Η μηχανή κοπής λέιζερ χρησιμοποιείται ευρέως στη διδασκαλία, τους στρατιωτικούς και βιομηχανικούς τομείς λόγω της υψηλής ποιότητας κοπής και της υψηλής απόδοσης κοπής. Η μηχανή κοπής λέιζερ μπορεί να κόψει μέταλλο και μη μέταλλο και η μηχανή κοπής λέιζερ σούπερ ενέργειας του Han χρησιμοποιείται κυρίως για την κοπή μεταλλικών υλικών, οπότε ποια είναι η αρχή της μηχανής κοπής με λέιζερ;
Αρχή της μηχανής κοπής λέιζερ - εισαγωγή
Η τεχνολογία μηχανής κοπής λέιζερ χρησιμοποιεί την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν η ακτίνα λέιζερ χτυπά την επιφάνεια της μεταλλικής πλάκας. Η μεταλλική πλάκα λιώνει και η σκωρία διοχετεύεται με αέριο. Επειδή η ισχύς του λέιζερ είναι τόσο συγκεντρωμένη, μόνο μια μικρή ποσότητα θερμότητας μεταφέρεται σε άλλα μέρη της μεταλλικής πλάκας, με αποτέλεσμα μικρή ή καθόλου παραμόρφωση. Τα τεμάχια σύνθετου σχήματος μπορούν να κοπούν με μεγάλη ακρίβεια με λέιζερ και τα κομμένα τεμάχια δεν χρειάζονται περαιτέρω επεξεργασία.
Η πηγή λέιζερ χρησιμοποιεί γενικά μια δέσμη λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα με ισχύ εργασίας 500-5000 Watt. Αυτό το επίπεδο ισχύος είναι χαμηλότερο από τις απαιτήσεις πολλών οικιακών ηλεκτρικών θερμαντήρων. Η δέσμη λέιζερ εστιάζεται σε μια μικρή περιοχή μέσω ενός φακού και ενός ανακλαστήρα. Η υψηλή συγκέντρωση ενέργειας προκαλεί ταχεία τοπική θέρμανση για να λιώσει η μεταλλική πλάκα.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας κάτω από 16 mm μπορεί να κοπεί με εξοπλισμό κοπής λέιζερ και ο ανοξείδωτος χάλυβας με πάχος 8-10 mm μπορεί να κοπεί προσθέτοντας οξυγόνο στη δέσμη λέιζερ, αλλά ένα λεπτό φιλμ οξειδίου θα σχηματιστεί στην επιφάνεια κοπής μετά την κοπή με οξυγόνο. Το μέγιστο πάχος κοπής μπορεί να αυξηθεί στα 16 mm, αλλά το σφάλμα διαστάσεων των εξαρτημάτων κοπής είναι μεγάλο.
Ως τεχνολογία λέιζερ υψηλής τεχνολογίας, από την έναρξή της, αναπτύσσει προϊόντα λέιζερ κατάλληλα για διάφορες βιομηχανίες σύμφωνα με διαφορετικές κοινωνικές ανάγκες, όπως εκτυπωτές λέιζερ, μηχανές ομορφιάς λέιζερ, μηχανές κοπής λέιζερ CNC σήμανσης λέιζερ, μηχανές κοπής λέιζερ και άλλα προϊόντα . Λόγω της καθυστερημένης έναρξης της εγχώριας βιομηχανίας λέιζερ, έχει μείνει πίσω από ορισμένες ανεπτυγμένες χώρες στην τεχνολογική έρευνα και ανάπτυξη. Επί του παρόντος, οι εγχώριοι κατασκευαστές προϊόντων λέιζερ παράγουν προϊόντα λέιζερ. Ορισμένα βασικά ανταλλακτικά, όπως σωλήνες λέιζερ, κινητήρες μετάδοσης κίνησης, γαλβανόμετρα και φακοί εστίασης, εξακολουθούν να εισάγονται. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση του κόστους και την αύξηση της επιβάρυνσης των καταναλωτών.
Τα τελευταία χρόνια, με την πρόοδο της εγχώριας τεχνολογίας λέιζερ, η Ε&Α και η παραγωγή του πλήρους μηχανήματος και ορισμένων ανταλλακτικών έχουν σταδιακά πλησιάσει τα ξένα προηγμένα προϊόντα. Από ορισμένες απόψεις, είναι ακόμη καλύτερο από τα ξένα προϊόντα. Εκτός από τα πλεονεκτήματα της Jaeger, εξακολουθεί να κυριαρχεί στην εγχώρια αγορά. Ωστόσο, όσον αφορά την επεξεργασία και τον εξοπλισμό ακριβείας, τη σταθερότητα και την αντοχή, τα ξένα προηγμένα προϊόντα εξακολουθούν να έχουν απόλυτα πλεονεκτήματα.
Αρχή της μηχανής κοπής λέιζερ - αρχή.
Στη μηχανή κοπής λέιζερ, η κύρια εργασία είναι ο σωλήνας λέιζερ, επομένως είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τον σωλήνα λέιζερ.
Όλοι γνωρίζουμε τη σημασία των σωλήνων λέιζερ στον εξοπλισμό λέιζερ. Ας χρησιμοποιήσουμε τους πιο συνηθισμένους σωλήνες λέιζερ για να κρίνουμε. Σωλήνας λέιζερ CO2.
Η σύνθεση του σωλήνα λέιζερ είναι κατασκευασμένη από σκληρό γυαλί, επομένως είναι ένα εύθραυστο και εύθραυστο υλικό. Για να κατανοήσουμε τον σωλήνα λέιζερ CO2, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε τη δομή του σωλήνα λέιζερ. Τα λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα όπως αυτό χρησιμοποιούν μια πολυεπίπεδη δομή χιτωνίου και το πιο εσωτερικό στρώμα είναι ένας σωλήνας εκκένωσης. Ωστόσο, η διάμετρος του σωλήνα εκκένωσης λέιζερ CO2 είναι παχύτερη από τον ίδιο τον σωλήνα λέιζερ. Το πάχος του σωλήνα εκκένωσης είναι ανάλογο με την αντίδραση περίθλασης που προκαλείται από το μέγεθος της φωτεινής κηλίδας και το μήκος του σωλήνα εκκένωσης σχετίζεται επίσης με την ισχύ εξόδου του σωλήνα εκκένωσης. Η κλίμακα του δείγματος.
Κατά τη λειτουργία της μηχανής κοπής λέιζερ, ο σωλήνας λέιζερ θα δημιουργήσει μεγάλη ποσότητα θερμότητας, επηρεάζοντας την κανονική λειτουργία της μηχανής κοπής. Επομένως, απαιτείται ψύκτη νερού σε ειδικό χώρο για την ψύξη του σωλήνα λέιζερ για να διασφαλιστεί ότι η μηχανή κοπής λέιζερ μπορεί να λειτουργήσει κανονικά σε σταθερή θερμοκρασία. Το λέιζερ 200W μπορεί να χρησιμοποιήσει το CW-6200 και η ικανότητα ψύξης είναι 5,5 KW. Το λέιζερ 650W χρησιμοποιεί CW-7800 και η ικανότητα ψύξης μπορεί να φτάσει τα 23KW.
Αρχή της μηχανής κοπής λέιζερ - χαρακτηριστικά κοπής.
Πλεονεκτήματα της κοπής με λέιζερ:.
Πλεονέκτημα 1 - υψηλή απόδοση.
Λόγω των χαρακτηριστικών μετάδοσης του λέιζερ, η μηχανή κοπής λέιζερ είναι γενικά εξοπλισμένη με πολλαπλά τραπέζια εργασίας αριθμητικού ελέγχου και ολόκληρη η διαδικασία κοπής μπορεί να ελεγχθεί πλήρως ψηφιακός. Στη διαδικασία λειτουργίας, μόνο με την αλλαγή του προγράμματος NC, μπορεί να εφαρμοστεί στην κοπή εξαρτημάτων με διαφορετικά σχήματα, τα οποία μπορούν να πραγματοποιήσουν τόσο δισδιάστατη κοπή όσο και τρισδιάστατη κοπή.
Πλεονέκτημα 2 - γρήγορο.
Πλάκα κοπής με λέιζερ 1200W πάχους 2mm από χάλυβα χαμηλού άνθρακα, ταχύτητα κοπής έως 600cm/min. Η ταχύτητα κοπής της σανίδας ρητίνης πολυπροπυλενίου πάχους 5 mm μπορεί να φτάσει τα 1200 cm/min. Δεν χρειάζεται να σφίξετε και να στερεώσετε το υλικό κατά την κοπή με λέιζερ.
Πλεονέκτημα 3 - καλή ποιότητα κοπής.
1: Η σχισμή κοπής με λέιζερ είναι λεπτή και στενή, και οι δύο πλευρές της σχισμής είναι παράλληλες και κάθετες στην επιφάνεια κοπής και η ακρίβεια διαστάσεων του κομμένου τμήματος μπορεί να φτάσει± 0,05 χλστ.
2： Η επιφάνεια κοπής είναι λεία και όμορφη και η τραχύτητα της επιφάνειας είναι μόνο δεκάδες μικρά. Ακόμη και η κοπή με λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως η τελευταία διαδικασία και τα εξαρτήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας χωρίς επεξεργασία.
3： Μετά την κοπή του υλικού με λέιζερ, το πλάτος της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι πολύ μικρό και η απόδοση του υλικού κοντά στη σχισμή είναι σχεδόν ανεπηρέαστη και η παραμόρφωση του τεμαχίου είναι μικρή, η ακρίβεια κοπής είναι υψηλή, το σχήμα της γεωμετρίας του Η σχισμή είναι καλή και το σχήμα της διατομής της σχισμής είναι σχετικά ομαλό. Κανονικό ορθογώνιο. Η σύγκριση των μεθόδων κοπής με λέιζερ, κοπής με οξυακετυλένιο και κοπής με πλάσμα φαίνεται στον Πίνακα 1. Το υλικό κοπής είναι πλάκα από χάλυβα χαμηλού άνθρακα πάχους 6,2 mm.
Πλεονέκτημα IV - κοπή χωρίς επαφή.
Κατά την κοπή με λέιζερ, δεν υπάρχει άμεση επαφή μεταξύ του φακού συγκόλλησης και του τεμαχίου εργασίας και δεν υπάρχει φθορά του εργαλείου. Για την επεξεργασία εξαρτημάτων με διαφορετικά σχήματα, δεν είναι απαραίτητο να αλλάξετε το "εργαλείο", αλλά μόνο τις παραμέτρους εξόδου του λέιζερ. Η διαδικασία κοπής με λέιζερ έχει χαμηλό θόρυβο, μικρή δόνηση και μικρή ρύπανση.
Πλεονέκτημα 5 - πολλά υλικά μπορούν να κοπούν.
Σε σύγκριση με την κοπή με οξυακετυλένιο και την κοπή πλάσματος, η κοπή με λέιζερ έχει πολλά είδη υλικών, όπως μέταλλο, μη μέταλλο, σύνθετα υλικά από μεταλλική μήτρα και μη μεταλλική μήτρα, δέρμα, ξύλο και ίνες κ.λπ.
Αρχή της μηχανής κοπής με λέιζερ - μέθοδος κοπής.
Προσαρμοσμένη κοπή.
Αυτό σημαίνει ότι η αφαίρεση του επεξεργασμένου υλικού πραγματοποιείται κυρίως με εξάτμιση του υλικού.
Κατά τη διαδικασία κοπής εξάτμισης, η θερμοκρασία της επιφάνειας του τεμαχίου προς κατεργασία ανεβαίνει γρήγορα στη θερμοκρασία εξάτμισης υπό τη δράση της εστιασμένης δέσμης λέιζερ και ένας μεγάλος αριθμός υλικών εξατμίζεται και ο ατμός υψηλής πίεσης που σχηματίζεται ψεκάζεται προς τα έξω με υπερηχητική ταχύτητα. Ταυτόχρονα, σχηματίζεται μια «τρύπα» στην περιοχή δράσης του λέιζερ και η δέσμη λέιζερ ανακλάται στην τρύπα πολλές φορές, έτσι ώστε η απορρόφηση του υλικού στο λέιζερ να αυξάνεται γρήγορα.
Στη διαδικασία έγχυσης ατμού υψηλής πίεσης σε υψηλή ταχύτητα, το τήγμα στη σχισμή διοχετεύεται ταυτόχρονα από τη σχισμή μέχρι να αποκοπεί το τεμάχιο εργασίας. Η εγγενής κοπή εξάτμισης πραγματοποιείται κυρίως με εξάτμιση του υλικού, επομένως η απαίτηση για πυκνότητα ισχύος είναι πολύ υψηλή, η οποία θα πρέπει γενικά να φτάσει περισσότερα από 108 watt ανά τετραγωνικό εκατοστό.
Η κοπή με εξάτμιση είναι μια κοινή μέθοδος για την κοπή με λέιζερ ορισμένων υλικών χαμηλού σημείου ανάφλεξης (όπως ξύλο, άνθρακας και ορισμένα πλαστικά) και πυρίμαχων υλικών (όπως κεραμικά). Η κοπή εξάτμισης χρησιμοποιείται επίσης συχνά κατά την κοπή υλικών με παλμικό λέιζερ.
II Κοπή τήξης με αντίδραση
Στην κοπή με τήξη, εάν η ροή του βοηθητικού αέρα όχι μόνο διώχνει το λιωμένο υλικό στη ραφή κοπής, αλλά μπορεί επίσης να αντιδράσει με το τεμάχιο εργασίας για να αλλάξει τη θερμότητα, έτσι ώστε να προστεθεί μια άλλη πηγή θερμότητας στη διαδικασία κοπής, αυτή η κοπή ονομάζεται αντιδραστική. τήξη κοπής. Γενικά, το αέριο που μπορεί να αντιδράσει με το τεμάχιο εργασίας είναι οξυγόνο ή μείγμα που περιέχει οξυγόνο.
Όταν η θερμοκρασία επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας φτάσει στη θερμοκρασία του σημείου ανάφλεξης, θα συμβεί μια ισχυρή εξώθερμη αντίδραση καύσης, η οποία μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα κοπής με λέιζερ. Για χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και ανοξείδωτο χάλυβα, η ενέργεια που παρέχεται από την εξώθερμη αντίδραση καύσης είναι 60%. Για ενεργά μέταλλα όπως το τιτάνιο, η ενέργεια που παρέχεται από την καύση είναι περίπου 90%.
Επομένως, σε σύγκριση με την κοπή με εξάτμιση με λέιζερ και τη γενική κοπή με τήξη, η κοπή με αντιδραστική τήξη απαιτεί μικρότερη πυκνότητα ισχύος λέιζερ, η οποία είναι μόνο το 1/20 αυτής της κοπής με εξάτμιση και το 1/2 της κοπής με τήξη. Ωστόσο, στην αντιδραστική τήξη και κοπή, η αντίδραση εσωτερικής καύσης θα προκαλέσει ορισμένες χημικές αλλαγές στην επιφάνεια του υλικού, οι οποίες θα επηρεάσουν την απόδοση του τεμαχίου εργασίας.
Ⅲ Κοπή τήξης
Στη διαδικασία κοπής με λέιζερ, εάν προστεθεί ένα βοηθητικό σύστημα εμφύσησης που είναι ομοαξονικό με τη δέσμη λέιζερ, η απομάκρυνση των λιωμένων ουσιών στη διαδικασία κοπής δεν εξαρτάται μόνο από την ίδια την εξάτμιση του υλικού, αλλά εξαρτάται κυρίως από το αποτέλεσμα εμφύσησης της υψηλής -ταχύτητα βοηθητικής ροής αέρα για να φυσά συνεχώς τηγμένες ουσίες μακριά από τη ραφή κοπής, μια τέτοια διαδικασία κοπής ονομάζεται κοπή τήξης.
Κατά τη διαδικασία τήξης και κοπής, η θερμοκρασία του τεμαχίου εργασίας δεν χρειάζεται πλέον να θερμαίνεται πάνω από τη θερμοκρασία εξάτμισης, επομένως η απαιτούμενη πυκνότητα ισχύος λέιζερ μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Σύμφωνα με την αναλογία λανθάνουσας θερμότητας της τήξης και της εξάτμισης του υλικού, η ισχύς λέιζερ που απαιτείται για την τήξη και την κοπή είναι μόνο το 1/10 αυτής της μεθόδου κοπής με εξάτμιση.
Ⅳ Γράψιμο με λέιζερ
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως για: υλικά ημιαγωγών. Μια δέσμη λέιζερ με υψηλή πυκνότητα ισχύος χρησιμοποιείται για να χαράξει μια ρηχή αυλάκωση στην επιφάνεια του τεμαχίου κατεργασίας υλικού ημιαγωγού. Επειδή αυτό το αυλάκι εξασθενεί τη δύναμη δέσμευσης του υλικού ημιαγωγού, μπορεί να σπάσει με μηχανικές μεθόδους ή μεθόδους δόνησης. Η ποιότητα της γραφής με λέιζερ μετριέται από το μέγεθος των επιφανειακών υπολειμμάτων και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα.
Ⅴ Ψυχρή κοπή
Πρόκειται για μια νέα μέθοδο επεξεργασίας, η οποία προτείνεται με την εμφάνιση λέιζερ excimer υψηλής ισχύος στη ζώνη υπεριώδους ακτινοβολίας τα τελευταία χρόνια. Η βασική του αρχή: η ενέργεια των υπεριωδών φωτονίων είναι παρόμοια με την ενέργεια δέσμευσης πολλών οργανικών υλικών. Χρησιμοποιήστε τέτοια φωτόνια υψηλής ενέργειας για να χτυπήσετε τον δεσμό των οργανικών υλικών και να τον σπάσετε. Έτσι ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της κοπής. Αυτή η νέα τεχνολογία έχει ευρείες προοπτικές εφαρμογής, ειδικά στην ηλεκτρονική βιομηχανία.
Ⅵ Κοπή θερμικής καταπόνησης
Κάτω από τη θέρμανση της δέσμης λέιζερ, τα εύθραυστα υλικά είναι επιρρεπή να δημιουργήσουν μεγάλη πίεση στην επιφάνειά τους, η οποία μπορεί να προκαλέσει θραύση στα σημεία τάσης που θερμαίνονται από το λέιζερ με τακτοποιημένο και γρήγορο τρόπο. Μια τέτοια διαδικασία κοπής ονομάζεται κοπή θερμικής καταπόνησης με λέιζερ. Ο μηχανισμός κοπής θερμικής καταπόνησης είναι ότι η δέσμη λέιζερ θερμαίνει μια συγκεκριμένη περιοχή εύθραυστου υλικού για να παράγει εμφανή κλίση θερμοκρασίας.
Η διαστολή θα συμβεί όταν η θερμοκρασία επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας είναι υψηλή, ενώ η χαμηλότερη θερμοκρασία του εσωτερικού στρώματος του τεμαχίου εργασίας θα εμποδίσει τη διαστολή, με αποτέλεσμα την τάση εφελκυσμού στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας και την ακτινική τάση εξώθησης στο εσωτερικό στρώμα. Όταν αυτές οι δύο τάσεις υπερβαίνουν την οριακή αντοχή θραύσης του ίδιου του τεμαχίου εργασίας. Θα εμφανιστούν ρωγμές στο τεμάχιο εργασίας. Κάντε το τεμάχιο εργασίας να σπάσει κατά μήκος της ρωγμής. Η ταχύτητα κοπής θερμικής καταπόνησης είναι m/s. Αυτή η μέθοδος κοπής είναι κατάλληλη για την κοπή γυαλιού, κεραμικών και άλλων υλικών.
Περίληψη: Η μηχανή κοπής με λέιζερ είναι μια τεχνολογία κοπής που χρησιμοποιεί χαρακτηριστικά λέιζερ και εστίαση φακού για τη συγκέντρωση ενέργειας για την τήξη ή την εξάτμιση της επιφάνειας του υλικού. Μπορεί να επιτύχει τα πλεονεκτήματα της καλής ποιότητας κοπής, της γρήγορης ταχύτητας, των πολλαπλών υλικών κοπής, της υψηλής απόδοσης και ούτω καθεξής.