Lasersko rezanjeaplikacija
Hitri aksialni CO2 laserji se večinoma uporabljajo za lasersko rezanje kovinskih materialov, predvsem zaradi dobre kakovosti žarka. Čeprav je odbojnost večine kovin za CO2 laserske žarke precej visoka, se odbojnost kovinske površine pri sobni temperaturi povečuje z naraščanjem temperature in stopnjo oksidacije. Ko je kovinska površina poškodovana, je odbojnost kovine blizu 1. Za lasersko rezanje kovin je potrebna višja povprečna moč, kar imajo le visokozmogljivi CO2 laserji.
1. Lasersko rezanje jeklenih materialov
1.1 Neprekinjeno lasersko rezanje s CO2 Glavni procesni parametri neprekinjenega laserskega rezanja s CO2 vključujejo moč laserja, vrsto in tlak pomožnega plina, hitrost rezanja, goriščni položaj, goriščno globino in višino šobe.
(1) Moč laserja Moč laserja ima velik vpliv na debelino reza, hitrost rezanja in širino reza. Če so drugi parametri konstantni, se hitrost rezanja zmanjšuje z naraščanjem debeline rezalne plošče in povečuje z naraščanjem moči laserja. Z drugimi besedami, večja kot je moč laserja, debelejša plošča, ki jo je mogoče rezati, hitrejša je hitrost rezanja in nekoliko večja je širina reza.
(2) Vrsta in tlak pomožnega plina Pri rezanju nizkoogljičnega jekla se kot pomožni plin uporablja CO2, ki izkorišča toploto reakcije zgorevanja železa in kisika za pospešitev procesa rezanja. Hitrost rezanja je visoka in kakovost reza je dobra, zlasti je mogoče doseči rez brez lepljive žlindre. Pri rezanju nerjavečega jekla se uporablja CO2. Žlindra se zlahka prilepi na spodnji del reza. Pogosto se uporablja mešanica plinov CO2 + N2 ali dvoslojni pretok plina. Tlak pomožnega plina ima pomemben vpliv na učinek rezanja. Ustrezno povečanje tlaka plina lahko poveča hitrost rezanja brez lepljive žlindre zaradi povečanja gibalne količine pretoka plina in izboljšanja zmogljivosti odstranjevanja žlindre. Če pa je tlak previsok, postane rezalna površina hrapava. Vpliv tlaka kisika na povprečno hrapavost rezalne površine je prikazan na spodnji sliki.
Tlak v telesu je odvisen tudi od debeline plošče. Pri rezanju nizkoogljičnega jekla z 1kW CO2 laserjem je razmerje med tlakom kisika in debelino plošče prikazano na spodnji sliki.
(3) Hitrost rezanja Hitrost rezanja pomembno vpliva na kakovost rezanja. Pri določenih pogojih laserske moči obstajajo ustrezne zgornje in spodnje kritične vrednosti za dobro hitrost rezanja pri rezanju nizkoogljičnega jekla. Če je hitrost rezanja višja ali nižja od kritične vrednosti, pride do lepljenja žlindre. Pri počasni hitrosti rezanja se čas delovanja oksidacijske toplote na rezalnem robu podaljša, širina reza se poveča in rezalna površina postane hrapava. Z naraščanjem hitrosti rezanja se zarez postopoma oži, dokler širina zgornjega reza ni enaka premeru pike. V tem času je zarez rahlo klinaste oblike, širok na vrhu in ozek na dnu. Z nadaljnjim naraščanjem hitrosti rezanja se širina zgornjega reza še naprej zmanjšuje, spodnji del reza pa se relativno razširi in dobi obliko obrnjenega klina.
(5) Globina ostrenja
Globina ostrenja ima določen vpliv na kakovost rezalne površine in hitrost rezanja. Pri rezanju relativno velikih jeklenih plošč je treba uporabiti žarek z veliko goriščno globino, pri rezanju tankih plošč pa žarek z majhno goriščno globino.
(6) Višina šobe
Višina šobe se nanaša na razdaljo od končne površine pomožne plinske šobe do zgornje površine obdelovanca. Višina šobe je velika, zato lahko gibalna količina izpuščenega pomožnega zračnega toka zlahka niha, kar vpliva na kakovost in hitrost rezanja. Zato je pri laserskem rezanju višina šobe običajno čim manjša, običajno 0,5–2,0 mm.
① Laserski vidiki
a. Povečajte moč laserja. Razvoj močnejših laserjev je neposreden in učinkovit način za povečanje debeline reza.
b. Pulzna obdelava. Pulzni laserji imajo zelo visoko vršno moč in lahko prodrejo v debele jeklene plošče. Uporaba visokofrekvenčne tehnologije laserskega rezanja z ozko širino impulza lahko reže debele jeklene plošče brez povečanja moči laserja, velikost reza pa je manjša kot pri neprekinjenem laserskem rezanju.
c. Uporabite nove laserje
②Optični sistem
a. Prilagodljivi optični sistem. Razlika od tradicionalnega laserskega rezanja je v tem, da ni treba postaviti fokusa pod rezalno površino. Ko se položaj fokusa spreminja gor in dol za nekaj milimetrov vzdolž smeri debeline jeklene plošče, se goriščna razdalja v prilagodljivem optičnem sistemu spreminja s premikom položaja fokusa. Spremembe goriščne razdalje gor in dol sovpadajo z relativnim gibanjem med laserjem in obdelovancem, zaradi česar se položaj fokusa spreminja gor in dol vzdolž globine obdelovanca. Ta postopek rezanja, pri katerem se položaj fokusa spreminja glede na zunanje pogoje, lahko ustvari visokokakovostne reze. Slabost te metode je, da je globina reza omejena, običajno ne več kot 30 mm.
b. Tehnologija bifokalnega rezanja. Za dvojno fokusiranje žarka na različnih mestih se uporablja posebna leča. Kot je prikazano na sliki 4.58, je D premer osrednjega dela leče in premer robnega dela leče. Polmer ukrivljenosti v središču leče je večji od okolice, kar tvori dvojno ostrenje. Med rezanjem se zgornje ostrenje nahaja na zgornji površini obdelovanca, spodnje ostrenje pa blizu spodnje površine obdelovanca. Ta posebna tehnologija laserskega rezanja z dvojnim ostrenjem ima številne prednosti. Pri rezanju mehkega jekla lahko ne le vzdržuje visokointenzivni laserski žarek na zgornji površini kovine, da se izpolnijo pogoji, potrebni za vžig materiala, ampak tudi vzdržuje visokointenzivni laserski žarek blizu spodnje površine kovine, da se izpolnijo zahteve za vžig. Potreba po čistih rezih v celotnem območju debelin materiala. Ta tehnologija širi razpon parametrov za doseganje visokokakovostnih rezov. Na primer, uporaba 3kW CO2. Z laserjem lahko običajna debelina rezanja doseže le 15–20 mm, medtem ko lahko debelina rezanja z uporabo tehnologije dvojnega fokusa doseže 30–40 mm.
③Šoba in pomožni pretok zraka
Šobo je treba razumno zasnovati tako, da se izboljšajo značilnosti polja zračnega toka. Premer notranje stene nadzvočne šobe se najprej skrči in nato razširi, kar lahko na izhodu ustvari nadzvočni pretok zraka. Tlak dovajanega zraka je lahko zelo visok, ne da bi pri tem nastali udarni valovi. Pri uporabi nadzvočne šobe za lasersko rezanje je kakovost rezanja idealna. Ker je rezalni tlak nadzvočne šobe na površini obdelovanca relativno stabilen, je še posebej primerna za lasersko rezanje debelih jeklenih plošč.
Čas objave: 18. julij 2024
