Tăiere cu laseraplicație
Laserele CO2 cu flux axial rapid sunt utilizate în principal pentru tăierea cu laser a materialelor metalice, în principal datorită calității bune a fasciculului lor. Deși reflectivitatea majorității metalelor la fasciculele laser CO2 este destul de mare, reflectivitatea suprafeței metalice la temperatura camerei crește odată cu creșterea temperaturii și a gradului de oxidare. Odată ce suprafața metalică este deteriorată, reflectivitatea metalului este apropiată de 1. Pentru tăierea cu laser a metalelor, este necesară o putere medie mai mare, iar numai laserele CO2 de mare putere au această condiție.
1. Tăierea cu laser a materialelor din oțel
1.1 Tăiere continuă cu laser CO2 Principalii parametri ai procesului de tăiere continuă cu laser CO2 includ puterea laserului, tipul și presiunea gazului auxiliar, viteza de tăiere, poziția focală, adâncimea focală și înălțimea duzei.
(1) Puterea laserului Puterea laserului are o influență mare asupra grosimii de tăiere, vitezei de tăiere și lățimii inciziei. Când ceilalți parametri sunt constanți, viteza de tăiere scade odată cu creșterea grosimii plăcii de tăiere și crește odată cu creșterea puterii laserului. Cu alte cuvinte, cu cât puterea laserului este mai mare, cu atât placa care poate fi tăiată este mai groasă, cu atât viteza de tăiere este mai mare și cu atât lățimea inciziei este puțin mai mare.
(2) Tipul și presiunea gazului auxiliar La tăierea oțelului cu conținut scăzut de carbon, se utilizează CO2 ca gaz auxiliar pentru a utiliza căldura reacției de ardere fier-oxigen în scopul promovării procesului de tăiere. Viteza de tăiere este mare, iar calitatea inciziei este bună, în special se pot obține incizii fără zgură lipicioasă. La tăierea oțelului inoxidabil se utilizează CO2. Zgura se lipește ușor de partea inferioară a inciziei. Se utilizează adesea gaz mixt CO2 + N2 sau flux de gaz în strat dublu. Presiunea gazului auxiliar are un efect semnificativ asupra efectului de tăiere. Creșterea corespunzătoare a presiunii gazului poate crește viteza de tăiere fără zgură lipicioasă datorită creșterii impulsului de curgere a gazului și îmbunătățirii capacității de îndepărtare a zgurii. Cu toate acestea, dacă presiunea este prea mare, suprafața tăiată devine rugoasă. Efectul presiunii oxigenului asupra rugozității medii a suprafeței inciziei este prezentat în figura de mai jos.
Presiunea corpului depinde și de grosimea plăcii. La tăierea oțelului cu conținut scăzut de carbon cu un laser CO2 de 1 kW, relația dintre presiunea oxigenului și grosimea plăcii este prezentată în figura de mai jos.
(3) Viteza de tăiere Viteza de tăiere are un impact semnificativ asupra calității tăierii. În anumite condiții de putere laser, există valori critice superioare și inferioare corespunzătoare pentru o viteză bună de tăiere la tăierea oțelului cu conținut scăzut de carbon. Dacă viteza de tăiere este mai mare sau mai mică decât valoarea critică, va apărea lipirea zgurii. Când viteza de tăiere este lentă, timpul de acțiune al căldurii reacției de oxidare pe muchia de tăiere este prelungit, lățimea tăieturii este crescută, iar suprafața de tăiere devine rugoasă. Pe măsură ce viteza de tăiere crește, incizia devine treptat mai îngustă până când lățimea inciziei superioare este echivalentă cu diametrul punctului. În acest moment, incizia are o formă ușor pană, lată în partea de sus și îngustă în partea de jos. Pe măsură ce viteza de tăiere continuă să crească, lățimea inciziei superioare continuă să devină mai mică, dar partea inferioară a inciziei devine relativ mai lată și capătă o formă de pană inversată.
(5) Adâncimea focalizării
Adâncimea focalizării are un anumit impact asupra calității suprafeței de tăiere și a vitezei de tăiere. La tăierea plăcilor de oțel relativ mari, trebuie utilizată o grindă cu o adâncime focală mare; la tăierea plăcilor subțiri, trebuie utilizată o grindă cu o adâncime focală mică.
(6) Înălțimea duzei
Înălțimea duzei se referă la distanța de la suprafața finală a duzei de gaz auxiliar până la suprafața superioară a piesei de prelucrat. Înălțimea duzei este mare, iar impulsul fluxului de aer auxiliar ejectat poate fluctua ușor, ceea ce afectează calitatea și viteza de tăiere. Prin urmare, la tăierea cu laser, înălțimea duzei este în general redusă la minimum, de obicei 0,5~2,0 mm.
① Aspecte laser
a. Creșterea puterii laserului. Dezvoltarea de lasere mai puternice este o modalitate directă și eficientă de a crește grosimea de tăiere.
b. Prelucrarea cu impulsuri. Laserele pulsate au o putere de vârf foarte mare și pot penetra plăci groase de oțel. Aplicarea tehnologiei de tăiere cu laser cu impulsuri de înaltă frecvență și lățime îngustă a impulsurilor poate tăia plăci groase de oțel fără a crește puterea laserului, iar dimensiunea inciziei este mai mică decât cea a tăierii laser continue.
c. Folosește lasere noi
②Sistem optic
a. Sistem optic adaptiv. Diferența față de tăierea cu laser tradițională constă în faptul că nu este necesară plasarea focalizării sub suprafața de tăiere. Atunci când poziția focalizării fluctuează în sus și în jos cu câțiva milimetri de-a lungul direcției grosimii plăcii de oțel, distanța focală în sistemul optic adaptiv se va modifica odată cu schimbarea poziției focalizării. Modificările în sus și în jos ale distanței focale coincid cu mișcarea relativă dintre laser și piesa de prelucrat, determinând schimbarea poziției focalizării în sus și în jos de-a lungul adâncimii piesei de prelucrat. Acest proces de tăiere, în care poziția focalizării se modifică în funcție de condițiile externe, poate produce tăieturi de înaltă calitate. Dezavantajul acestei metode este că adâncimea de tăiere este limitată, în general nu depășește 30 mm.
b. Tehnologie de tăiere bifocală. O lentilă specială este utilizată pentru a focaliza fasciculul de două ori în zone diferite. După cum se arată în Figura 4.58, D este diametrul părții centrale a lentilei și este diametrul părții de margine a lentilei. Raza de curbură în centrul lentilei este mai mare decât zona înconjurătoare, formând un focar dublu. În timpul procesului de tăiere, focarul superior este situat pe suprafața superioară a piesei de prelucrat, iar focarul inferior este situat în apropierea suprafeței inferioare a piesei de prelucrat. Această tehnologie specială de tăiere cu laser cu focar dublu are multe avantaje. Pentru tăierea oțelului moale, nu numai că poate menține un fascicul laser de mare intensitate pe suprafața superioară a metalului pentru a îndeplini condițiile necesare pentru aprinderea materialului, dar și menține un fascicul laser de mare intensitate în apropierea suprafeței inferioare a metalului pentru a îndeplini cerințele de aprindere. Necesitatea de a produce tăieturi curate pe întreaga gamă de grosimi ale materialului. Această tehnologie extinde gama de parametri pentru obținerea unor tăieturi de înaltă calitate. De exemplu, utilizarea unui CO2 de 3 kW. Cu laser, grosimea convențională de tăiere poate ajunge doar la 15~20 mm, în timp ce grosimea de tăiere utilizând tehnologia de tăiere cu focalizare dublă poate ajunge la 30~40 mm.
③Duză și flux de aer auxiliar
Proiectați duza în mod rezonabil pentru a îmbunătăți caracteristicile câmpului de flux de aer. Diametrul peretelui interior al duzei supersonice se micșorează mai întâi și apoi se extinde, ceea ce poate genera un flux de aer supersonic la ieșire. Presiunea de alimentare cu aer poate fi foarte mare fără a genera unde de șoc. Atunci când se utilizează o duză supersonică pentru tăiere cu laser, calitatea tăierii este, de asemenea, ideală. Deoarece presiunea de tăiere a duzei supersonice pe suprafața piesei de prelucrat este relativ stabilă, este potrivită în special pentru tăierea cu laser a plăcilor groase de oțel.
Data publicării: 18 iulie 2024
