Cięcie laserowe ...
05 / 12 / 2019

Cięcie laserowe ...

Cięcie laserowe to technologia cięcia materiałów za pomocą lasera dużej mocy, powszechnie stosowanego w przemysłowych liniach produkcyjnych. Skoncentrowana wiązka laserowa, zwykle kontrolowana przez komputer sterowany CNC, zapewnia wysokie stężenie energii i umożliwia cięcie prawie wszystkich grup materiałów, niezależnie od ich właściwości termofizycznych.

Podczas procesu cięcia materiał ciętego materiału topi się pod wpływem wiązki laserowej, zapala się, odparowuje lub jest wydmuchiwany przez przepływ gazu. Pozwala to na dokładne cięcie przy minimalnej strefie wpływu termicznego. Cięcie laserowe charakteryzuje się brakiem wpływów mechanicznych na przetwarzany materiał, minimalne odkształcenia występują zarówno tymczasowo podczas procesu cięcia, jak i po całkowitym schłodzeniu. W rezultacie cięcie laserowe równie łatwo odkształcalnych i niesztywnych przedmiotów obrabianych i części może być wykonywane z dużą dokładnością. Ogromna moc promieniowania laserowego zapewnia znaczną wydajność procesu roboczego przy jednoczesnym przyzwoitym stanie ciętych powierzchni. Precyzyjna i łatwa kontrola promieniowania laserowego umożliwia cięcie laserem wzdłuż złożonego konturu płaskich i obszernych części i przedmiotów przy wysokim stopniu automatyzacji procesu.

Proces

Do cięcia laserowego metali stosowane są systemy techniczne oparte na laserach CO2 na ciele stałym, światłowodowym i gazowym, które działają zarówno w pulsacyjnych okresowych, jak i ciągłych trybach promieniowania. Przemysłowe zastosowanie cięcia laserem gazowym rośnie z roku na rok, ale proces ten nie może całkowicie zastąpić tradycyjnych metod separacji metali. W porównaniu z wieloma urządzeniami używanymi do produkcji, koszt urządzeń do cięcia laserowego jest nadal wysoki. Chociaż ostatnio istnieje tendencja do obniżania kosztów. Pod tym względem proces cięcia laserowego staje się skuteczny tylko wtedy, gdy istnieje rozsądny wybór zastosowania lub gdy zastosowanie konwencjonalnych technik jest uciążliwe lub niemożliwe.

Zalety

Cięcie laserowe odbywa się poprzez wypalanie przedmiotów wiązką laserową. Ta technika oferuje wiele oczywistych korzyści w porównaniu z wieloma innymi metodami cięcia:

Przetworzone materiały

Wszystkie stale wszystkich stanów, aluminium i jego stopy, a także inne metale nieżelazne nadają się do cięcia laserowego. Powszechnie stosowane arkusze takich metali:

Stal od 0,2 mm do 30 mm
Stal nierdzewna od 0,2 mm do 40 mm
Stopy aluminium od 0,2 mm do 25 mm
Mosiądz 0,2 mm do 12,5 mm
Miedź od 0,2 mm do 16 mm

Do różnych materiałów stosowane są różne typy laserów.

Metale o niskim przewodnictwie cieplnym działają najlepiej, ponieważ energia lasera koncentruje się w minimalnej objętości metalu. I odwrotnie, podczas cięcia laserowego stopów metali o wysokiej przewodności cieplnej może powstać zadzior. Można przetwarzać również wiele niemetali, takich jak drewno.

chłodny

Laser i jego optyka (w tym soczewki skupiające) muszą być chłodzone. W zależności od wielkości i konfiguracji systemu nadmiar ciepła może zostać rozproszony przez nośniki ciepła lub dmuchawy powietrza. Woda, która jest często używana jako czynnik chłodzący, zwykle krąży w wymienniku ciepła lub urządzeniu chłodzącym.

wkład

Wydajność laserów przemysłowych może się wahać między 3% a 65%. Zużycie energii i wydajność zależą od mocy wyjściowej lasera, jego parametrów pracy i przydatności lasera do określonego zadania. Przy określaniu zasadności zastosowania tego lub innego rodzaju lasera uwzględnia się koszt lasera w połączeniu z jego wyposażeniem oraz koszt utrzymania i utrzymania lasera. W latach 10 21. Wiek, koszty operacyjne lasera światłowodowego około połowy kosztów operacyjnych lasera na dwutlenek węgla. Moc wymagana do cięcia zależy od rodzaju materiału, jego grubości, środowiska przetwarzania i prędkości przetwarzania.

Cięcie laserowe odbywa się poprzez wypalanie arkuszy wiązką laserową. Skoncentrowana wiązka światła oferuje wysokie stężenie energii i pozwala na przetwarzanie prawie wszystkich materiałów - metalu, plastiku, drewna - właściwości termofizyczne mają drugorzędne znaczenie.

Cięcie laserowe w szczegółach

Cięcie laserowe jest podstawowym sposobem obróbki metali, który charakteryzuje się wyjątkowo wysoką dokładnością i doskonałą wydajnością. Laserowe maszyny do cięcia zrewolucjonizowały świat obróbki metali, czyniąc proces tworzenia złożonych konstrukcji metalowych prostszymi, szybszymi i bardziej przystępnymi cenowo. Obecnie ten rodzaj cięcia stale wypiera inne rodzaje obróbki metali.

Laserowe cięcie metalu to wyjątkowy sposób na uzyskanie wymaganej konfiguracji produktu dla wszystkich serii wydruków przy niskim koszcie. Proces ten nie wymaga produkcji drogich form, a konfiguracja produktów jest określona w programie i można ją szybko edytować w dowolnym momencie. Dzięki cięciu laserowemu firmy produkcyjne mają wyjątkową okazję do szybkiego wyprodukowania wymaganych produktów i wprowadzenia niezbędnych poprawek.

Istota cięcia laserowego

Laserowe cięcie metalu odbywa się, jak sama nazwa wskazuje, za pomocą wiązki laserowej, która jest wytwarzana za pomocą specjalnego systemu. Właściwości takiej wiązki pozwalają jej skupić się na powierzchni małego obszaru, generując energię charakteryzującą się wysoką gęstością. Powoduje to, że każdy materiał aktywnie się zapada (topi się, pali, odparowuje itp.).

Na przykład za pomocą urządzeń laserowych lub maszyn do cięcia laserowego można skoncentrować energię o gęstości watów 108 na centymetr kwadratowy na powierzchni przedmiotu obrabianego. Aby zrozumieć, jak osiągnąć taki efekt, należy wiedzieć, jakie właściwości ma wiązka laserowa:


+ W przeciwieństwie do fal świetlnych, wiązka laserowa wyróżnia się stałością długości fali i częstotliwości (monochromatyczność), co umożliwia skupienie jej na dowolnej powierzchni za pomocą konwencjonalnych soczewek optycznych.
+ Wyjątkowo wysoka kierunkowość wiązki laserowej i niski kąt dywergencji. Ze względu na tę właściwość laserowe urządzenia ogniskujące mogą wytwarzać wiązkę z ogromnym efektem ogniskowania.
+ Wiązka laserowa ma inną bardzo ważną spójność - spójność. Oznacza to, że wiele procesów falowych zachodzących w takiej wiązce jest całkowicie spójnych i rezonuje ze sobą, co czasami zwiększa całkowitą moc promieniowania.

Gdy wiązka światła zostanie przyłożona do metalowej powierzchni, nastąpi szybkie nagrzewanie, a następnie topienie leczonego obszaru. Kilka czynników przyczynia się do szybkiego rozprzestrzeniania się stopionej strefy głęboko w przedmiocie obrabianym, w tym przewodność cieplna samego materiału. Dalsze wystawienie powierzchni produktu na wiązkę laserową powoduje, że temperatura w strefie kontaktu osiąga temperaturę wrzenia i zaczyna ulatniać się przetwarzany materiał.


Zastosowanie tlenu jako gazu pomocniczego w cięciu laserowym umożliwia jednoczesne rozwiązanie tak ważnych zadań, jak:

de German
X