Κοπή με λέιζερεφαρμογή
Τα λέιζερ CO2 ταχείας αξονικής ροής χρησιμοποιούνται κυρίως για την κοπή με λέιζερ μεταλλικών υλικών, κυρίως λόγω της καλής ποιότητας δέσμης τους. Αν και η ανακλαστικότητα των περισσότερων μετάλλων στις δέσμες λέιζερ CO2 είναι αρκετά υψηλή, η ανακλαστικότητα της μεταλλικής επιφάνειας σε θερμοκρασία δωματίου αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και του βαθμού οξείδωσης. Μόλις η μεταλλική επιφάνεια υποστεί ζημιά, η ανακλαστικότητα του μετάλλου πλησιάζει το 1. Για την κοπή με λέιζερ μετάλλου, απαιτείται υψηλότερη μέση ισχύς και μόνο τα λέιζερ CO2 υψηλής ισχύος έχουν αυτή την συνθήκη.
1. Κοπή με λέιζερ χαλύβδινων υλικών
1.1 Συνεχής κοπή με λέιζερ CO2 Οι κύριες παράμετροι της συνεχούς κοπής με λέιζερ CO2 περιλαμβάνουν την ισχύ του λέιζερ, τον τύπο και την πίεση του βοηθητικού αερίου, την ταχύτητα κοπής, την εστιακή θέση, το εστιακό βάθος και το ύψος του ακροφυσίου.
(1) Ισχύς λέιζερ Η ισχύς του λέιζερ έχει μεγάλη επίδραση στο πάχος κοπής, την ταχύτητα κοπής και το πλάτος τομής. Όταν οι άλλες παράμετροι είναι σταθερές, η ταχύτητα κοπής μειώνεται με την αύξηση του πάχους της πλάκας κοπής και αυξάνεται με την αύξηση της ισχύος του λέιζερ. Με άλλα λόγια, όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του λέιζερ, τόσο πιο παχιά είναι η πλάκα που μπορεί να κοπεί, τόσο πιο γρήγορη είναι η ταχύτητα κοπής και τόσο ελαφρώς μεγαλύτερο είναι το πλάτος τομής.
(2) Τύπος και πίεση βοηθητικού αερίου Κατά την κοπή χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, το CO2 χρησιμοποιείται ως βοηθητικό αέριο για την αξιοποίηση της θερμότητας της αντίδρασης καύσης σιδήρου-οξυγόνου για την προώθηση της διαδικασίας κοπής. Η ταχύτητα κοπής είναι υψηλή και η ποιότητα κοπής είναι καλή, ειδικά μπορεί να επιτευχθεί τομή χωρίς κολλώδη σκωρία. Κατά την κοπή ανοξείδωτου χάλυβα, χρησιμοποιείται CO2. Η σκωρία κολλάει εύκολα στο κάτω μέρος της τομής. Χρησιμοποιείται συχνά μεικτό αέριο CO2 + N2 ή ροή αερίου διπλής στρώσης. Η πίεση του βοηθητικού αερίου έχει σημαντική επίδραση στο αποτέλεσμα κοπής. Η κατάλληλη αύξηση της πίεσης του αερίου μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα κοπής χωρίς κολλώδη σκωρία λόγω της αύξησης της ορμής ροής αερίου και της βελτίωσης της ικανότητας απομάκρυνσης σκωρίας. Ωστόσο, εάν η πίεση είναι πολύ υψηλή, η επιφάνεια κοπής γίνεται τραχιά. Η επίδραση της πίεσης οξυγόνου στη μέση τραχύτητα της επιφάνειας κοπής φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Η πίεση του σώματος εξαρτάται επίσης από το πάχος της πλάκας. Κατά την κοπή χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα με λέιζερ CO2 1kW, η σχέση μεταξύ της πίεσης οξυγόνου και του πάχους της πλάκας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
(3) Ταχύτητα κοπής Η ταχύτητα κοπής έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα κοπής. Υπό ορισμένες συνθήκες ισχύος λέιζερ, υπάρχουν αντίστοιχες ανώτερες και κατώτερες κρίσιμες τιμές για καλή ταχύτητα κοπής κατά την κοπή χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Εάν η ταχύτητα κοπής είναι υψηλότερη ή χαμηλότερη από την κρίσιμη τιμή, θα εμφανιστεί κόλλημα σκωρίας. Όταν η ταχύτητα κοπής είναι αργή, ο χρόνος δράσης της θερμότητας αντίδρασης οξείδωσης στην κοπτική άκρη επεκτείνεται, το πλάτος της κοπής αυξάνεται και η επιφάνεια κοπής γίνεται τραχιά. Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα κοπής, η τομή σταδιακά στενεύει μέχρι το πλάτος της άνω τομής να ισοδυναμεί με τη διάμετρο του σημείου. Σε αυτή τη φάση, η τομή έχει ελαφρώς σφηνοειδές σχήμα, φαρδιά στην κορυφή και στενή στο κάτω μέρος. Καθώς η ταχύτητα κοπής συνεχίζει να αυξάνεται, το πλάτος της άνω τομής συνεχίζει να γίνεται μικρότερο, αλλά το κάτω μέρος της τομής γίνεται σχετικά φαρδύτερο και αποκτά ανεστραμμένο σφηνοειδές σχήμα.
(5) Βάθος εστίασης
Το βάθος εστίασης έχει κάποια επίδραση στην ποιότητα της επιφάνειας κοπής και στην ταχύτητα κοπής. Κατά την κοπή σχετικά μεγάλων χαλύβδινων πλακών, θα πρέπει να χρησιμοποιείται δέσμη με μεγάλο εστιακό βάθος, ενώ κατά την κοπή λεπτών πλακών, θα πρέπει να χρησιμοποιείται δέσμη με μικρό εστιακό βάθος.
(6) Ύψος ακροφυσίου
Το ύψος του ακροφυσίου αναφέρεται στην απόσταση από την ακραία επιφάνεια του βοηθητικού ακροφυσίου αερίου έως την άνω επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας. Το ύψος του ακροφυσίου είναι μεγάλο και η ορμή της εκτοξευόμενης βοηθητικής ροής αέρα είναι εύκολο να διακυμανθεί, γεγονός που επηρεάζει την ποιότητα και την ταχύτητα κοπής. Επομένως, κατά την κοπή με λέιζερ, το ύψος του ακροφυσίου είναι γενικά ελαχιστοποιημένο, συνήθως 0,5~2,0 mm.
① Πτυχές λέιζερ
α. Αύξηση της ισχύος του λέιζερ. Η ανάπτυξη πιο ισχυρών λέιζερ είναι ένας άμεσος και αποτελεσματικός τρόπος για την αύξηση του πάχους κοπής.
β. Επεξεργασία παλμών. Τα παλμικά λέιζερ έχουν πολύ υψηλή μέγιστη ισχύ και μπορούν να διαπεράσουν παχιές χαλύβδινες πλάκες. Η εφαρμογή τεχνολογίας κοπής παλμικού λέιζερ υψηλής συχνότητας και στενού πλάτους παλμού μπορεί να κόψει παχιές χαλύβδινες πλάκες χωρίς να αυξήσει την ισχύ του λέιζερ, και το μέγεθος τομής είναι μικρότερο από αυτό της συνεχούς κοπής με λέιζερ.
γ. Χρησιμοποιήστε νέα λέιζερ
②Οπτικό σύστημα
α. Προσαρμοστικό οπτικό σύστημα. Η διαφορά από την παραδοσιακή κοπή με λέιζερ είναι ότι δεν χρειάζεται να τοποθετηθεί η εστίαση κάτω από την επιφάνεια κοπής. Όταν η θέση εστίασης κυμαίνεται προς τα πάνω και προς τα κάτω κατά μερικά χιλιοστά κατά μήκος της κατεύθυνσης πάχους της χαλύβδινης πλάκας, η εστιακή απόσταση στο προσαρμοστικό οπτικό σύστημα θα αλλάξει με τη μετατόπιση της θέσης εστίασης. Οι αλλαγές προς τα πάνω και προς τα κάτω στην εστιακή απόσταση συμπίπτουν με τη σχετική κίνηση μεταξύ του λέιζερ και του τεμαχίου εργασίας, προκαλώντας την αλλαγή της θέσης εστίασης προς τα πάνω και προς τα κάτω κατά μήκος του βάθους του τεμαχίου εργασίας. Αυτή η διαδικασία κοπής στην οποία η θέση εστίασης αλλάζει με τις εξωτερικές συνθήκες μπορεί να παράγει κοπές υψηλής ποιότητας. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι το βάθος κοπής είναι περιορισμένο, γενικά όχι περισσότερο από 30 mm.
β. Τεχνολογία διπλοεστιακής κοπής. Χρησιμοποιείται ένας ειδικός φακός για να εστιάσει τη δέσμη δύο φορές σε διαφορετικά μέρη. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 4.58, το D είναι η διάμετρος του κεντρικού τμήματος του φακού και η διάμετρος του ακραίου τμήματος του φακού. Η ακτίνα καμπυλότητας στο κέντρο του φακού είναι μεγαλύτερη από την περιβάλλουσα περιοχή, σχηματίζοντας μια διπλή εστίαση. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής, η άνω εστίαση βρίσκεται στην άνω επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας και η κάτω εστίαση βρίσκεται κοντά στην κάτω επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας. Αυτή η ειδική τεχνολογία κοπής με λέιζερ διπλής εστίασης έχει πολλά πλεονεκτήματα. Για την κοπή μαλακού χάλυβα, μπορεί όχι μόνο να διατηρήσει μια δέσμη λέιζερ υψηλής έντασης στην άνω επιφάνεια του μετάλλου για να ικανοποιήσει τις συνθήκες που απαιτούνται για την ανάφλεξη του υλικού, αλλά και να διατηρήσει μια δέσμη λέιζερ υψηλής έντασης κοντά στην κάτω επιφάνεια του μετάλλου για να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις ανάφλεξης. Η ανάγκη για καθαρές κοπές σε όλο το εύρος πάχους υλικού. Αυτή η τεχνολογία διευρύνει το εύρος των παραμέτρων για την επίτευξη κοπών υψηλής ποιότητας. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα 3kW CO2. Με λέιζερ, το συμβατικό πάχος κοπής μπορεί να φτάσει μόνο τα 15~20mm, ενώ το πάχος κοπής χρησιμοποιώντας τεχνολογία κοπής διπλής εστίασης μπορεί να φτάσει τα 30~40mm.
③Ακροφύσιο και βοηθητική ροή αέρα
Σχεδιάστε το ακροφύσιο με λογικό τρόπο για να βελτιώσετε τα χαρακτηριστικά του πεδίου ροής αέρα. Η διάμετρος του εσωτερικού τοιχώματος του υπερηχητικού ακροφυσίου πρώτα συρρικνώνεται και στη συνέχεια διαστέλλεται, γεγονός που μπορεί να δημιουργήσει υπερηχητική ροή αέρα στην έξοδο. Η πίεση παροχής αέρα μπορεί να είναι πολύ υψηλή χωρίς να δημιουργηθούν κρουστικά κύματα. Όταν χρησιμοποιείται υπερηχητικό ακροφύσιο για κοπή με λέιζερ, η ποιότητα κοπής είναι επίσης ιδανική. Δεδομένου ότι η πίεση κοπής του υπερηχητικού ακροφυσίου στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας είναι σχετικά σταθερή, είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για κοπή με λέιζερ παχιών χαλύβδινων πλακών.
Ώρα δημοσίευσης: 18 Ιουλίου 2024
