Визначення
Лазерне різання це метод термічного різання, який використовує сфокусований лазерний промінь високої потужності для опромінення матеріалу, який потрібно розрізати, змушуючи матеріал швидко нагріватися та досягати точки займання, а потім плавитися, видалятися, випаровуватися та випаровуватися, утворюючи отвори. Коли промінь рухається по матеріалу, отвори збільшуються, утворюючи вужчі щілини, і в той же час розплавлений матеріал видувається робочим газом під високим тиском для завершення гладкого та чистого різу.
Принцип
Лазер використовує збудження речовини для генерації променя. Цей промінь має сильну температуру. При контакті з матеріалом він може швидко розплавитися на поверхні матеріалу, утворюючи отвір. Відповідно до руху точки реєстрації формується живець. У порівнянні з традиційним методом різання, метод різання має менший зазор і може заощадити більшу частину матеріалу. Однак аналіз визначається відповідно до ефекту різання. Матеріал, який розрізається лазером, має задовільний ефект різання та високу точність. Це успадковується Крім переваг лазера, він також не має собі рівних звичайних методів різання.
типи
Лазерне різання буває 4 категорій: різання випаровуванням, різання плавленням, кисневе різання, скрайбування та контрольоване руйнування.
1. Лазерне випаровування
Використовуючи лазерний промінь високої щільності енергії для нагрівання заготовки, температура швидко підвищується, досягає точки кипіння матеріалу за дуже короткий час, і матеріал починає випаровуватися з утворенням пари. Швидкість викиду цих парів дуже велика, і одночасно з викидом парів у матеріалі утворюється надріз. Теплота випаровування матеріалів, як правило, дуже велика, тому лазерне випаровування та різання вимагає великої потужності та щільності потужності.
Вапоризаційне різання в основному використовується для надзвичайно тонких металевих матеріалів і неметалевих матеріалів (таких як папір, тканина, дерево, пластик і гума тощо).
2. Лазерне різання плавленням
Під час різання плавленням металевий матеріал розплавляється лазерним нагріванням, а потім неокислюючий газ (Ar, He, N тощо) розпилюється через сопло, коаксіальне до променя, і рідкий метал викидається сильним тиском. газу для формування надрізу. Лазерне різання плавленням не потребує повного випаровування металу, а необхідна енергія становить лише 1/10 від випаровування.
Різання плавленням в основному використовується для матеріалів, які важко окислюються, або активних металів, таких як нержавіюча сталь, титан, алюміній та їхні сплави.
3. Лазерне кисневе різання
Принцип лазерного кисневого різання схожий з оксиацетиленовим. Він використовує лазерний промінь як джерело тепла для попереднього нагріву та активний газ, наприклад кисень, як газ для різання. З одного боку, видуваний газ взаємодіє з ріжучим металом, викликаючи реакцію окислення та виділяють велику кількість тепла окислення; з іншого боку, розплавлений оксид і розплав видуваються із реакційної зони, утворюючи надріз у металі. Оскільки реакція окислення в процесі різання генерує багато тепла, енергія, необхідна для лазерного кисневого різання, становить лише 1/2 різання плавленням, і швидкість різання набагато вища, ніж різання випаровуванням і різання плавленням. Лазерне кисневе різання в основному використовується для легко окислених металевих матеріалів, таких як вуглецева сталь, титанова сталь і термічно оброблена сталь.
4. Лазерний скрайбінг і контрольований злам
Лазерне скрайбування використовує лазер високої щільності енергії для сканування поверхні крихкого матеріалу, так що матеріал нагрівається для випаровування невеликої канавки, а потім застосовує певний тиск, крихкий матеріал тріскається вздовж невеликої канавки. Лазери для скрайбінгу, як правило, мають модуляцію добротності CO2 лазери.
Контроль руйнування — це використання крутого розподілу температури, створюваного лазерним нарізанням канавок, що створює локальну термічну напругу в крихкому матеріалі та руйнує матеріал уздовж невеликої канавки.
Функції
У порівнянні з іншими методами термічного різання, лазерне різання відрізняється високою швидкістю та високою якістю. Конкретно узагальнено як наступні аспекти.
1. Хороша якість різання
Завдяки невеликій плямі різання, високій щільності енергії та високій швидкості різання можна отримати високу якість різання.
a. Ріжучий розріз вузький, обидві сторони щілини паралельні та перпендикулярні до поверхні, а точність розмірів вирізаних частин може досягати ±0.05mm.
b. Ріжуча поверхня гладка і чиста, шорсткість поверхні становить лише десятки мікрон, без механічної обробки, і деталі можна використовувати безпосередньо.
в. Після лазерного різання матеріалу ширина зони термічного впливу дуже мала, продуктивність матеріалу біля щілини майже не впливає, деформація заготовки невелика, точність різання висока, геометрія щілини є добре, а форма поперечного перерізу щілини більше правильного прямокутника.
2. Висока ефективність різання
Завдяки особливостям трансмісії, лазерний різак зазвичай оснащений декількома робочими столами з ЧПК, і весь процес різання може повністю контролюватись з ЧПК. Під час роботи потрібно лише змінити програму ЧПУ, її можна застосовувати для різання деталей різної форми, як двовимірного, так і 2-вимірного різання.
3. Швидка швидкість різання
За допомогою лазера потужністю 1200W вирізати a 2mm товста пластина з низьковуглецевої сталі, швидкість різання може досягати 600 см/хв; різання a 5mm товста поліпропіленова смоляна дошка, швидкість різання може досягати 1200 см/хв. Матеріал не потрібно затискати та фіксувати під час різання, що може не тільки заощадити інструментальні пристосування, але й заощадити допоміжний час для завантаження та розвантаження.
4. Безконтактна різка
Різак не має контакту з деталлю, і немає зносу інструменту. Для обробки деталей різної форми не потрібно змінювати «інструмент», достатньо лише змінити вихідні параметри лазера. Процес різання має низький рівень шуму, невелику вібрацію та відсутність забруднення.
5. Існує багато видів матеріалів для різання
Порівняно з оксиацетиленовим різанням і плазмовим різанням існує багато типів матеріалів, які можна різати лазером, включаючи метал, неметал, композитні матеріали на основі металу та не на основі металу, шкіру, деревину та волокно. Але для різних матеріалів, через їх різні теплофізичні властивості та різні швидкості поглинання лазерів, вони демонструють різну адаптивність для лазерного різання.
додатків
Більшість лазерних різаків керуються програмами з ЧПК або перетворюються на ріжучих роботів. Як метод точної обробки, лазер може різати майже всі матеріали, включаючи 2-вимірне різання або 3-вимірне різання тонких металевих пластин.
У галузі автомобілебудування широко використовується технологія різання просторових кривих, таких як автомобільні вікна. Німецька компанія Volkswagen використовує лазер потужністю в 500W для вирізання листів кузова складної форми та різних вигнутих деталей. В аерокосмічній галузі лазерна технологія використовується для різання спеціальних авіаційних матеріалів, таких як титанові сплави, алюмінієві сплави, нікелеві сплави, хромові сплави, нержавіюча сталь, оксид берилію, композитні матеріали, пластмаси, кераміка та кварц. Аерокосмічні деталі, вирізані лазером, включають жарову трубу двигуна, тонкостінний корпус із титанового сплаву, каркас літака, обшивку з титанового сплаву, ферму крила, панель хвостового крила, головний ротор вертольота, керамічну теплоізоляційну плитку космічного човника тощо.
Технологія лазерного різання також використовується в області неметалевих матеріалів. Не тільки може різати матеріали з високою твердістю та крихкістю, такі як нітрид кремнію, кераміка, кварц тощо; але також можна різати та обробляти гнучкі матеріали, такі як тканина, папір, пластикові пластини, гума тощо, наприклад різання одягу за допомогою лазера, може заощадити одяг на 10% ~ 12%, підвищити ефективність більш ніж у 3 рази.
Тенденції
1. Машина для лазерного різання продовжить епохальну продуктову революцію.
Лазерне джерело є основним компонентом різака, а також важливим показником, який визначає тип і здатність різання лазерного різака. Зайве говорити, що майбутні зміни в лазерних різаках також відбудуться в лазерних джерелах. Як було сказано вище, заміна в CO2 Машина лазерного різання волоконним лазерним різаком є найважливішою технологічною революцією за 40 років з моменту народження лазерного різака, яка принесла епохальні економічні переваги виробникам і новим і старим користувачам у цій галузі. Отже, чи з’явиться в майбутньому нове джерело світла, яке буде дешевшим, ніж волоконний лазер, має кращу продуктивність, кращий режим променя, вищий коефіцієнт електрооптичної конверсії або нижчу загальну вартість? Відповідь, звичайно, так. Тоді запитайте, що за лазер? Звичайно, зараз неможливо дати точну відповідь. Наука і техніка іноді гальмуються, іноді тисячі миль на день.
2. Потужний волоконний лазер стане головною силою на ринку лазерного різання.
В даний час машини для різання оптичних волокон різних діапазонів потужності започаткували великий розвиток. Однак де основна потужність лазерних різальних машин у майбутньому? Незважаючи на те, що машини в кожному діапазоні потужності мають власне використання, сімейство лазерів, яке почалося з високопотужних волоконних лазерів і спричинило світову революцію в лазерних технологіях, вважає вищу потужність, вищу точність і більшу здатність різання як одну з важливих розробок. напрямки волоконного лазерного різака. STYLECNC нещодавно запустив 15KW надшвидкісний волокно лазерна різальна машина, яка досягла безпрецедентного прориву в швидкості різання та товщині різання, що привернуло увагу промисловості. Чи містить це майбутню тенденцію розвитку лазерних різаків? Варто з нетерпінням чекати експертів галузі, науковців і друзів користувачів. Крім того, ми можемо бути впевнені, що в найближчому майбутньому багато вітчизняних та іноземних виробників волоконних лазерних різаків розпочнуть жорстку ринкову конкуренцію. Лише компанії з чудовою якістю продукції, постійною зосередженістю на інвестиціях у дослідження та розробки та оволодіння основними конкурентними технологіями можуть зробити це та бути непереможними.
3. Наближається ера інтелекту.
Незалежно від того, чи це Індустрія 4.0 у Німеччині чи інтелектуальне виробництво в Китаї, наближається 4-та промислова революція в галузі промисловості. Як високоточний Верстат для лазерного різання з ЧПУ, лазерний різак безсумнівно йтиме в ногу з часом і літатиме з технологією. Розвиток автоматизації лазерного різання значно підвищив виробничі потужності та рівень автоматизації цеху листового металу.
У майбутньому на цій основі назріває ера інтелектуального виробництва лазерних різаків у сферах мережевих технологій, комунікаційних технологій, технологій комп’ютерного програмного забезпечення та інших галузях. Передбачається, що як засіб точного штампування листового металу він неминуче використовуватиме власні можливості мережевого зв’язку для зв’язку з фабричною лінією розмотування аркушів, згинальною машиною, штамповою машиною з ЧПУ, зварювальним (клепальним) з’єднанням, дробеструйною обробкою та лінією покриття. . Інше обладнання, вбудоване в уніфікований план виробництва, систему управління завданнями та оцінкою, стало важливою частиною системи управління цехом листового металу. У результаті виробники лазерів поступово перетворяться на підрядників з виготовлення листового металу.
