Mașina de tăiat cu laser este utilizată pe scară largă în domeniul didactic, militar și industrial datorită calității sale ridicate de tăiere și eficienței ridicate de tăiere. Mașina de tăiat cu laser poate tăia metal și nemetal, iar mașina de tăiat cu laser super-energie a lui Han este folosită în principal pentru tăierea materialelor metalice, deci care este principiul mașinii de tăiat cu laser?
Principiul mașinii de tăiat cu laser - introducere
Tehnologia mașinii de tăiat cu laser folosește energia eliberată atunci când fasciculul laser lovește suprafața plăcii de metal. Placa de metal se topește și zgura este suflată de gaz. Deoarece puterea laserului este atât de concentrată, doar o cantitate mică de căldură este transferată către alte părți ale plăcii de metal, rezultând o deformare mică sau deloc. Semifabricatele cu formă complexă pot fi tăiate foarte precis cu laser, iar semifabricatele tăiate nu necesită prelucrare ulterioară.
Sursa laser folosește în general un fascicul laser cu dioxid de carbon cu o putere de lucru de 500-5000 wați. Acest nivel de putere este mai mic decât cerințele multor încălzitoare electrice de uz casnic. Raza laser este focalizată într-o zonă mică printr-o lentilă și un reflector. Concentrația mare de energie determină încălzirea locală rapidă pentru a topi placa metalică.
Oțelul inoxidabil sub 16 mm poate fi tăiat cu echipamente de tăiere cu laser, iar oțelul inoxidabil cu grosimea de 8-10 mm poate fi tăiat prin adăugarea de oxigen la fasciculul laser, dar pe suprafața de tăiere se va forma o peliculă subțire de oxid după tăierea cu oxigen. Grosimea maximă de tăiere poate fi mărită la 16 mm, dar eroarea de dimensiune a pieselor de tăiere este mare.
Ca tehnologie laser de înaltă tehnologie, de la începuturile sale, a dezvoltat produse laser potrivite pentru diverse industrii în funcție de diferitele nevoi sociale, cum ar fi imprimante laser, mașini de înfrumusețare cu laser, mașini de tăiat cu laser CNC cu marcare cu laser, mașini de tăiat cu laser și alte produse . Datorită începerii târzii a industriei interne a laserului, aceasta a rămas în urma unor țări dezvoltate în cercetarea și dezvoltarea tehnologiei. În prezent, producătorii autohtoni de produse cu laser produc produse cu laser. Unele piese de schimb cheie, cum ar fi tuburile laser, motoarele de antrenare, galvanometrele și lentilele de focalizare, sunt încă importate. Acest lucru a dus la o creștere a costurilor și a crescut povara asupra consumatorilor.
În ultimii ani, odată cu progresul tehnologiei laser interne, cercetarea și dezvoltarea și producția mașinii complete și a unor piese s-au apropiat treptat de produsele străine avansate. În unele aspecte, este chiar mai bun decât produsele străine. Pe lângă avantajele Jaeger, acesta domină în continuare piața internă. Cu toate acestea, în ceea ce privește prelucrarea și echipamentul de precizie, stabilitatea și rezistența, produsele străine avansate au încă avantaje absolute.
Principiul mașinii de tăiat cu laser - principiu.
În mașina de tăiat cu laser, munca principală este tubul laser, deci este necesar să înțelegem tubul laser.
Cu toții știm importanța tuburilor laser în echipamentele laser. Să folosim cele mai comune tuburi laser pentru a judeca. Tub laser CO2.
Compoziția tubului laser este din sticlă dură, deci este un material fragil și fragil. Pentru a înțelege tubul laser CO2, trebuie mai întâi să înțelegem structura tubului laser. Laserele cu dioxid de carbon ca acesta utilizează o structură de manșon stratificat, iar stratul cel mai interior este un tub de descărcare. Cu toate acestea, diametrul tubului de descărcare cu laser CO2 este mai gros decât tubul laser în sine. Grosimea tubului de descărcare este proporțională cu reacția de difracție cauzată de dimensiunea punctului de lumină, iar lungimea tubului de descărcare este, de asemenea, legată de puterea de ieșire a tubului de descărcare. Scara probei.
În timpul funcționării mașinii de tăiat cu laser, tubul laser va genera o cantitate mare de căldură, afectând funcționarea normală a mașinii de tăiat. Prin urmare, este necesar un răcitor de apă într-o zonă specială pentru a răci tubul laser pentru a se asigura că mașina de tăiat cu laser poate funcționa normal la o temperatură constantă. Laserul de 200 W poate folosi CW-6200, iar capacitatea de racire este de 5,5 KW. Laserul de 650W foloseste CW-7800, iar capacitatea de racire poate ajunge la 23KW.
Principiul mașinii de tăiat cu laser - caracteristici de tăiere.
Avantajele tăierii cu laser:.
Avantajul 1 - eficiență ridicată.
Datorită caracteristicilor de transmisie ale laserului, mașina de tăiat cu laser este în general echipată cu mai multe mese de lucru cu control numeric, iar întregul proces de tăiere poate fi controlat complet digital. În procesul de funcționare, numai prin schimbarea programului NC, acesta poate fi aplicat la tăierea pieselor cu forme diferite, care pot realiza atât tăiere bidimensională, cât și tăiere tridimensională.
Avantajul 2 - rapid.
Tăiere cu laser de 1200 W Placă de oțel cu conținut scăzut de carbon de 2 mm grosime, viteză de tăiere de până la 600 cm/min. Viteza de tăiere a plăcii de rășină de polipropilenă cu grosimea de 5 mm poate ajunge la 1200 cm/min. Nu este nevoie să prindeți și să fixați materialul în timpul tăierii cu laser.
Avantajul 3 - calitate bună a tăierii.
1: fanta de tăiere cu laser este subțire și îngustă, ambele părți ale fantei sunt paralele și perpendiculare pe suprafața tăiată, iar precizia dimensională a părții tăiate poate ajunge± 0,05 mm.
2： Suprafața de tăiere este netedă și frumoasă, iar rugozitatea suprafeței este de numai zeci de microni. Chiar și tăierea cu laser poate fi folosită ca ultim proces, iar piesele pot fi utilizate direct fără prelucrare.
3： După ce materialul este tăiat cu laser, lățimea zonei afectate de căldură este foarte mică, iar performanța materialului din apropierea fantei este aproape neafectată, iar deformarea piesei de prelucrat este mică, precizia de tăiere este mare, forma geometriei fanta este bună, iar forma secțiunii transversale a fantei este relativ netedă. Dreptunghi obișnuit. Comparația dintre metodele de tăiere cu laser, tăiere cu oxiacetilenă și tăiere cu plasmă este prezentată în Tabelul 1. Materialul de tăiere este o placă de oțel cu conținut scăzut de carbon de 6,2 mm grosime.
Avantaj IV - tăiere fără contact.
În timpul tăierii cu laser, nu există un contact direct între pistolul de sudură și piesa de prelucrat și nu există nicio uzură a sculei. Pentru a prelucra piese cu diferite forme, nu este necesar să schimbați „unealta”, ci doar parametrii de ieșire ai laserului. Procesul de tăiere cu laser are zgomot redus, vibrații mici și poluare mică.
Avantajul 5 - multe materiale pot fi tăiate.
În comparație cu tăierea cu oxiacetilenă și tăierea cu plasmă, tăierea cu laser are multe tipuri de materiale, inclusiv materiale metalice, nemetalice, cu matrice metalică și materiale compozite cu matrice nemetalice, piele, lemn și fibre etc.
Principiul mașinii de tăiat cu laser - metoda de tăiere.
Croiala personalizata.
Aceasta înseamnă că îndepărtarea materialului tratat se realizează în principal prin evaporarea materialului.
În timpul procesului de tăiere prin vaporizare, temperatura suprafeței piesei de prelucrat crește rapid la temperatura de vaporizare sub acțiunea fasciculului laser focalizat și un număr mare de materiale se vaporizează, iar aburul de înaltă presiune format este pulverizat spre exterior cu o viteză supersonică. În același timp, se formează o „găură” în zona de acțiune a laserului, iar fasciculul laser este reflectat în gaură de mai multe ori, astfel încât absorbția materialului la laser crește rapid.
În procesul de injectare a aburului de înaltă presiune la viteză mare, topitura din fantă este îndepărtată în același timp de fantă până când piesa de prelucrat este tăiată. Tăierea prin vaporizare intrinsecă se realizează în principal prin vaporizarea materialului, astfel încât cerința de densitate de putere este foarte mare, care ar trebui să atingă în general mai mult de 108 wați pe centimetru pătrat.
Tăierea prin vaporizare este o metodă comună pentru tăierea cu laser a unor materiale cu punct de aprindere scăzut (cum ar fi lemnul, carbonul și unele materiale plastice) și materialele refractare (cum ar fi ceramica). Tăierea prin vaporizare este adesea folosită și la tăierea materialelor cu laser pulsat.
II Tăiere prin topire de reacție
La tăierea prin topire, dacă fluxul de aer auxiliar nu numai că elimină materialul topit din cusătura de tăiere, dar poate reacționa și cu piesa de prelucrat pentru a schimba căldura, astfel încât să adauge o altă sursă de căldură procesului de tăiere, o astfel de tăiere este numită reactivă. tăiere prin topire. În general, gazul care poate reacționa cu piesa de prelucrat este oxigenul sau amestecul care conține oxigen.
Când temperatura suprafeței piesei de prelucrat atinge temperatura punctului de aprindere, va avea loc o reacție exotermă puternică de ardere, care poate îmbunătăți considerabil capacitatea de tăiere cu laser. Pentru oțel cu conținut scăzut de carbon și oțel inoxidabil, energia furnizată de reacția exotermă de combustie este de 60%. Pentru metalele active precum titanul, energia furnizată de ardere este de aproximativ 90%.
Prin urmare, în comparație cu tăierea prin vaporizare cu laser și tăierea generală prin topire, tăierea prin topire reactivă necesită o densitate de putere mai mică a laserului, care este doar 1/20 din cea a tăierii prin vaporizare și 1/2 din cea a tăierii prin topire. Cu toate acestea, în topirea și tăierea reactivă, reacția de ardere internă va provoca unele modificări chimice pe suprafața materialului, care vor afecta performanța piesei de prelucrat.
Ⅲ Tăiere prin topire
În procesul de tăiere cu laser, dacă se adaugă un sistem auxiliar de suflare care este coaxial cu fasciculul laser, îndepărtarea substanțelor topite în procesul de tăiere nu depinde numai de vaporizarea materialului în sine, ci depinde în principal de efectul de suflare al înaltă. -viteza fluxului de aer auxiliar pentru a sufla continuu substantele topite departe de cusatura de taiere, un astfel de proces de taiere se numeste taiere prin topire.
În procesul de topire și tăiere, temperatura piesei de prelucrat nu mai trebuie încălzită peste temperatura de vaporizare, astfel încât densitatea de putere laser necesară poate fi redusă foarte mult. Conform raportului de căldură latentă de topire și vaporizare a materialului, puterea laser necesară pentru topire și tăiere este doar 1/10 din cea a metodei de tăiere prin vaporizare.
Ⅳ Scriere cu laser
Această metodă este utilizată în principal pentru: materiale semiconductoare; Un fascicul laser cu densitate mare de putere este utilizat pentru a desena o canelură superficială pe suprafața piesei de prelucrat din material semiconductor. Deoarece această canelură slăbește forța de legare a materialului semiconductor, poate fi ruptă prin metode mecanice sau prin vibrații. Calitatea marcajului cu laser este măsurată prin dimensiunea resturilor de suprafață și a zonei afectate de căldură.
Ⅴ Tăiere la rece
Aceasta este o nouă metodă de procesare, care este propusă odată cu apariția laserelor excimeri de mare putere în banda ultravioletă în ultimii ani. Principiul său de bază: energia fotonilor ultravioleți este similară cu energia de legare a multor materiale organice. Folosiți astfel de fotoni de înaltă energie pentru a lovi legătura de legare a materialelor organice și a o rupe. Pentru a atinge scopul tăierii. Această nouă tehnologie are perspective largi de aplicare, în special în industria electronică.
Ⅵ Tăiere prin stres termic
Sub încălzirea fasciculului laser, materialele fragile sunt predispuse să genereze solicitări mari pe suprafața lor, ceea ce poate provoca fracturi prin punctele de tensiune încălzite de laser într-un mod ordonat și rapid. Un astfel de proces de tăiere se numește tăiere termică cu laser. Mecanismul de tăiere prin stres termic este că fasciculul laser încălzește o anumită zonă de material fragil pentru a produce un gradient de temperatură evident.
Expansiunea va avea loc atunci când temperatura suprafeței piesei de prelucrat este ridicată, în timp ce temperatura mai scăzută a stratului interior al piesei de prelucrat va împiedica expansiunea, rezultând tensiuni de tracțiune pe suprafața piesei de prelucrat și tensiuni de extrudare radială pe stratul interior. Când aceste două solicitări depășesc rezistența limită la rupere a piesei de prelucrat în sine. Pe piesa de prelucrat vor apărea fisuri. Rupe piesa de prelucrat de-a lungul crăpăturii. Viteza de tăiere termică este m/s. Această metodă de tăiere este potrivită pentru tăierea sticlei, ceramicii și a altor materiale.
Rezumat: Mașina de tăiat cu laser este o tehnologie de tăiere care utilizează caracteristicile laser și focalizarea lentilelor pentru a concentra energia pentru a topi sau vaporiza suprafața materialului. Poate obține avantajele unei calități bune de tăiere, viteză rapidă, materiale de tăiere multiple, eficiență ridicată și așa mai departe.