Lasersko rezanjeaplikacija
Brzi aksijalni CO2 laseri se uglavnom koriste za lasersko rezanje metalnih materijala, uglavnom zbog dobrog kvaliteta snopa. Iako je reflektivnost većine metala na CO2 laserske zrake prilično visoka, reflektivnost metalne površine na sobnoj temperaturi raste s porastom temperature i stepenom oksidacije. Nakon što je metalna površina oštećena, reflektivnost metala je blizu 1. Za lasersko rezanje metala potrebna je veća prosječna snaga, a samo CO2 laseri velike snage imaju ovaj uslov.
1. Lasersko rezanje čeličnih materijala
1.1 Kontinuirano CO2 lasersko rezanje Glavni parametri procesa kontinuiranog CO2 laserskog rezanja uključuju snagu lasera, vrstu i pritisak pomoćnog plina, brzinu rezanja, položaj žarišta, dubinu žarišta i visinu mlaznice.
(1) Snaga lasera Snaga lasera ima veliki utjecaj na debljinu rezanja, brzinu rezanja i širinu reza. Kada su ostali parametri konstantni, brzina rezanja se smanjuje s povećanjem debljine ploče za rezanje, a povećava se s povećanjem snage lasera. Drugim riječima, što je veća snaga lasera, to je deblja ploča koja se može rezati, veća je brzina rezanja i nešto veća je širina reza.
(2) Vrsta i pritisak pomoćnog gasa Prilikom rezanja niskougljičnog čelika, CO2 se koristi kao pomoćni gas za iskorištavanje toplote reakcije sagorijevanja željeza i kisika radi podsticanja procesa rezanja. Brzina rezanja je visoka, a kvalitet reza je dobar, posebno se može dobiti rez bez ljepljive troske. Prilikom rezanja nehrđajućeg čelika, CO2 se koristi. Troska se lako lijepi za donji dio reza. Često se koristi mješavina gasa CO2 + N2 ili dvoslojni protok gasa. Pritisak pomoćnog gasa ima značajan uticaj na efekat rezanja. Odgovarajuće povećanje pritiska gasa može povećati brzinu rezanja bez ljepljive troske zbog povećanja momenta protoka gasa i poboljšanja kapaciteta uklanjanja troske. Međutim, ako je pritisak previsok, površina reza postaje hrapava. Uticaj pritiska kisika na prosječnu hrapavost površine reza prikazan je na slici ispod.
Pritisak tijela također ovisi o debljini ploče. Prilikom rezanja niskougljičnog čelika CO2 laserom od 1 kW, odnos između pritiska kisika i debljine ploče prikazan je na slici ispod.
(3) Brzina rezanja Brzina rezanja ima značajan utjecaj na kvalitet rezanja. Pod određenim uvjetima snage lasera, postoje odgovarajuće gornje i donje kritične vrijednosti za dobru brzinu rezanja pri rezanju niskougljičnog čelika. Ako je brzina rezanja veća ili niža od kritične vrijednosti, doći će do lijepljenja troske. Kada je brzina rezanja mala, vrijeme djelovanja topline oksidacijske reakcije na reznoj ivici se produžava, širina reza se povećava, a površina rezanja postaje hrapava. Kako se brzina rezanja povećava, rez se postepeno sužava sve dok širina gornjeg reza ne bude jednaka promjeru tačke. U ovom trenutku, rez je blago klinastog oblika, širok na vrhu i uzak na dnu. Kako se brzina rezanja nastavlja povećavati, širina gornjeg reza se nastavlja smanjivati, ali donji dio reza postaje relativno širi i poprima oblik obrnutog klina.
(5) Dubina fokusa
Dubina oštrine ima određeni utjecaj na kvalitetu površine rezanja i brzinu rezanja. Prilikom rezanja relativno velikih čeličnih ploča treba koristiti snop s velikom žarišnom dubinom; prilikom rezanja tankih ploča treba koristiti snop s malom žarišnom dubinom.
(6) Visina mlaznice
Visina mlaznice odnosi se na udaljenost od krajnje površine pomoćne plinske mlaznice do gornje površine obratka. Visina mlaznice je velika, a impuls izbačenog pomoćnog protoka zraka lako fluktuira, što utječe na kvalitetu i brzinu rezanja. Stoga se pri laserskom rezanju visina mlaznice općenito minimizira, obično na 0,5~2,0 mm.
① Laserski aspekti
a. Povećanje snage lasera. Razvoj snažnijih lasera je direktan i efikasan način za povećanje debljine rezanja.
b. Pulsna obrada. Pulsni laseri imaju vrlo visoku vršnu snagu i mogu prodrijeti kroz debele čelične ploče. Primjena visokofrekventne tehnologije laserskog rezanja uske širine impulsa može rezati debele čelične ploče bez povećanja snage lasera, a veličina reza je manja nego kod kontinuiranog laserskog rezanja.
c. Koristite nove lasere
②Optički sistem
a. Adaptivni optički sistem. Razlika u odnosu na tradicionalno lasersko rezanje je u tome što nije potrebno postaviti fokus ispod površine rezanja. Kada položaj fokusa fluktuira gore-dolje nekoliko milimetara duž smjera debljine čelične ploče, žižna daljina u adaptivnom optičkom sistemu će se mijenjati s pomicanjem položaja fokusa. Promjene žižne daljine gore-dolje podudaraju se s relativnim kretanjem između lasera i obratka, uzrokujući promjenu položaja fokusa gore-dolje duž dubine obratka. Ovaj proces rezanja u kojem se položaj fokusa mijenja s vanjskim uvjetima može proizvesti visokokvalitetne rezove. Nedostatak ove metode je što je dubina rezanja ograničena, uglavnom ne više od 30 mm.
b. Bifokalna tehnologija rezanja. Specijalno sočivo se koristi za fokusiranje snopa dva puta na različitim dijelovima. Kao što je prikazano na slici 4.58, D je prečnik središnjeg dijela sočiva, a je prečnik rubnog dijela sočiva. Poluprečnik zakrivljenosti u centru sočiva je veći od okolnog područja, formirajući dvostruki fokus. Tokom procesa rezanja, gornji fokus se nalazi na gornjoj površini obratka, a donji fokus se nalazi blizu donje površine obratka. Ova posebna tehnologija laserskog rezanja sa dvostrukim fokusom ima mnoge prednosti. Za rezanje mekog čelika, ne samo da može održavati laserski snop visokog intenziteta na gornjoj površini metala kako bi se ispunili uslovi potrebni za paljenje materijala, već i održavati laserski snop visokog intenziteta blizu donje površine metala kako bi se ispunili uslovi za paljenje. Potreba za proizvodnjom čistih rezova u cijelom rasponu debljina materijala. Ova tehnologija proširuje raspon parametara za dobijanje visokokvalitetnih rezova. Na primjer, korištenje CO2 uređaja od 3 kW. Laserom, konvencionalna debljina rezanja može doseći samo 15~20 mm, dok debljina rezanja korištenjem tehnologije rezanja s dvostrukim fokusom može doseći 30~40 mm.
③Mlaznica i pomoćni protok zraka
Razumno dizajnirajte mlaznicu kako biste poboljšali karakteristike polja strujanja zraka. Prečnik unutrašnjeg zida supersonične mlaznice se prvo smanjuje, a zatim širi, što može generirati supersonični protok zraka na izlazu. Pritisak dovoda zraka može biti vrlo visok bez stvaranja udarnih valova. Kada se supersonična mlaznica koristi za lasersko rezanje, kvalitet rezanja je također idealan. Budući da je pritisak rezanja supersonične mlaznice na površini obratka relativno stabilan, posebno je pogodna za lasersko rezanje debelih čeličnih ploča.
Vrijeme objave: 18. jul 2024.
