Лазерная рэзказаяўка
Хуткія аксіяльныя CO2-лазеры ў асноўным выкарыстоўваюцца для лазернай рэзкі металічных матэрыялаў, галоўным чынам з-за добрай якасці іх прамяня. Нягледзячы на тое, што адбівальная здольнасць большасці металаў да прамянёў CO2-лазера даволі высокая, адбівальная здольнасць паверхні металу пры пакаёвай тэмпературы павялічваецца з павышэннем тэмпературы і ступені акіслення. Пасля пашкоджання паверхні металу адбівальная здольнасць металу блізкая да 1. Для лазернай рэзкі металу неабходная больш высокая сярэдняя магутнасць, і толькі магутныя CO2-лазеры маюць такую ўмову.
1. Лазерная рэзка сталёвых матэрыялаў
1.1 Бесперапынная лазерная рэзка CO2 Асноўнымі параметрамі працэсу бесперапыннай лазернай рэзкі CO2 з'яўляюцца магутнасць лазера, тып і ціск дапаможнага газу, хуткасць рэзання, становішча фокуса, глыбіня фокуса і вышыня сопла.
(1) Магутнасць лазера Магутнасць лазера аказвае вялікі ўплыў на таўшчыню рэзання, хуткасць рэзання і шырыню разрэзу. Пры нязменных іншых параметрах хуткасць рэзання памяншаецца са павелічэннем таўшчыні рэжучай пласціны і павялічваецца са павелічэннем магутнасці лазера. Іншымі словамі, чым большая магутнасць лазера, тым таўсцейшая пласціна, якую можна рэзаць, тым вышэйшая хуткасць рэзання і тым крыху большая шырыня разрэзу.
(2) Тып і ціск дапаможнага газу Пры рэзанні нізкавугляродзістай сталі CO2 выкарыстоўваецца ў якасці дапаможнага газу для выкарыстання цяпла рэакцыі гарэння жалеза і кіслароду для садзейнічання працэсу рэзання. Хуткасць рэзання высокая, а якасць разрэзу добрая, асабліва можна атрымаць разрэз без ліпкага шлаку. Пры рэзанні нержавеючай сталі выкарыстоўваецца CO2. Шлак лёгка прыліпае да ніжняй часткі разрэзу. Часта выкарыстоўваецца сумесь газаў CO2 + N2 або двухслаёвы паток газу. Ціск дапаможнага газу аказвае значны ўплыў на эфект рэзання. Адпаведнае павелічэнне ціску газу можа павялічыць хуткасць рэзання без ліпкага шлаку за кошт павелічэння імпульсу патоку газу і паляпшэння здольнасці выдалення шлаку. Аднак, калі ціск занадта высокі, паверхня разрэзу становіцца шурпатай. Уплыў ціску кіслароду на сярэднюю шурпатасць паверхні разрэзу паказаны на малюнку ніжэй.
Ціск у корпусе таксама залежыць ад таўшчыні пласціны. Пры рэзанні нізкавугляродзістай сталі CO2-лазерам магутнасцю 1 кВт залежнасць паміж ціскам кіслароду і таўшчынёй пласціны паказана на малюнку ніжэй.
(3) Хуткасць рэзання Хуткасць рэзання аказвае значны ўплыў на якасць рэзання. Пры пэўных умовах магутнасці лазера існуюць адпаведныя верхнія і ніжнія крытычныя значэнні для добрай хуткасці рэзання пры рэзанні нізкавугляродзістай сталі. Калі хуткасць рэзання вышэйшая або ніжэйшая за крытычнае значэнне, адбудзецца прыліпанне шлаку. Пры павольнай хуткасці рэзання час дзеяння цяпла акісляльнай рэакцыі на рэжучую абзу павялічваецца, шырыня рэзання павялічваецца, а паверхня рэзання становіцца шурпатай. Па меры павелічэння хуткасці рэзання разрэз паступова звужаецца, пакуль шырыня верхняга разрэзу не стане роўнай дыяметру плямы. У гэты час разрэз мае злёгку клінападобную форму, шырыню ўверсе і вузкую ўнізе. Па меры павелічэння хуткасці рэзання шырыня верхняга разрэзу працягвае памяншацца, але ніжняя частка разрэзу становіцца адносна шырэйшай і набывае форму перавернутага кліну.
(5) Глыбіня фокусу
Глыбіня рэзкасці аказвае пэўны ўплыў на якасць паверхні рэзання і хуткасць рэзання. Пры рэзанні адносна вялікіх сталёвых пласцін варта выкарыстоўваць прамень з вялікай фокуснай глыбінёй; пры рэзанні тонкіх пласцін — прамень з малой фокуснай глыбінёй.
(6) Вышыня сопла
Вышыня сопла — гэта адлегласць ад тарцавой паверхні дапаможнага газавага сопла да верхняй паверхні апрацоўванай дэталі. Вышыня сопла вялікая, і імпульс выкідваемага дапаможнага паветранага патоку лёгка вагаецца, што ўплывае на якасць і хуткасць рэзкі. Таму пры лазернай рэзцы вышыня сопла звычайна мінімізуецца, звычайна 0,5~2,0 мм.
① Лазерныя аспекты
а. Павелічэнне магутнасці лазера. Распрацоўка больш магутных лазераў — гэта прамы і эфектыўны спосаб павялічыць таўшчыню рэзання.
б. Імпульсная апрацоўка. Імпульсныя лазеры маюць вельмі высокую пікавую магутнасць і могуць пранікаць праз тоўстыя сталёвыя пласціны. Ужыванне тэхналогіі высокачастотнай лазернай рэзкі з вузкай шырынёй імпульсу дазваляе рэзаць тоўстыя сталёвыя пласціны без павелічэння магутнасці лазера, прычым памер разрэзу меншы, чым пры бесперапыннай лазернай рэзцы.
в. Выкарыстоўвайце новыя лазеры
②Аптычная сістэма
а. Адаптыўная аптычная сістэма. Розніца ад традыцыйнай лазернай рэзкі заключаецца ў тым, што ёй не трэба размяшчаць фокус ніжэй паверхні рэзкі. Калі становішча фокусу вагаецца ўверх і ўніз на некалькі міліметраў уздоўж кірунку таўшчыні сталёвай пласціны, фокусная адлегласць у адаптыўнай аптычнай сістэме будзе змяняцца разам са зрушэннем становішча фокусу. Змены фокуснай адлегласці ўверх і ўніз супадаюць з адносным рухам паміж лазерам і апрацоўванай дэталлю, што прыводзіць да змены становішча фокусу ўверх і ўніз уздоўж глыбіні апрацоўванай дэталі. Гэты працэс рэзкі, пры якім становішча фокусу змяняецца ў залежнасці ад знешніх умоў, можа забяспечыць высакаякасныя разрэзы. Недахопам гэтага метаду з'яўляецца абмежаваная глыбіня рэзкі, звычайна не больш за 30 мм.
b. Тэхналогія біфакальнай рэзкі. Спецыяльная лінза выкарыстоўваецца для падвойнай факусоўкі прамяня ў розных месцах. Як паказана на малюнку 4.58, D — дыяметр цэнтральнай часткі лінзы, а — дыяметр краёвай часткі лінзы. Радыус крывізны ў цэнтры лінзы большы за навакольную плошчу, утвараючы двайны фокус. Падчас працэсу рэзкі верхні фокус знаходзіцца на верхняй паверхні апрацоўванай дэталі, а ніжні фокус — паблізу ніжняй паверхні апрацоўванай дэталі. Гэтая спецыяльная тэхналогія лазернай рэзкі з падвойным фокусам мае шмат пераваг. Пры рэзцы нізкавугляродзістай сталі яна можа не толькі падтрымліваць лазерны прамень высокай інтэнсіўнасці на верхняй паверхні металу для задавальнення ўмоў, неабходных для ўзгарання матэрыялу, але і падтрымліваць лазерны прамень высокай інтэнсіўнасці паблізу ніжняй паверхні металу для задавальнення патрабаванняў да ўзгарання. Неабходна рабіць чыстыя разрэзы па ўсім дыяпазоне таўшчыні матэрыялу. Гэтая тэхналогія пашырае дыяпазон параметраў для атрымання высакаякасных разрэзаў. Напрыклад, выкарыстанне CO2-агрэгата магутнасцю 3 кВт. Пры выкарыстанні лазера звычайная таўшчыня рэзкі можа дасягаць толькі 15~20 мм, а пры выкарыстанні тэхналогіі падвойнай факусоўкі — 30~40 мм.
③Форсунка і дадатковы паток паветра
Разумна распрацуйце сопла для паляпшэння характарыстык поля паветранага патоку. Дыяметр унутранай сценкі звышгукавога сопла спачатку сціскаецца, а затым пашыраецца, што можа ствараць звышгукавы паветраны паток на выхадзе. Ціск падачы паветра можа быць вельмі высокім без узнікнення ўдарных хваль. Пры выкарыстанні звышгукавога сопла для лазернай рэзкі якасць рэзкі таксама ідэальная. Паколькі ціск рэзкі звышгукавога сопла на паверхні апрацоўванай дэталі адносна стабільны, яно асабліва падыходзіць для лазернай рэзкі тоўстых сталёвых пласцін.
Час публікацыі: 18 ліпеня 2024 г.
