Станок для лазерной резки представляет собой лазерный луч, излучаемый лазером, который фокусируется в лазерный луч высокой плотности мощности через систему оптических схем. Лазерный луч облучает поверхность заготовки, в результате чего заготовка достигает точки плавления или кипения, в то время как газ под высоким давлением, соосный лучу, сдувает расплавленный или испаренный металл. Когда луч перемещается относительно положения заготовки, он в конечном итоге создает в материале прорезь, что приводит к резке. Лазерная резка представляет собой невидимый луч вместо традиционного механического ножа, с высокой точностью, быстрой резкой, не ограничиваясь ограничениями схемы резки, автоматическим раскроем для экономии материалов, плавным разрезом, низкими затратами на обработку и другими характеристиками. Следующий вопрос, чтобы понять подробные знания.
Во-первых, принцип работы станка для лазерной резки.
Лазер — это разновидность света, как и другой естественный свет, который генерируется атомным (молекулярным или ионным и т. д.) скачком. Но он отличается от обычного света тем, что лазер только в начальный очень короткий период времени зависит от спонтанного излучения, а в дальнейшем процесс полностью определяется возбуждением излучения, поэтому лазер имеет очень чистый цвет, почти нет дисперсии направленности. , очень высокая сила света и высокая когерентность.
Лазерная резка осуществляется за счет применения энергии высокой плотности мощности, генерируемой при фокусировке лазера. Под управлением компьютера лазер разряжается импульсами, чтобы выводить контролируемое повторение высокочастотного импульсного лазерного света, формируя определенную частоту, определенную ширину импульса луча, импульсный лазерный луч через оптический путь. проводимости и отражения, а через группу фокусирующих линз фокусируется на поверхности обрабатываемого объекта, образуя тонкое пятно с высокой плотностью энергии, фокальное пятно расположено вблизи обрабатываемой поверхности, что обеспечивает мгновенную высокую температуру. плавление или испарение обрабатываемого материала. Обрабатываемый материал мгновенно плавится или испаряется при высокой температуре. Каждый высокоэнергетический лазерный импульс мгновенно прожигает крошечную дырку на поверхности объекта. Под компьютерным управлением головка лазерной обработки и обрабатываемый материал подвергаются непрерывному относительному движению в соответствии с заранее нарисованным рисунком, так что объекту обрабатывается желаемая форма.
Параметры процесса резки шва (скорость резки, мощность лазера, давление газа и т.д.) и траектория движения контролируются системой ЧПУ, шлак на разрезе шва сдувается определенным давлением вспомогательного газа.
Во-вторых, основной процесс станка для лазерной резки
1, резка испарения
В процессе лазерной резки испарением температура поверхности материала повышается до температуры кипения, скорость настолько быстрая, что достаточно, чтобы избежать теплопроводности, вызванной плавлением, поэтому часть материала, испаряющегося в пар, исчезает, часть материала как выброс со дна щели сдувался потоком вспомогательного газа. В этом случае требуется очень высокая мощность лазера.
Чтобы предотвратить конденсацию паров материала на стенках щели, толщина материала не должна значительно превышать диаметр лазерного луча. Поэтому этот процесс подходит только для тех случаев, когда необходимо избегать удаления расплавленного материала. Этот процесс практически используется только в очень небольшом количестве применений со сплавами на основе железа.
Этот процесс нельзя использовать для таких материалов, как дерево и некоторые виды керамики, которые не находятся в расплавленном состоянии и, следовательно, с меньшей вероятностью повторно конденсируются с парами материала. Кроме того, эти материалы обычно приходится резать с гораздо более толстым пропилом. При лазерной резке испарением оптимальная фокусировка луча зависит от толщины материала и качества луча. Мощность лазера и теплота испарения оказывают лишь определенное влияние на оптимальное положение фокуса. Максимальная скорость резания обратно пропорциональна температуре испарения материала при заданной толщине листа. Требуемая плотность мощности лазера превышает 108 Вт/см2 и зависит от материала, глубины реза и фокусного положения луча. В случае определенной толщины листа, при условии достаточной мощности лазера, максимальная скорость резки ограничивается скоростью газовой струи.
2, плавление резки
При лазерной резке плавлением заготовка частично расплавляется, а затем расплавленный материал выбрасывается с помощью газовой струи. Поскольку перенос материала происходит только в жидком состоянии, этот процесс называется лазерной плавкой.
Лазерный луч соединяется с инертным режущим газом высокой чистоты, чтобы отогнать расплавленный материал от разреза, при этом сам газ не участвует в резке. Лазерная резка плавлением обеспечивает более высокие скорости резки, чем газификация. Энергия, необходимая для газификации, обычно выше, чем энергия, необходимая для плавления материала. При лазерной плавке лазерный луч поглощается лишь частично. Максимальная скорость резания увеличивается с увеличением мощности лазера и снижается практически обратно пропорционально с увеличением толщины пластины и температуры плавления материала. Для заданной мощности лазера ограничивающими факторами являются давление воздуха на месте реза и теплопроводность материала. Лазерная резка плавлением обеспечивает резку черных металлов и титана без окисления. Произведите плавление, но меньше, чем газификация. Плотность мощности лазера для стальных материалов составляет от 104 Вт/см2 до 105 Вт/см2.
3, резка плавления окисления
При резке плавления обычно используется инертный газ, если его заменить кислородом или другими активными газами, материал при облучении лазерным лучом воспламеняется, а кислород вызывает интенсивную химическую реакцию и создает еще один источник тепла, так что материал дополнительно нагревается, известный как резка с окислительным плавлением. .
Благодаря этому эффекту скорость резания, полученная этим методом, выше, чем при резке расплава конструкционной стали той же толщины. С другой стороны, этот метод может обеспечить более низкое качество резки по сравнению с резкой расплавом. Фактически, это приводит к более широкому пропилу, значительной шероховатости, увеличению зоны термического влияния и худшему качеству кромки. Лазерная газовая резка неэффективна при обработке точных моделей и острых углов (опасность обжигания острых углов). Тепловые эффекты можно ограничить, используя лазер в импульсном режиме, где мощность лазера определяет скорость резки. При определенной мощности лазера ограничивающими факторами являются подача кислорода и теплопроводность материала.
4. Контролируемая резка переломов
Для хрупких материалов, которые легко повреждаются под воздействием тепла, высокоскоростная контролируемая резка с помощью нагрева лазерным лучом называется резкой с контролируемым разрушением. Основными элементами этого процесса резки являются: лазерный луч нагревает небольшой участок хрупкого материала, вызывая большой температурный градиент и сильную механическую деформацию на этом участке, что приводит к образованию трещин в материале. Пока сохраняется сбалансированный градиент нагрева, лазерный луч можно направлять для создания трещин в любом желаемом направлении.
