Laserové rezanieaplikácie
CO2 lasery s rýchlym axiálnym prietokom sa väčšinou používajú na laserové rezanie kovových materiálov, a to najmä pre ich dobrú kvalitu lúča. Hoci je odrazivosť väčšiny kovov voči CO2 laserovým lúčom pomerne vysoká, odrazivosť kovového povrchu pri izbovej teplote sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou a stupňom oxidácie. Po poškodení kovového povrchu je odrazivosť kovu blízka 1. Pre rezanie kovovým laserom je potrebný vyšší priemerný výkon a túto podmienku majú len vysokovýkonné CO2 lasery.
1. Laserové rezanie oceľových materiálov
1.1 CO2 kontinuálne rezanie laserom Medzi hlavné parametre procesu CO2 kontinuálneho rezania laserom patrí výkon lasera, druh a tlak pomocného plynu, rýchlosť rezania, ohnisková poloha, hĺbka ohniska a výška trysky.
(1) Výkon lasera Výkon lasera má veľký vplyv na hrúbku rezu, rýchlosť rezu a šírku rezu. Keď sú ostatné parametre konštantné, rýchlosť rezania klesá so zvyšujúcou sa hrúbkou reznej dosky a zvyšuje sa so zvyšujúcim sa výkonom lasera. Inými slovami, čím väčší je výkon lasera, tým hrubšia je doska, ktorú možno rezať, tým vyššia je rýchlosť rezania a o niečo väčšia šírka rezu.
(2) Typ a tlak pomocného plynu Pri rezaní nízkouhlíkovej ocele sa CO2 používa ako pomocný plyn na využitie tepla zo spaľovania železa a kyslíka na podporu procesu rezania. Rýchlosť rezania je vysoká a kvalita rezu je dobrá, najmä je možné dosiahnuť rez bez lepkavej trosky. Pri rezaní nehrdzavejúcej ocele sa používa CO2. Troska sa ľahko prilepí na spodnú časť rezu. Často sa používa zmesový plyn CO2 + N2 alebo dvojvrstvový prúd plynu. Na rezný účinok má výrazný vplyv tlak pomocného plynu. Primeraným zvýšením tlaku plynu sa môže zvýšiť rýchlosť rezania bez lepkavej trosky v dôsledku zvýšenia hybnosti prúdenia plynu a zlepšenia kapacity odstraňovania trosky. Ak je však tlak príliš vysoký, povrch rezu bude drsný. Vplyv tlaku kyslíka na priemernú drsnosť povrchu rezu je znázornený na obrázku nižšie.
Tlak tela závisí aj od hrúbky dosky. Pri rezaní nízkouhlíkovej ocele 1kW CO2 laserom je vzťah medzi tlakom kyslíka a hrúbkou dosky znázornený na obrázku nižšie.
(3) Rýchlosť rezania Rýchlosť rezania má významný vplyv na kvalitu rezu. Za určitých podmienok výkonu lasera existujú zodpovedajúce horné a dolné kritické hodnoty pre dobrú rýchlosť rezania pri rezaní nízkouhlíkovej ocele. Ak je rezná rýchlosť vyššia alebo nižšia ako kritická hodnota, dôjde k lepeniu trosky. Keď je rýchlosť rezania pomalá, čas pôsobenia tepla oxidačnej reakcie na reznú hranu sa predlžuje, šírka rezu sa zväčšuje a rezná plocha sa stáva drsnou. Ako sa rýchlosť rezu zvyšuje, rez sa postupne zužuje, až kým šírka horného rezu nebude ekvivalentná priemeru miesta. V tomto čase je rez mierne klinovitý, hore široký a dole úzky. Keď sa rýchlosť rezu neustále zvyšuje, šírka horného rezu sa stále zmenšuje, ale spodná časť rezu sa stáva relatívne širšou a stáva sa obráteným klinovým tvarom.
(5) Hĺbka zaostrenia
Hĺbka ostrosti má určitý vplyv na kvalitu reznej plochy a rýchlosť rezu. Pri rezaní relatívne veľkých oceľových dosiek by sa mal použiť lúč s veľkou ohniskovou hĺbkou; pri rezaní tenkých dosiek by sa mal použiť lúč s malou ohniskovou hĺbkou.
(6) Výška dýzy
Výška dýzy sa vzťahuje na vzdialenosť od koncového povrchu pomocnej plynovej dýzy k hornému povrchu obrobku. Výška dýzy je veľká a hybnosť vyfukovaného pomocného prúdu vzduchu sa ľahko mení, čo ovplyvňuje kvalitu a rýchlosť rezu. Preto pri rezaní laserom je výška trysky vo všeobecnosti minimalizovaná, zvyčajne 0,5 ~ 2,0 mm.
① Laserové aspekty
a. Zvýšte výkon lasera. Vývoj výkonnejších laserov je priamy a efektívny spôsob, ako zvýšiť hrúbku rezu.
b. Spracovanie impulzov. Pulzné lasery majú veľmi vysoký špičkový výkon a dokážu preniknúť cez hrubé oceľové platne. Aplikácia vysokofrekvenčnej technológie pulzného laserového rezania s úzkou pulznou šírkou môže rezať hrubé oceľové dosky bez zvýšenia výkonu lasera a veľkosť rezu je menšia ako pri kontinuálnom laserovom rezaní.
c. Použite nové lasery
②Optický systém
a. Adaptívny optický systém. Rozdiel od tradičného laserového rezania je v tom, že nie je potrebné umiestniť ohnisko pod reznú plochu. Keď poloha zaostrenia kolíše nahor a nadol o niekoľko milimetrov pozdĺž smeru hrúbky oceľovej platne, ohnisková vzdialenosť v adaptívnom optickom systéme sa zmení s posunom polohy zaostrenia. Zmeny ohniskovej vzdialenosti nahor a nadol sa zhodujú s relatívnym pohybom medzi laserom a obrobkom, čo spôsobuje zmenu polohy zaostrenia nahor a nadol pozdĺž hĺbky obrobku. Tento proces rezania, pri ktorom sa poloha zaostrenia mení s vonkajšími podmienkami, môže produkovať vysokokvalitné rezy. Nevýhodou tejto metódy je, že hĺbka rezu je obmedzená, zvyčajne nie viac ako 30 mm.
b. Technológia bifokálneho rezania. Na zaostrenie lúča dvakrát na rôzne časti sa používa špeciálna šošovka. Ako je znázornené na obrázku 4.58, D je priemer strednej časti šošovky a je priemer okrajovej časti šošovky. Polomer zakrivenia v strede šošovky je väčší ako okolitá oblasť a vytvára dvojité ohnisko. Počas procesu rezania je horné ohnisko umiestnené na hornom povrchu obrobku a spodné ohnisko je umiestnené blízko spodného povrchu obrobku. Táto špeciálna technológia rezania laserom s dvojitým zaostrením má mnoho výhod. Na rezanie mäkkej ocele môže nielen udržiavať vysoko intenzívny laserový lúč na hornom povrchu kovu, aby splnil podmienky potrebné na zapálenie materiálu, ale aj udržiavať vysoko intenzívny laserový lúč v blízkosti spodného povrchu kovu. aby spĺňali požiadavky na zapaľovanie. Potreba vyrábať čisté rezy v celom rozsahu hrúbok materiálu. Táto technológia rozširuje rozsah parametrov pre získanie vysoko kvalitných rezov. Napríklad pomocou 3kW CO2. laser, konvenčná hrúbka rezu môže dosiahnuť iba 15 ~ 20 mm, zatiaľ čo hrúbka rezu pomocou technológie rezania s dvojitým zaostrením môže dosiahnuť 30 ~ 40 mm.
③Dýza a prídavný prúd vzduchu
Rozumne navrhnite trysku na zlepšenie charakteristík poľa prúdenia vzduchu. Priemer vnútornej steny nadzvukovej dýzy sa najskôr zmenší a potom roztiahne, čo môže na výstupe generovať nadzvukové prúdenie vzduchu. Tlak privádzaného vzduchu môže byť veľmi vysoký bez vytvárania rázových vĺn. Pri použití nadzvukovej trysky na rezanie laserom je ideálna aj kvalita rezu. Keďže rezný tlak nadzvukovej dýzy na povrchu obrobku je relatívne stabilný, je vhodná najmä na laserové rezanie hrubých oceľových plechov.
Čas odoslania: 18. júla 2024
