Различни методи за рязане на машина за лазерно рязане

Лазерното рязане е безконтактен метод на обработка с висока енергийна и добра управляемост на плътността. Лазерното петно ​​с висока енергийна плътност се образува след фокусиране на лазерния лъч, който има много характеристики, когато се използва при рязане. Има четири различни начина на лазерно рязане, за да се справят с различни ситуации.

1. Разтопяване на стопилка 

При рязане с лазерно топене разтопеният материал се изхвърля посредством въздушен поток, след като детайлът се стопи локално. Тъй като пренасянето на материала става само в течно състояние, този процес се нарича лазерно топене на рязане.
Лазерният лъч с инертен газ за рязане с висока чистота кара разтопения материал да напусне процепа, докато самият газ не участва в рязането. Лазерното топене може да постигне по-висока скорост на рязане от рязането с газификация. Енергията, необходима за газификация, обикновено е по-висока от енергията, необходима за стопяване на материала. При рязане с лазерно топене лазерният лъч се абсорбира само частично. Максималната скорост на рязане се увеличава с увеличаване на мощността на лазера и намалява почти обратно с увеличаването на дебелината на плочата и температурата на топене на материала. В случай на определена мощност на лазера, ограничителният фактор е въздушното налягане в процепа и топлопроводимостта на материала. За желязото и титановите материали лазерното рязане на стопилка може да доведе до неоксидационни прорези. За стоманени материали плътността на мощността на лазера е между 104w / cm2 и 105W / cm2.

2. Изпаряване на рязане

В процеса на лазерно газифициране рязането, скоростта на температурата на повърхността на материала, повишаваща се до температурата на кипене, е толкова бърза, че може да избегне топенето, причинено от топлопроводимостта, така че някои материали се изпаряват в пара и изчезват, а някои материали се издухват от дъно на режещия шев от спомагателен газов поток като изхвърляне. В този случай се изисква много висока мощност на лазера.

За да се предотврати кондензирането на парите на материала върху процепната стена, дебелината на материала не трябва да бъде много по-голяма от диаметъра на лазерния лъч. Следователно този процес е подходящ само за приложения, при които елиминирането на разтопените материали трябва да се избягва. Всъщност процесът се използва само в много малка област на употреба на сплави на основата на желязо.

Процесът не може да се използва за материали като дърво и някои керамични изделия, които не са в разтопено състояние и е малко вероятно да позволят парата на материала да се рекомбинира. Освен това тези материали обикновено трябва да постигнат по-дебел разрез. При лазерното рязане с газификация оптималното фокусиране на лъча зависи от дебелината на материала и качеството на лъча. Лазерната мощност и топлината на изпаряване имат само определен ефект върху оптималното фокусно положение. Максималната скорост на рязане е обратно пропорционална на температурата на газификация на материала, когато дебелината на плочата е фиксирана. Необходимата плътност на мощността на лазера е по-голяма от 108W / cm2 и зависи от материала, дълбочината на рязане и позицията на фокусиране на лъча. В случай на определена дебелина на плочата, ако приемем, че има достатъчно мощност на лазера, максималната скорост на рязане е ограничена от скоростта на газовата струя.

3. Контролирано рязане на фрактури

За чупливи материали, които лесно могат да бъдат повредени от топлина, високоскоростното и контролируемо рязане чрез нагряване с лазерен лъч се нарича контролирано рязане на фрактури. Основното съдържание на този процес на рязане е: лазерният лъч загрява малка площ от чуплив материал, което причинява голям термичен градиент и сериозна механична деформация в тази област, което води до образуване на пукнатини в материала. Докато се поддържа равномерният градиент на нагряване, лазерният лъч може да насочва генерирането на пукнатини във всяка желана посока.

4. Окислително топене на рязане (лазерно пламъчно рязане)

Обикновено инертният газ се използва за топене и рязане. Ако вместо това се използва кислород или друг активен газ, материалът ще се запали под облъчването на лазерен лъч и ще се генерира друг източник на топлина поради интензивната химическа реакция с кислород за допълнително нагряване на материала, което се нарича окислително топене и нарязване .

Поради този ефект скоростта на рязане на конструкционната стомана със същата дебелина може да бъде по-висока от тази на топенето на рязане. От друга страна, качеството на разреза може да е по-лошо от това на разрязването на стопилката. Всъщност ще се получат по-широки процепи, очевидна грапавост, повишена зона, засегната от топлината, и по-лошо качество на ръба. Лазерното рязане с пламък не е добро при обработката на прецизни модели и остри ъгли (има опасност от изгаряне на острите ъгли). Лазерите с импулсен режим могат да се използват за ограничаване на топлинните ефекти, а мощността на лазера определя скоростта на рязане. В случай на определена мощност на лазера, ограничителният фактор е подаването на кислород и топлопроводимостта на материала.


Време за публикуване: 21 декември 2020 г.