Mi az a lézervágás? Definíció, típusok, jellemzők, felhasználás

Meghatározás

Lézer cutting olyan termikus vágási módszer, amely fókuszált, nagy teljesítménysűrűségű lézersugarat használ a vágandó anyag besugárzására, amelynek hatására az anyag gyorsan felmelegszik és eléri a gyulladáspontot, majd megolvad, leolvad, elpárolog és elpárolog, hogy lyukakat képezzen. Ahogy a sugár áthalad az anyagon, a lyukak egyre keskenyebb résekké nőnek, és ezzel egyidejűleg az olvadt anyagot nagynyomású munkagáz fújja el, hogy a sima és tiszta vágás elkészüljön.

Elvileg

A lézer anyaggerjesztést használ a sugár előállításához. Ez a sugár erős hőmérsékletű. Az anyaggal érintkezve gyorsan megolvadhat az anyag felületén, és lyukat képezhet. A regisztrációs pont mozgásának megfelelően alakul ki a vágás. A hagyományos vágási módszerrel összehasonlítva a vágási módszer kisebb hézaggal rendelkezik, és az anyag nagy részét meg tudja takarítani. Az elemzést azonban a vágási hatás szerint határozzák meg. A lézer szerint vágott anyag kielégítő vágási hatással és nagy pontossággal rendelkezik. Ez öröklődik A lézer előnyei mellett a szokásos vágási módszerek is páratlanok.

Típusok

A lézervágás négy kategóriába sorolható: gőzöléses vágás, olvasztásos vágás, oxigénes vágás, karcolás és szabályozott törés.

1. Lézeres gőzöléses vágás

A munkadarab melegítéséhez nagy energiasűrűségű lézersugarat használva a hőmérséklet gyorsan emelkedik, nagyon rövid idő alatt eléri az anyag forráspontját, és az anyag gőzzé kezd párologni. E gőzök kilökődési sebessége nagyon nagy, és a gőzök kilökődésével egyidejűleg vágás keletkezik az anyagban. Az anyagok gőzölési hője általában nagyon nagy, ezért a lézeres gőzölés és vágás nagy teljesítményt és teljesítménysűrűséget igényel.

A párologtató vágást leginkább rendkívül vékony fémanyagok és nem fémes anyagok (például papír, szövet, fa, műanyag, gumi stb.) esetében alkalmazzák.

2. Lézeres olvasztásos vágás

Az olvadékvágás során a fémanyagot lézerfűtéssel megolvasztják, majd a nem oxidáló gázt (Ar, He, N stb.) a sugárral koaxiális fúvókán keresztül permetezik, és a folyékony fém a gáz erős nyomása által a vágás kialakításához kiürül. A lézeres olvasztásos vágásnak nem kell teljesen elpárologtatnia a fémet, és a szükséges energia csak 1/10-e a párologtató vágásnak.

Az olvasztásos vágást leginkább olyan anyagoknál alkalmazzák, amelyek nem könnyen oxidálódnak vagy aktív fémek, például rozsdamentes acél, titán, alumínium és ötvözeteik.

3. Lézeres oxigénvágás

A lézeres oxigénvágás elve hasonló az oxigénacetilénes vágáshoz. Előmelegítő hőforrásként lézersugarat, vágógázként pedig aktív gázt, például oxigént használ. Egyrészt a fújt gáz kölcsönhatásba lép a vágandó fémmel, hogy oxidációs reakciót idézzen elő, és nagy mennyiségű oxidációs hőt bocsásson ki; másrészt az olvadt oxid és az olvadék kifújódik a reakciózónából, hogy vágást képezzen a fémen. Mivel a vágási folyamat során az oxidációs reakció sok hőt termel, a lézeres oxigénvágáshoz szükséges energia csak 1/2-e az olvasztásos vágásnak, és a vágási sebesség sokkal gyorsabb, mint a gőzölgő vágás és az olvasztásos vágás. A lézeres oxigénvágást leginkább könnyen oxidálódó fémanyagok, például szénacél, titánacél és hőkezelt acél esetében alkalmazzák.

4. Lézerrel történő karcolás és szabályozott törés

A lézeres karcolás nagy energiasűrűségű lézert használ a rideg anyag felületének letapogatására, így az anyagot felmelegítik, hogy egy kis barázdát párologtassanak, majd bizonyos nyomást alkalmaznak, a rideg anyag a kis barázda mentén megreped. A karcoláshoz használt lézerek általában Q-kapcsolású és CO2-lézerek.

A törésszabályozás a lézeres hornyolás által létrehozott meredek hőmérséklet-eloszlás felhasználása, amely helyi hőfeszültséget hoz létre a rideg anyagban, és a kis horony mentén törik az anyag.

Jellemzők

Más termikus vágási módszerekkel összehasonlítva a lézervágás gyors vágási sebességgel és kiváló minőséggel rendelkezik. Konkrétan a következő szempontok szerint foglalható össze.

1. Jó vágási minőség

A kis vágási pontnak, a nagy energiasűrűségnek és a gyors vágási sebességnek köszönhetően magas vágási minőséget érhet el.

a. A vágási bemetszés keskeny, a rés mindkét oldala párhuzamos és merőleges a felületre, és a vágott alkatrészek méretpontossága elérheti a ± 0,05 mm-t.

b. A vágási felület sima és tiszta, a felületi érdesség csak néhány tíz mikron, mechanikai feldolgozás nélkül, és az alkatrészek közvetlenül felhasználhatók.

c. Az anyag lézervágása után a hőhatású zóna szélessége nagyon kicsi, a rés közelében lévő anyag teljesítménye szinte nem befolyásolja, és a munkadarab deformációja kicsi, a vágási pontosság magas, a rés geometriája jó, és a rés keresztmetszeti alakja szabályosabb téglalap.

2. Nagy vágási hatékonyság

Az átvitel jellemzői miatt a lézervágó általában több CNC-munkaasztallal van felszerelve, és a teljes vágási folyamat teljes mértékben CNC-vezérelt lehet. A működés során csak a numerikus vezérlőprogramot kell megváltoztatni, a különböző alakú alkatrészek vágására alkalmazható, mind a kétdimenziós, mind a háromdimenziós vágás.

3. Gyors vágási sebesség

Egy 1200 W teljesítményű lézerrel egy 2 mm vastagságú, alacsony széntartalmú acéllemez vágásához a vágási sebesség elérheti a 600 cm/perc sebességet; egy 5 mm vastag polipropilén gyantatábla vágásához a vágási sebesség elérheti az 1200 cm/perc sebességet. Az anyagot nem kell rögzíteni és rögzíteni a vágás során, ami nem csak a szerszámfelszerelések megtakarítását, hanem a be- és kirakodáshoz szükséges segédidő megtakarítását is lehetővé teszi.

4. Érintésmentes vágás

A vágólámpa nem érintkezik a munkadarabbal, és a szerszám nem kopik. Különböző alakú alkatrészek megmunkálásához nem szükséges a "szerszám" cseréje, csak a lézer kimeneti paramétereit kell megváltoztatni. A vágási folyamat alacsony zajjal, kis rezgéssel és környezetszennyezés nélkül zajlik.

5. Sokféle vágóanyag létezik

Az oxigénacetilén vágáshoz és a plazmavágáshoz képest sokféle lézerrel vágható anyag létezik, beleértve a fémet, nem fémet, fémalapú és nem fémalapú kompozit anyagokat, bőrt, fát és rostot. A különböző anyagok azonban a különböző termofizikai tulajdonságaik és a lézerek eltérő abszorpciós rátája miatt eltérő alkalmazkodóképességet mutatnak a lézervágáshoz.

Alkalmazások

A legtöbb lézervágógépet CNC-programok vezérlik, vagy vágórobotokká alakítják. Pontos megmunkálási módszerként a lézer szinte minden anyagot képes vágni, beleértve a kétdimenziós vágást vagy a vékony fémlemezek háromdimenziós vágását.

Az autógyártás területén széles körben használják a térgörbék, például az autótető ablakok vágási technológiáját. A német Volkswagen vállalat 500 W teljesítményű lézert használ az összetett formájú karosszérialemezek és különböző íves alkatrészek vágására. A repülőgépiparban a lézertechnológiát a speciális repülőgépipari anyagok, például titánötvözetek, alumíniumötvözetek, nikkelötvözetek, krómötvözetek, rozsdamentes acél, berillium-oxid, kompozit anyagok, műanyagok, kerámiák és kvarc vágására használják. A lézerrel vágott űrtechnikai alkatrészek közé tartozik a motor lángcsöve, titánötvözetből készült vékonyfalú burkolat, repülőgép-váz, titánötvözetből készült bőr, szárnygerenda, farokszárny panel, helikopter főrotor, űrrepülőgép kerámia hőszigetelő csempe stb.

A lézervágási technológiát a nem fémes anyagok területén is alkalmazzák. Nemcsak a nagy keménységű és törékeny anyagokat, mint például a szilícium-nitrid, kerámia, kvarc stb., hanem a rugalmas anyagokat, például szövetet, papírt, műanyag lemezeket, gumit stb. is vághatja és feldolgozhatja, például a ruházat lézeres vágása, megmentheti a ruházatot10 %～12%, több mint háromszorosára javíthatja a hatékonyságot.

Trendek

1. A lézervágógép folytatja a korszakalkotó termékforradalmat.

A lézerforrás a vágógép központi eleme, és egyben fontos mutató, amely meghatározza a lézervágógép típusát és vágási képességét. Mondanom sem kell, hogy a lézervágók jövőbeli változásai a lézerforrásokban is meg fognak történni. Amint azt fentebb említettük, a CO2 laser vágógép a száloptikás lézervágó a lézervágó megszületése óta eltelt 40 év legfontosabb technológiai forradalma, amely korszakalkotó gazdasági előnyöket hozott a gyártóknak, valamint az új és régi felhasználóknak ezen a területen. Lesz-e tehát a jövőben olyan új fényforrás, amely olcsóbb, mint a szálas lézerek, jobb teljesítményű, kiválóbb sugárzási móddal, magasabb elektro-optikai konverziós rátával vagy alacsonyabb összköltséggel rendelkezik? A válasz természetesen igen. Akkor kérdezzük meg, milyen lézer? Természetesen most lehetetlen pontos választ adni. A tudomány és a technológia néha megtorpan, néha naponta több ezer mérföldet.

2. A nagy teljesítményű szálas lézer lesz a lézervágási piac fő ereje.

Napjainkban a különböző teljesítménytartományok optikai szálvágó gépei nagy fejlődésen mentek keresztül. Hol van azonban a lézervágó gépek főáramú teljesítménye a jövőben? Bár az egyes teljesítménytartományok gépeinek megvan a saját felhasználása, de a nagy teljesítményű szálas lézerekkel kezdődő és a globális lézertechnológiai forradalmat kiváltó lézercsalád a nagyobb teljesítményt, a nagyobb pontosságot és a nagyobb vágási kapacitást tekinti a szálas lézervágó egyik fontos fejlesztési irányának. A BOGONGCNC a közelmúltban egy 15KW-os ultra-nagysebességű szál lézervágógép, amely soha nem látott áttörést ért el a vágási sebesség és a vágási vastagság terén, ami felkeltette az iparág figyelmét. Ez tartalmazza a lézervágók jövőbeli fejlődési trendjét? Érdemes várakozással tekinteni az iparági szakértőkre, tudósokra és felhasználói barátokra. Ezenkívül biztosak lehetünk abban, hogy a közeljövőben sok hazai és külföldi szálas lézervágó gyártó fog bevezetni egy éles piaci versenyt. Csak a kiváló termékminőséggel, a K + F beruházásokra való folyamatos összpontosítással és az alapvető versenyképes technológiák elsajátításával rendelkező vállalatok képesek erre, és legyőzhetetlenek lehetnek.

3. Az intelligencia korszaka közeleg.

Legyen szó akár az ipar 4.0-ról Németországban, akár az intelligens gyártásról Kínában, a negyedik ipari forradalom az ipar területén közeleg. Mint nagy pontosságú CNC lézervágó gép, a lézervágó biztosan lépést tart az idővel és együtt repül a technológiával. A lézervágó automatizálás fejlődése nagymértékben javította a lemezműhely termelési kapacitását és automatizálási szintjét.

A jövőben ezen az alapon a lézervágógépek intelligens gyártásának korszaka a hálózati technológia, a kommunikációs technológia, a számítógépes szoftvertechnológia és más területek területén készül. Előrelátható, hogy a precíziós lemezkivágás eszközeként elkerülhetetlenül használni fogja a saját hálózati kommunikációs képességeit a gyár lemezkioldó sorával, hajlítógépével, CNC lyukasztógépével, hegesztő (szegecselő) kötőegységével, lövegfúvó és bevonósorával való kommunikációra. Az egyéb berendezések, egységes termelési tervbe, feladat- és értékelési irányítási rendszerbe ágyazva, a lemezműhely irányítási rendszerének fontos részévé váltak. Ennek eredményeképpen a lézergyártók fokozatosan átalakulnak a lemezgyártó vállalkozókká.