Mis on laserlõikus? Määratlus, tüübid, omadused, kasutusalad

Määratlus

Laser c... on termiline lõikamismeetod, mille puhul kasutatakse fokuseeritud suure võimsusega laserkiirt, mis kiirgab lõigatavat materjali, põhjustades materjali kiire kuumenemise ja süttimispunkti jõudmise ning seejärel sulatamise, ablatsiooni, aurustumise ja aurustumise, et moodustada augud. Kui kiir liigub üle materjali, kasvavad augud kitsamateks lõikudeks ning samal ajal puhub kõrgsurve töögaas sulanud materjali ära, et viia lõpule sile ja puhas lõige.

Põhimõte

Laser kasutab aine ergastamist, et tekitada kiir. See kiir on tugeva temperatuuriga. Kui see puutub materjaliga kokku, võib see materjali pinnal kiiresti sulatada, et moodustada auk. Vastavalt registreerimispunkti liikumisele moodustub lõikamine. Võrreldes traditsioonilise lõikamismeetodiga on lõikamismeetodil väiksem lõhe ja see võib säästa suurema osa materjalist. Analüüs on siiski määratletud vastavalt lõikamise efektile. Laseri järgi lõigatud materjalil on rahuldav lõikeefekt ja suur täpsus. See on päritud Lisaks laseri eelistele on see ka tavapäraste lõikamismeetodite suhtes ületamatu.

Tüübid

Laserlõikamine jaguneb nelja kategooriasse: aurustuv lõikamine, sulatamine, hapnikuga lõikamine, kriipsutamine ja kontrollitud murdmine.

1. Laseriga aurustamise lõikamine

Kasutades töödeldava detaili kuumutamiseks suure energiatihedusega laserkiirt, tõuseb temperatuur kiiresti, jõuab väga lühikese aja jooksul materjali keemistemperatuurini ja materjal hakkab aurustuma, moodustades auru. Nende aurude väljapaiskumise kiirus on väga suur ja samal ajal, kui aurud väljapaiskuvad, tekib materjalis lõige. Materjalide aurustumise soojus on üldiselt väga suur, mistõttu laseriga aurustamine ja lõikamine nõuab palju energiat ja võimsustihedust.

Aurulõikamist kasutatakse enamasti väga õhukeste metallmaterjalide ja mittemetalliliste materjalide (nagu paber, kangas, puit, plastik, kummi jne) puhul.

2. Lasersulamise lõikamine

Sulalõikamisel sulatatakse metallimaterjal laserkuumuse abil ja seejärel pihustatakse mitteoksüdeeriv gaas (Ar, He, N jne) läbi kiirtega koaksiaalselt paikneva düüsi ning vedel metall paisatakse gaasi tugeva rõhu mõjul välja, et moodustada lõikekoht. Lasersulatuslõikus ei pea metalli täielikult aurustama ja vajalik energia on ainult 1/10 aurustumislõikusest.

Sulalõikamist kasutatakse enamasti materjalide puhul, mis ei ole kergesti oksüdeeruvad või aktiivsed metallid, nagu näiteks roostevaba teras, titaan, alumiinium ja nende sulamid.

3. Laserkiirguse lõikamine hapnikuga

Laserhapniku lõikamise põhimõte on sarnane oksüatsetüleeni lõikamisega. See kasutab laserkiirt eelsoojendava soojusallikana ja aktiivset gaasi, näiteks hapnikku, lõikegaasina. Ühest küljest reageerib puhutud gaas lõiketava metalliga, põhjustades oksüdatsioonireaktsiooni ja eraldades suure hulga oksüdatsioonisoojust; teisest küljest puhutakse sulanud oksiid ja sula reaktsioonitsoonist välja, et moodustada metallist lõige. Kuna oksüdatsioonireaktsioon lõikamisprotsessis tekitab palju soojust, on laserhapniku lõikamiseks vajalik energia ainult 1/2 sulatamislõikamisest ning lõikamiskiirus on palju kiirem kui aurustuv lõikamine ja sulatamislõikamine. Laserhapniku lõikamist kasutatakse enamasti kergesti oksüdeeruvate metallmaterjalide, näiteks süsinikterase, titaanterase ja kuumtöödeldud terase puhul.

4. Laserkirjeldus ja kontrollitud murdumine

Laserskriipsutamisel kasutatakse suure energiatihedusega laserit, et skaneerida hapra materjali pinda, nii et materjali kuumutatakse, et aurustada väike soon, ja seejärel rakendatakse teatud survet, hapra materjali praguneb piki väikest soont. Skreibimislaserid on tavaliselt Q-kommuteeritavad ja CO2-laserid.

Murdumise kontrollimisel kasutatakse lasersoonte lõikamisel tekitatud järsku temperatuurijaotust, mis tekitab rabedas materjalis lokaalseid termilisi pingeid ja purustab materjali piki väikest soonet.

Omadused

Võrreldes teiste termilise lõikamise meetoditega on laserlõikusel kiire lõikamiskiirus ja kõrge kvaliteet. Konkreetselt on kokku võetud järgmised aspektid.

1. Hea lõikekvaliteet

Tänu väikesele lõikepunktile, suurele energiatihedusele ja kiirele lõikamiskiirusele on võimalik saavutada kõrge lõikekvaliteet.

a. Lõikuslõige on kitsas, pilu mõlemad küljed on pinnaga paralleelsed ja risti ning lõigatud detailide mõõtmete täpsus võib ulatuda ±0,05 mm.

b. Lõikepind on sile ja puhas, pinna karedus on ainult kümneid mikroneid, ilma mehaanilise töötlemiseta, ja osi saab kasutada otse.

c. Pärast materjali laserlõikamist on kuumusega mõjutatud tsooni laius väga väike, materjali jõudlus pilu lähedal peaaegu ei mõjuta ja tooriku deformatsioon on väike, lõiketäpsus on kõrge, pilu geomeetria on hea ja pilu ristlõike kuju on korrapärasem ristkülik.

2. Kõrge lõiketõhusus

Tänu ülekandeomadustele on laserlõikur tavaliselt varustatud mitme CNC-töölauaga ja kogu lõikeprotsessi saab täielikult CNC-juhitud. Töötamise ajal on vaja ainult muuta numbrilise kontrolli programmi, seda saab rakendada erineva kujuga detailide lõikamiseks, nii kahe- kui ka kolmemõõtmeliseks lõikamiseks.

3. Kiire lõikamiskiirus

Kasutades laserit võimsusega 1200 W 2 mm paksuse madala süsinikusisaldusega terasplaadi lõikamiseks, võib lõikamiskiirus ulatuda 600 cm/min; 5 mm paksuse polüpropüleenvaigust plaadi lõikamisel võib lõikamiskiirus ulatuda 1200 cm/min. Materjali ei ole vaja lõikamise ajal kinnitada ja fikseerida, mis ei säästa mitte ainult tööriistade kinnitusi, vaid ka lisaaega laadimiseks ja mahalaadimiseks.

4. Kontaktivaba lõikamine

Lõikepõleti ei puutu toorikuga kokku ja tööriista kulumine puudub. Erineva kujuga detailide töötlemiseks ei ole vaja "tööriista" vahetada, vaid muuta lihtsalt laseri väljundparameetreid. Lõikeprotsessi müra on madal, vibratsioon on väike ja saaste puudub.

5. On olemas palju erinevaid lõikematerjale

Võrreldes oksüatsetüleeni lõikamise ja plasmalõikamisega on palju erinevaid laseriga lõigatavaid materjale, sealhulgas metall, mittemetall, metallipõhised ja mittemetallpõhised komposiitmaterjalid, nahk, puit ja kiudained. Kuid erinevate materjalide puhul on nende erinevate termofüüsikaliste omaduste ja laserite erineva neeldumiskiiruse tõttu laserlõikuseks erinev kohandatavus.

Rakendused

Enamikku laserlõikuritest juhitakse CNC-programmide abil või tehakse lõikerobotideks. Täpse töötlemismeetodina saab laseriga lõigata peaaegu kõiki materjale, sealhulgas kahemõõtmelist lõikamist või õhukeste metallplaatide kolmemõõtmelist lõikamist.

Autotootmise valdkonnas on laialdaselt kasutatud ruumikõverate, näiteks autode katuseakende lõikamistehnoloogiat. Saksa Volkswageni ettevõte kasutab 500 W võimsusega laserit keerulise kujuga kereplaatide ja mitmesuguste kumerate osade lõikamiseks. Lennunduses kasutatakse lasertehnoloogiat spetsiaalsete lennundusmaterjalide, näiteks titaanisulamite, alumiiniumisulamite, niklisulamite, kroomisulamite, roostevaba terase, berülliumoksiidi, komposiitmaterjalide, plastide, keraamika ja kvartsi lõikamiseks. Laseriga lõigatud lennundusdetailide hulka kuuluvad mootori leegitoru, titaanisulamist õhukese seinaga korpus, õhusõiduki raam, titaanisulamist nahk, tiiva truss, sabatiiva paneel, helikopteri põhirootor, kosmosesüstiku keraamiline soojusisolatsiooniplaat jne.

Laserlõikamistehnoloogiat kasutatakse ka mittemetalliliste materjalide töötlemisel. Mitte ainult ei saa lõigata suure kõvaduse ja rabedusega materjale, nagu räninitriid, keraamika, kvarts jne, vaid ka lõigata ja töödelda paindlikke materjale, nagu kangas, paber, plastplaadid, kummi jne, näiteks riiete lõikamine laseriga, võib säästa riideid10 %～12%, parandada tõhusust rohkem kui 3 korda.

Trendid

1. Laserlõikemasin jätkab epohhi tooterevolutsiooni.

Laseri allikas on lõikuri põhikomponent ja ühtlasi oluline näitaja, mis määrab kindlaks laserlõikuri tüübi ja lõikamisvõime. On ütlematagi selge, et tulevased muutused laserlõikurites toimuvad ka laserallikates. Nagu eespool mainitud, asendatakse CO2 laser lõikemasin kiudoptilise laserlõikuri poolt on 40 aasta jooksul alates laserlõikuri sünnist toimunud kõige olulisem tehnoloogiline revolutsioon, mis on toonud tootjatele ning uutele ja vanadele kasutajatele selles valdkonnas epohhiloovad majanduslikud eelised. Kas tulevikus tekib uus valgusallikas, mis on odavam kui kiudlaserid, millel on parem jõudlus, suurepärasem kiirrežiim, suurem elektrooptiline muundamiskiirus või madalam üldmaksumus? Vastus on muidugi jaatav. Küsige siis, milline laser? Loomulikult on praegu võimatu anda täpset vastust. Teadus ja tehnoloogia kõigub mõnikord, mõnikord tuhandeid miili päevas.

2. Suure võimsusega kiudoptiline laser muutub laserlõikamise turu peamiseks jõuks.

Tänapäeval on erinevate võimsusvahemike optiliste kiudude lõikamismasinad teinud suure arengu. Kuid kus on tulevikus laserlõikamismasinate peavoolu võimsus? Kuigi igas võimsusvahemikus olevatel masinatel on oma kasutus, kuid laserite perekond, mis algas suure võimsusega kiudoptiliste laserite abil ja käivitas ülemaailmse lasertehnoloogia revolutsiooni, peab suuremat võimsust, suuremat täpsust ja suuremat lõikevõimet üheks oluliseks kiudoptiliste laserlõikurite arengusuundadeks. BOGONGCNC tõi hiljuti turule 15KW ülikiire kiud laserlõikamismasin, mis on saavutanud enneolematu läbimurde lõikekiiruse ja lõikepaksuse osas, mis on äratanud tööstuse tähelepanu. Kas see sisaldab laserlõikurite tulevast arengusuundumust? Tasub oodata tööstuse eksperte, teadlasi ja kasutaja sõpru. Lisaks võime olla kindlad, et lähitulevikus käivitavad paljud kodumaised ja välismaised kiudlaserlõikurite tootjad ägedat turukonkurentsi. Ainult ettevõtted, kellel on suurepärane tootekvaliteet, pidev keskendumine teadus- ja arendustegevuse investeeringutele ja põhiliste konkurentsivõimeliste tehnoloogiate omandamine, saavad seda teha ja olla võitmatu.

3. Intelligentsuse ajastu on tulemas.

Olgu see siis tööstus 4.0 Saksamaal või intelligentne tootmine Hiinas, neljas tööstusrevolutsioon tööstusvaldkonnas on tulemas. Kuna suure täpsusega CNC laserlõikamismasin, hoiab laserlõikur kindlasti ajaga sammu ja lendab koos tehnoloogiaga. Laserlõikuri automatiseerimise areng on oluliselt parandanud lehtmetalli töökoja tootmisvõimsust ja automatiseerituse taset.

Tulevikus on sellest lähtuvalt võrgutehnoloogia, kommunikatsioonitehnoloogia, arvutitarkvara tehnoloogia ja muude valdkondade valdkonnas tekkimas laserlõikurite intelligentse tootmise ajastu. On ette näha, et täppisplekkide lõikamise vahendina kasutab see paratamatult oma võrgukommunikatsioonivõimalusi, et suhelda tehase lehe lahti kerimise liiniga, painutuspingiga, CNC-stantsimispingiga, keevitus- (neetimis-) ühendusseadmega, tulistamise ja katmisliiniga. Muud seadmed, mis on integreeritud ühtsesse tootmisplaani, ülesannete ja hindamise juhtimissüsteemi, on muutunud oluliseks osaks lehtmetalli töökoja juhtimissüsteemist. Selle tulemusena muutuvad laseritootjad järk-järgult lehtmetallide valmistamise töövõtjateks.