Laserový řezací stroj je široce používán ve výuce, vojenské a průmyslové oblasti, protože má vysokou kvalitu řezání a vysokou účinnost řezání. Laserový řezací stroj může řezat kov a nekov a Hanův super energetický laserový řezací stroj se používá hlavně pro řezání kovových materiálů, jaký je tedy princip laserového řezacího stroje?
Princip laserového řezacího stroje - úvod
Technologie laserového řezacího stroje využívá energii uvolněnou při dopadu laserového paprsku na povrch kovové desky. Kovová deska se roztaví a struska je odfouknuta plynem. Protože je výkon laseru tak koncentrovaný, přenáší se do ostatních částí kovové desky pouze malé množství tepla, což má za následek malou nebo žádnou deformaci. Složité tvarované polotovary lze velmi přesně řezat laserem a vyřezané polotovary nepotřebují další zpracování.
Laserový zdroj obecně používá laserový paprsek oxidu uhličitého s pracovním výkonem 500-5000 wattů. Tato úroveň výkonu je nižší než požadavky mnoha domácích elektrických ohřívačů. Laserový paprsek je zaostřen na malou oblast přes čočku a reflektor. Vysoká koncentrace energie způsobuje rychlé místní zahřátí k roztavení kovové desky.
Nerezovou ocel pod 16 mm lze řezat laserovým řezacím zařízením a nerezovou ocel o tloušťce 8-10 mm lze řezat přidáním kyslíku do laserového paprsku, ale po řezání kyslíkem se na řezné ploše vytvoří tenký oxidový film. Maximální tloušťku řezu lze zvýšit na 16 mm, ale rozměrová chyba řezných dílů je velká.
Jako high-tech laserová technologie od svého vzniku vyvíjí laserové produkty vhodné pro různá průmyslová odvětví podle různých společenských potřeb, jako jsou laserové tiskárny, laserové kosmetické stroje, laserové značení CNC laserové řezací stroje, laserové řezací stroje a další produkty . Vzhledem k pozdnímu startu tuzemského laserového průmyslu zaostává ve výzkumu a vývoji technologií za některými vyspělými zeměmi. V současné době domácí výrobci laserových produktů vyrábějí laserové produkty. Některé klíčové náhradní díly, jako jsou laserové trubice, hnací motory, galvanometry a zaostřovací čočky, se stále dovážejí. To vedlo ke zvýšení nákladů a zvýšení zátěže spotřebitelů.
V posledních letech, s pokrokem domácí laserové technologie, se výzkum a vývoj a výroba kompletního stroje a některých dílů postupně přibližovaly zahraničním vyspělým výrobkům. V některých aspektech je dokonce lepší než zahraniční produkty. Kromě výhod Jaeger stále dominuje domácímu trhu. Nicméně z hlediska preciznosti zpracování a vybavení, stability a výdrže mají zahraniční vyspělé produkty stále absolutní výhody.
Princip laserového řezacího stroje - princip.
V laserovém řezacím stroji je hlavní prací laserová trubice, takže je nutné, abychom porozuměli laserové trubici.
Všichni víme, jak důležité jsou laserové trubice v laserových zařízeních. K posouzení použijme nejběžnější laserové trubice. CO2 laserová trubice.
Složení laserové trubice je vyrobeno z tvrdého skla, jedná se tedy o křehký a křehký materiál. Abychom porozuměli trubici CO2 laseru, musíme nejprve porozumět struktuře laserové trubice. Lasery s oxidem uhličitým, jako je tento, používají vrstvenou strukturu pouzdra a nejvnitřnější vrstvou je výbojka. Průměr trubice výboje CO2 laseru je však tlustší než samotná trubice laseru. Tloušťka výbojky je úměrná difrakční reakci způsobené velikostí světelné skvrny a délka výbojky také souvisí s výstupním výkonem výbojky. Měřítko vzorku.
Během provozu laserového řezacího stroje bude laserová trubice generovat velké množství tepla, které ovlivňuje normální provoz řezacího stroje. Proto je zapotřebí vodní chladič ve speciální oblasti pro chlazení laserové trubice, aby bylo zajištěno, že laserový řezací stroj může normálně pracovat při konstantní teplotě. 200W laser může používat CW-6200 a chladicí kapacita je 5,5 kW. 650W laser používá CW-7800 a chladicí kapacita může dosáhnout 23 kW.
Princip laserového řezacího stroje - řezné vlastnosti.
Výhody řezání laserem:.
Výhoda 1 - vysoká účinnost.
Vzhledem k přenosovým charakteristikám laseru je laserový řezací stroj obecně vybaven vícenásobnými numerickými řídicími pracovními stoly a celý proces řezání může být plně digitálně řízen. V procesu provozu, pouze změnou NC programu, jej lze aplikovat na řezání dílů s různými tvary, které mohou realizovat jak dvourozměrné řezání, tak třírozměrné řezání.
Výhoda 2 - rychle.
1200W laserové řezání 2mm tlustého nízkouhlíkového ocelového plechu, řezná rychlost až 600cm/min. Řezná rychlost 5 mm tlusté desky z polypropylenové pryskyřice může dosáhnout 1200 cm/min. Při řezání laserem není potřeba upínat a fixovat materiál.
Výhoda 3 - dobrá kvalita řezu.
1: Štěrbina pro řezání laserem je tenká a úzká, obě strany štěrbiny jsou rovnoběžné a kolmé k povrchu řezu a rozměrová přesnost řezané části může dosáhnout± 0,05 mm.
2： Řezná plocha je hladká a krásná a drsnost povrchu je pouze desítky mikronů. Jako poslední proces lze použít i řezání laserem a díly lze přímo použít bez zpracování.
3： Po řezání materiálu laserem je šířka tepelně ovlivněné zóny velmi malá a výkon materiálu v blízkosti štěrbiny je téměř neovlivněn a deformace obrobku je malá, přesnost řezání je vysoká, tvar geometrie štěrbina je dobrá a tvar průřezu štěrbiny je relativně hladký. Pravidelný obdélník. Porovnání metod řezání laserem, kyslíkoacetylenem a plazmovým řezáním je uvedeno v tabulce 1. Řezným materiálem je 6,2 mm silná deska z nízkouhlíkové oceli.
Výhoda IV - bezkontaktní řezání.
Při řezání laserem nedochází k přímému kontaktu svařovacího hořáku a obrobku a nedochází k opotřebení nástroje. Pro zpracování dílů s různými tvary není nutné měnit „nástroj“, ale pouze výstupní parametry laseru. Proces řezání laserem má nízkou hlučnost, malé vibrace a malé znečištění.
Výhoda 5 – lze řezat mnoho materiálů.
Ve srovnání s řezáním kyslíkem a plazmou má řezání laserem mnoho druhů materiálů, včetně kovových, nekovových, kompozitních materiálů s kovovou matricí a nekovových matric, kůže, dřeva a vláken atd.
Princip laserového řezacího stroje - metoda řezání.
Vlastní střih.
To znamená, že odstranění zpracovaného materiálu se provádí především odpařením materiálu.
Během procesu řezání odpařováním teplota povrchu obrobku rychle stoupá na teplotu odpařování působením zaostřeného laserového paprsku a velké množství materiálů se odpařuje a vytvořená vysokotlaká pára je rozstřikována směrem ven nadzvukovou rychlostí. Současně se v oblasti působení laseru vytvoří "díra" a laserový paprsek se v otvoru mnohonásobně odráží, takže absorpce materiálu laserem se rychle zvyšuje.
Při procesu vysokotlakého vstřikování páry vysokou rychlostí je tavenina ve štěrbině současně odfukována pryč ze štěrbiny, dokud není obrobek odříznut. Vlastní odpařovací řezání se provádí hlavně odpařováním materiálu, takže požadavek na hustotu výkonu je velmi vysoký, který by měl obecně dosahovat více než 108 wattů na centimetr čtvereční.
Řezání odpařováním je běžná metoda pro laserové řezání některých materiálů s nízkým bodem vznícení (jako je dřevo, uhlík a některé plasty) a žáruvzdorných materiálů (jako je keramika). Řezání odpařováním se také často používá při řezání materiálů pulzním laserem.
II Řezání reakčním tavením
Při řezání taveniny, pokud pomocný proud vzduchu nejen odfoukne roztavený materiál v řezném švu, ale také může reagovat s obrobkem a změnit teplo, aby se do procesu řezání přidal další zdroj tepla, nazývá se takové řezání reaktivní řezání taveniny. Obecně je plynem, který může reagovat s obrobkem, kyslík nebo směs obsahující kyslík.
Když povrchová teplota obrobku dosáhne teploty bodu vznícení, dojde k silné exotermické reakci spalování, která může výrazně zlepšit schopnost řezání laserem. U nízkouhlíkové oceli a nerezové oceli je energie poskytovaná exotermickou reakcí spalování 60 %. U aktivních kovů, jako je titan, je energie poskytovaná spalováním asi 90 %.
Proto ve srovnání s řezáním laserovým odpařováním a obecným řezáním tavením vyžaduje řezání reaktivním tavením menší hustotu výkonu laseru, která je pouze 1/20 hustoty odpařovacího řezání a 1/2 hustoty tavného řezání. Při reaktivním tavení a řezání však reakce vnitřního spalování způsobí určité chemické změny na povrchu materiálu, které ovlivní výkon obrobku.
Ⅲ Řezání tavením
V procesu řezání laserem, pokud je přidán pomocný ofukovací systém, který je souosý s laserovým paprskem, není odstraňování roztavených látek v procesu řezání závislé pouze na samotném odpařování materiálu, ale závisí především na foukacím účinku vysoké -rychlost pomocného proudění vzduchu pro nepřetržité odfukování roztavených látek od řezného švu, takový proces řezání se nazývá tavné řezání.
V procesu tavení a řezání již není třeba ohřívat teplotu obrobku nad teplotu odpařování, takže lze značně snížit požadovanou hustotu výkonu laseru. Podle poměru latentního tepla tavení a odpařování materiálu je výkon laseru potřebný pro tavení a řezání pouze 1/10 výkonu metody odpařování.
Ⅳ Laserové rýhování
Tato metoda se používá především pro: polovodičové materiály; Laserový paprsek s vysokou hustotou výkonu se používá k vykreslení mělké drážky na povrchu obrobku z polovodičového materiálu. Protože tato drážka zeslabuje vazebnou sílu polovodičového materiálu, může být porušena mechanickými nebo vibračními metodami. Kvalita laserového rytí se měří velikostí povrchových nečistot a tepelně ovlivněnou zónou.
Ⅴ Řezání za studena
Jedná se o novou metodu zpracování, která je navržena s nástupem vysokovýkonných excimerových laserů v ultrafialovém pásmu v posledních letech. Jeho základní princip: energie ultrafialových fotonů je podobná vazebné energii mnoha organických materiálů. Použijte takové vysokoenergetické fotony k zasažení vazebné vazby organických materiálů a jejímu rozbití. Tak, aby bylo dosaženo účelu řezání. Tato nová technologie má široké uplatnění, zejména v elektronickém průmyslu.
Ⅵ Řezání tepelným namáháním
Při zahřívání laserového paprsku jsou křehké materiály náchylné k vytváření velkého napětí na jejich povrchu, což může způsobit prasknutí napěťových bodů vyhřívaných laserem úhledným a rychlým způsobem. Takový proces řezání se nazývá laserové řezání tepelného napětí. Mechanismus řezání tepelným namáháním spočívá v tom, že laserový paprsek ohřívá určitou oblast křehkého materiálu a vytváří zřejmý teplotní gradient.
Expanze nastane, když je povrchová teplota obrobku vysoká, zatímco nižší teplota vnitřní vrstvy obrobku bude bránit expanzi, což má za následek tahové napětí na povrchu obrobku a radiální extruzní napětí na vnitřní vrstvě. Když tato dvě napětí překročí mez pevnosti samotného obrobku. Na obrobku se objeví trhliny. Udělejte, aby se obrobek zlomil podél trhliny. Rychlost řezání tepelného napětí je m/s. Tento způsob řezání je vhodný pro řezání skla, keramiky a dalších materiálů.
Shrnutí: Laserový řezací stroj je řezací technologie, která využívá charakteristiky laseru a zaostřování čočky ke koncentraci energie k roztavení nebo odpaření povrchu materiálu. Může dosáhnout výhod dobré kvality řezání, vysoké rychlosti, více řezných materiálů, vysoké účinnosti a tak dále.