussuunnassa muutaman millimetrin verran ylös ja alas, adaptiivisen optisen järjestelmän polttoväli muuttuu tarkennusasennon muutoksen myötä. Polttovälin ylös- ja alaspäin suuntautuvat muutokset tapahtuvat laserin ja työkappaleen välisen suhteellisen liikkeen kanssa, mikä aiheuttaa tarkennusasennon muutoksen työkappaleen syvyydessä. Tämä leikkausprosessi, jossa tarkennusasento muuttuu ulkoisten olosuhteiden mukaan, voi tuottaa korkealaatuisia leikkauksia. Menetelmän haittana on rajoitettu leikkaussyvyys, yleensä enintään 30 mm.
b. Kaksifokaalinen leikkaustekniikka. Säde kohdistetaan kahdesti eri osiin erityistä linssiä käyttäen. Kuten kuvassa 4.58 on esitetty, D on linssin keskiosan halkaisija ja D on linssin reunaosan halkaisija. Linssin keskikohdan kaarevuussäde on suurempi kuin ympäröivä alue, muodostaen kaksoispolttopisteen. Leikkausprosessin aikana ylempi polttopiste sijaitsee työkappaleen yläpinnalla ja alempi polttopiste lähellä työkappaleen alapintaa. Tällä erityisellä kaksoispolttopistelaserleikkaustekniikalla on monia etuja. Pehmeän teräksen leikkaamisessa se voi paitsi ylläpitää korkean intensiteetin lasersäteen metallin yläpinnalla materiaalin syttymiselle vaadittujen olosuhteiden täyttämiseksi, myös ylläpitää korkean intensiteetin lasersäteen metallin alapinnan lähellä syttymisvaatimusten täyttämiseksi. Tarve tuottaa puhtaita leikkauksia koko materiaalin paksuusalueella. Tämä tekniikka laajentaa parametrien valikoimaa korkealaatuisten leikkausten saavuttamiseksi. Esimerkiksi käyttämällä 3 kW:n CO2-laitetta. laserilla perinteinen leikkauspaksuus voi olla vain 15–20 mm, kun taas kaksoistarkennusleikkaustekniikkaa käytettäessä leikkauspaksuus voi olla 30–40 mm.
③Suutin ja lisäilmavirtaus
Suunnittele suutin järkevästi parantamaan ilmavirtauskentän ominaisuuksia. Yliäänisuuttimen sisäseinän halkaisija ensin kutistuu ja sitten laajenee, mikä voi tuottaa yliäänivirtausta ulostulossa. Ilmansyöttöpaine voi olla erittäin korkea ilman iskuaaltojen syntymistä. Käytettäessä yliäänisuutinta laserleikkaukseen, myös leikkauksen laatu on ihanteellinen. Koska yliäänisuuttimen leikkauspaine työkappaleen pintaan on suhteellisen vakaa, se soveltuu erityisesti paksujen teräslevyjen laserleikkaukseen.
Julkaisun aika: 18.7.2024
