Řezání laseremaplikace
CO2 lasery s rychlým axiálním tokem se většinou používají pro laserové řezání kovových materiálů, a to především pro jejich dobrou kvalitu paprsku. I když je odrazivost většiny kovů vůči CO2 laserovým paprskům poměrně vysoká, odrazivost kovového povrchu při pokojové teplotě roste s rostoucí teplotou a stupněm oxidace. Jakmile je kovový povrch poškozen, odrazivost kovu se blíží 1. Pro řezání kovů laserem je nutný vyšší průměrný výkon a tuto podmínku mají pouze vysoce výkonné CO2 lasery.
1. Řezání ocelových materiálů laserem
1.1 CO2 kontinuální řezání laserem Mezi hlavní procesní parametry CO2 kontinuálního laserového řezání patří výkon laseru, druh a tlak pomocného plynu, řezná rychlost, ohnisková poloha, hloubka ohniska a výška trysky.
(1) Výkon laseru Výkon laseru má velký vliv na tloušťku řezu, rychlost řezání a šířku řezu. Když jsou ostatní parametry konstantní, řezná rychlost klesá s rostoucí tloušťkou řezné desky a roste s rostoucím výkonem laseru. Jinými slovy, čím větší je výkon laseru, tím silnější je deska, kterou lze řezat, tím vyšší je rychlost řezání a o něco větší šířka řezu.
(2) Typ a tlak pomocného plynu Při řezání nízkouhlíkové oceli se CO2 používá jako pomocný plyn k využití tepla ze spalování železa a kyslíku k podpoře procesu řezání. Řezná rychlost je vysoká a kvalita řezu je dobrá, zejména lze dosáhnout řezu bez lepivé strusky. Při řezání nerezové oceli se používá CO2. Struska se snadno přilepí na spodní část řezu. Často se používá směsný plyn CO2 + N2 nebo dvouvrstvý proud plynu. Na řezný účinek má výrazný vliv tlak pomocného plynu. Vhodné zvýšení tlaku plynu může zvýšit řeznou rychlost bez lepivé strusky v důsledku zvýšení hybnosti proudění plynu a zlepšení kapacity odstraňování strusky. Pokud je však tlak příliš vysoký, povrch řezu zdrsní. Vliv tlaku kyslíku na průměrnou drsnost povrchu řezu je znázorněn na obrázku níže.
Tlak těla závisí také na tloušťce desky. Při řezání nízkouhlíkové oceli 1kW CO2 laserem je vztah mezi tlakem kyslíku a tloušťkou desky znázorněn na obrázku níže.
(3) Řezná rychlost Řezná rychlost má významný vliv na kvalitu řezu. Za určitých podmínek výkonu laseru existují odpovídající horní a dolní kritické hodnoty pro dobrou řeznou rychlost při řezání nízkouhlíkové oceli. Pokud je řezná rychlost vyšší nebo nižší než kritická hodnota, dojde k ulpívání strusky. Když je řezná rychlost pomalá, prodlouží se doba působení tepla oxidační reakce na řeznou hranu, zvětší se šířka řezu a řezná plocha se zdrsní. Se zvyšující se řeznou rychlostí se řez postupně zužuje, dokud šířka horního řezu není ekvivalentní průměru místa. V této době je řez mírně klínovitý, nahoře široký a dole úzký. Jak se řezná rychlost stále zvyšuje, šířka horního řezu se stále zmenšuje, ale spodní část řezu se stává relativně širší a má tvar obráceného klínu.
(5) Hloubka zaostření
Hloubka ostrosti má určitý vliv na kvalitu řezné plochy a řeznou rychlost. Při řezání relativně velkých ocelových plátů by měl být použit paprsek s velkou ohniskovou hloubkou; při řezání tenkých desek by měl být použit paprsek s malou ohniskovou hloubkou.
(6) Výška trysky
Výška trysky se vztahuje ke vzdálenosti od koncové plochy pomocné plynové trysky k horní ploše obrobku. Výška trysky je velká a hybnost vystřikovaného pomocného proudu vzduchu se snadno mění, což ovlivňuje kvalitu a rychlost řezání. Proto je při řezání laserem výška trysky obecně minimalizována, obvykle 0,5~2,0 mm.
① Laserové aspekty
A. Zvyšte výkon laseru. Vývoj výkonnějších laserů je přímý a efektivní způsob, jak zvýšit tloušťku řezu.
b. Zpracování pulzu. Pulzní lasery mají velmi vysoký špičkový výkon a mohou pronikat tlustými ocelovými pláty. Použití vysokofrekvenční technologie pulzního laserového řezání s úzkou šířkou pulzu může řezat tlusté ocelové desky bez zvýšení výkonu laseru a velikost řezu je menší než u kontinuálního řezání laserem.
C. Použijte nové lasery
②Optický systém
A. Adaptivní optický systém. Rozdíl od tradičního laserového řezání je v tom, že není nutné umisťovat ohnisko pod řeznou plochu. Když poloha zaostření kolísá nahoru a dolů o několik milimetrů podél směru tloušťky ocelové desky, ohnisková vzdálenost v adaptivním optickém systému se změní s posunem polohy zaostření. Změny ohniskové vzdálenosti nahoru a dolů se shodují s relativním pohybem mezi laserem a obrobkem, což způsobuje, že se poloha zaostření mění nahoru a dolů podél hloubky obrobku. Tento proces řezání, při kterém se poloha zaostření mění s vnějšími podmínkami, může produkovat vysoce kvalitní řezy. Nevýhodou této metody je, že hloubka řezu je omezená, obecně ne více než 30 mm.
b. Technologie bifokálního řezání. K zaostření paprsku dvakrát na různé části se používá speciální čočka. Jak je znázorněno na obrázku 4.58, D je průměr střední části čočky a průměr okrajové části čočky. Poloměr zakřivení ve středu čočky je větší než okolní oblast a tvoří dvojité ohnisko. Během procesu řezání je horní ohnisko umístěno na horním povrchu obrobku a spodní ohnisko je umístěno blízko spodního povrchu obrobku. Tato speciální technologie řezání laserem s dvojitým ohniskem má mnoho výhod. Pro řezání měkké oceli může nejen udržovat vysoce intenzivní laserový paprsek na horním povrchu kovu, aby splnil podmínky požadované pro zapálení materiálu, ale také udržovat vysoce intenzivní laserový paprsek v blízkosti spodního povrchu kovu. aby byly splněny požadavky na zapalování. Potřeba vyrábět čisté řezy v celém rozsahu tlouštěk materiálu. Tato technologie rozšiřuje rozsah parametrů pro získání vysoce kvalitních řezů. Například pomocí 3kW CO2. laser, konvenční řezná tloušťka může dosáhnout pouze 15 ~ 20 mm, zatímco tloušťka řezu pomocí technologie řezání s dvojitým zaostřením může dosáhnout 30 ~ 40 mm.
③ Tryska a přídavný proud vzduchu
Rozumně navrhněte trysku pro zlepšení charakteristik pole proudění vzduchu. Průměr vnitřní stěny nadzvukové trysky se nejprve zmenšuje a poté roztahuje, což může na výstupu generovat nadzvukové proudění vzduchu. Tlak přiváděného vzduchu může být velmi vysoký bez vytváření rázových vln. Při použití nadzvukové trysky pro řezání laserem je také kvalita řezu ideální. Protože je řezný tlak nadzvukové trysky na povrchu obrobku relativně stabilní, je vhodná zejména pro laserové řezání tlustých ocelových plechů.
Čas odeslání: 18. července 2024
