Vad är laserskärning? Definition, typer, funktioner, användningsområden

Definition

Laser cutsättning är en termisk skärmetod som använder en fokuserad laserstråle med hög effektdensitet för att bestråla materialet som ska skäras, vilket gör att materialet snabbt värms upp och når antändningspunkten och sedan smälter, abladeras, förångas och avdunstar för att bilda hål. När strålen rör sig över materialet växer hålen och bildar smalare slitsar, samtidigt som det smälta materialet blåses bort av högtrycksarbetsgas för att slutföra ett jämnt och rent snitt.

Princip

Lasern använder excitation av ett ämne för att generera en stråle. Denna stråle har en stark temperatur. När den kommer i kontakt med materialet kan den snabbt smälta på materialets yta för att bilda ett hål. Enligt registreringspunktens rörelse bildas skärningen. Jämfört med den traditionella skärmetoden har skärmetoden ett mindre gap och kan spara det mesta av materialet. Analysen definieras dock enligt skärningseffekten. Det material som skärs enligt lasern har en tillfredsställande skäreffekt och hög noggrannhet. Detta är nedärvt Förutom fördelarna med laser är det också oöverträffat av vanliga skärmetoder.

Typer

Laserskärning finns i fyra kategorier: förångningsskärning, smältskärning, syrgasskärning, ristning och kontrollerad fraktur.

1. Laserförångningsskärning

Genom att använda en laserstråle med hög energitäthet för att värma arbetsstycket stiger temperaturen snabbt, når materialets kokpunkt på mycket kort tid och materialet börjar förångas och bilda ånga. Utmatningshastigheten för dessa ångor är mycket stor, och samtidigt som ångorna matas ut bildas ett snitt i materialet. Förångningsvärmen för material är i allmänhet mycket stor, så laserförångning och skärning kräver mycket kraft och effekttäthet.

Förångningsskärning används främst för extremt tunna metallmaterial och icke-metalliska material (som papper, tyg, trä, plast och gummi etc.).

2. Laserskärning med smältning

Vid smältskärning smälts metallmaterialet genom laseruppvärmning, och sedan sprutas den icke-oxiderande gasen (Ar, He, N, etc.) genom munstycket koaxiellt med strålen, och den flytande metallen släpps ut av gasens starka tryck för att bilda ett snitt. Lasersmältningsskärning behöver inte helt förånga metallen, och den energi som krävs är bara 1/10 av förångningsskärningen.

Smältskärning används främst för material som inte lätt oxideras eller aktiva metaller, t.ex. rostfritt stål, titan, aluminium och deras legeringar.

3. Laserskärning med syre

Principen för syrgasskärning med laser liknar oxyacetylenskärning. Den använder en laserstråle som förvärmningsvärmekälla och en aktiv gas, t.ex. syre, som skärgas. Å ena sidan interagerar den blåsta gasen med skärmetallen för att orsaka en oxidationsreaktion och avge en stor mängd oxidationsvärme; å andra sidan blåses den smälta oxiden och smältan ut från reaktionszonen för att bilda ett snitt i metallen. Eftersom oxidationsreaktionen i skärprocessen genererar mycket värme är den energi som krävs för laseroxygenskärning bara 1/2 av smältskärningen, och skärhastigheten är mycket snabbare än förångningsskärning och smältskärning. Laserskärning med syrgas används mest för lättoxiderade metallmaterial som kolstål, titanstål och värmebehandlat stål.

4. Laserritning och kontrollerad frakturering

Laserritning använder laser med hög energitäthet för att skanna ytan på det spröda materialet, så att materialet värms upp för att avdunsta ett litet spår och sedan applicera ett visst tryck, det spröda materialet kommer att spricka längs det lilla spåret. Lasrar för skrivarbete är i allmänhet Q-switchade och CO2-lasrar.

Frakturkontroll är användningen av den branta temperaturfördelning som genereras av laserns spårning, vilket genererar lokal termisk spänning i det spröda materialet och bryter materialet längs det lilla spåret.

Funktioner

Jämfört med andra termiska skärmetoder har laserskärningsfunktioner med snabb skärhastighet och hög kvalitet. Specifikt sammanfattat som följande aspekter.

1. Bra skärkvalitet

Tack vare den lilla skärfläcken, den höga energitätheten och den snabba skärhastigheten kan den uppnå hög skärkvalitet.

a. Skärsnittet är smalt, båda sidor av slitsen är parallella och vinkelräta mot ytan, och de skurna delarnas måttnoggrannhet kan nå ± 0,05 mm.

b. Skärytan är slät och ren, ytjämnheten är bara tiotals mikron, utan mekanisk bearbetning, och delarna kan användas direkt.

c. Efter att materialet är laserskuret är bredden på den värmepåverkade zonen mycket liten, materialets prestanda nära slitsen påverkas nästan inte, och arbetsstyckets deformation är liten, skärnoggrannheten är hög, slitsens geometri är bra och slitsens tvärsnittsform är mer Regelbunden rektangel.

2. Hög skäreffektivitet

På grund av överföringsfunktionerna är laserskäraren i allmänhet utrustad med flera CNC-bord och hela skärprocessen kan vara helt CNC-kontrollerad. Under drift behöver du bara ändra det numeriska styrprogrammet, det kan tillämpas på skärning av delar av olika former, både tvådimensionell skärning och tredimensionell skärning.

3. Snabb skärhastighet

Med en laser med en effekt på 1200W för att skära en 2 mm tjock stålplatta med låg kolhalt kan skärhastigheten nå 600 cm/min; skärning av en 5 mm tjock polypropylenhartsplatta kan skärhastigheten nå 1200 cm/min. Materialet behöver inte klämmas fast och fixeras under skärning, vilket inte bara kan spara verktygsarmaturer utan också spara hjälptid för lastning och lossning.

4. Beröringsfri kapning

Skärbrännaren har ingen kontakt med arbetsstycket och det finns inget verktygsslitage. För bearbetning av delar med olika former finns det inget behov av att byta "verktyg", bara ändra laserns utgångsparametrar. Skärprocessen har låg ljudnivå, små vibrationer och ingen förorening.

5. Det finns många olika typer av skärande material

Jämfört med oxyacetylenskärning och plasmaskärning finns det många typer av laserskärbara material, inklusive metall, icke-metall, metallbaserade och icke-metallbaserade kompositmaterial, läder, trä och fiber. Men för olika material, på grund av deras olika termofysiska egenskaper och olika absorptionshastigheter för lasrar, visar de olika anpassningsförmåga för laserskärning.

Tillämpningar

De flesta laserskärare styrs av CNC-program eller görs till skärrobotar. Som en exakt bearbetningsmetod kan lasern skära nästan alla material, inklusive tvådimensionell skärning eller tredimensionell skärning av tunna metallplattor.

Inom biltillverkning har skärtekniken för rymdkurvor som bilens toppfönster använts i stor utsträckning. Det tyska Volkswagen-företaget använder en laser med en effekt på 500W för att skära komplext formade karossplåtar och olika krökta delar. Inom flyg- och rymdindustrin används laserteknik för skärning av speciella flygmaterial, t.ex. titanlegeringar, aluminiumlegeringar, nickellegeringar, kromlegeringar, rostfritt stål, berylliumoxid, kompositmaterial, plast, keramik och kvarts. De flygplansdelar som skärs med laser inkluderar motorflamrör, tunnväggigt hölje av titanlegering, flygplansram, titanlegeringshud, vingfackverk, svansvingepanel, helikopterns huvudrotor, rymdfärjans keramiska värmeisoleringsplatta etc.

Laserskärningsteknik används också inom området icke-metalliska material. Inte bara kan skära material med hög hårdhet och sprödhet, såsom kiselnitrid, keramik, kvarts, etc.; men kan också skära och bearbeta flexibla material, såsom tyg, papper, plastplattor, gummi, etc., såsom att skära kläder med laser, kan spara kläder10 %～12%, förbättra effektiviteten med mer än 3 gånger.

Trender

1. Laserskärningsmaskinen kommer att fortsätta den epokgörande produktrevolutionen.

Laserkällan är skärarens kärnkomponent och också en viktig indikator som bestämmer typen och skärförmågan hos en laserskärare. Naturligtvis kommer framtida förändringar i laserskärare också att ske i laserkällor. Som nämnts ovan kommer ersättningen av CO2 laser skärmaskin av fiberlaserskärare är den viktigaste tekniska revolutionen under de 40 åren sedan laserskäraren föddes, vilket har medfört epokgörande ekonomiska fördelar för tillverkare och nya och gamla användare inom detta område. Så kommer det i framtiden att finnas en ny ljuskälla som är billigare än fiberlasrar, har bättre prestanda, mer utmärkt strålningsläge, högre elektrooptisk omvandlingsfrekvens eller lägre totalkostnad? Svaret är naturligtvis ja. Fråga sedan, vilken typ av laser? Naturligtvis är det omöjligt att ge ett exakt svar nu. Vetenskap och teknik vacklar ibland, ibland tusentals mil om dagen.

2. Fiberlaser med hög effekt kommer att bli huvudkraften på marknaden för laserskärning.

Numera har skärmaskiner med optisk fiber i olika effektområden inlett en stor utveckling. Men var är den vanliga kraften hos laserskärningsmaskiner i framtiden? Även om maskinerna i varje effektområde har sin egen användning, men familjen av lasrar som började med högeffektsfiberlasrar och utlöste den globala laserteknikrevolutionen, betraktar högre effekt, högre precision och större skärkapacitet som en av de viktiga utvecklingsriktningarna för fiberlaserskärare. BOGONGCNC lanserade nyligen en 15KW ultra-höghastighets fiber laserskärmaskin, som har uppnått ett oöverträffat genombrott i skärhastighet och skärtjocklek, vilket har väckt branschens uppmärksamhet. Innehåller detta den framtida utvecklingstrenden för laserskärare? Det är värt att se fram emot branschexperter, forskare och användarvänner. Dessutom kan vi vara övertygade om att inom en snar framtid kommer många inhemska och utländska tillverkare av fiberlaserskärare att inleda en hård marknadskonkurrens. Endast företag med utmärkt produktkvalitet, kontinuerligt fokus på FoU-investeringar och behärskning av konkurrenskraftig kärnteknik kan göra det och vara oövervinnliga.

3. Intelligensens tidsålder är på väg.

Oavsett om det handlar om Industri 4.0 i Tyskland eller intelligent tillverkning i Kina, så är den fjärde industriella revolutionen inom industrin på väg. Som ett högprecisions CNC-laserskärmaskinkommer laserskäraren säkert att hålla jämna steg med tiderna och flyga med tekniken. Utvecklingen av automatisering av laserskärare har kraftigt förbättrat produktionskapaciteten och automatiseringsnivån i plåtverkstaden.

I framtiden, på grundval av detta, bryggs en era av intelligent tillverkning av laserskärare inom områdena nätverksteknik, kommunikationsteknik, datorprogramvaruteknik och andra områden. Det är förutsebart att som ett medel för precisionsplåtblankning kommer det oundvikligen att använda sina egna nätverkskommunikationsfunktioner för att kommunicera med fabrikens arkavrullningslinje, bockningsmaskin, CNC-stansmaskin, svetsning (nitning) fogaggregat, sprängning och beläggningslinje. Annan utrustning, inbäddad i en enhetlig produktionsplan, uppgifts- och bedömningshanteringssystem, har blivit en viktig del av plåtverkstadens ledningssystem. Som ett resultat kommer lasertillverkare gradvis att förvandlas till plåttillverkningsentreprenörer.