Laserskjæringsøknad
Rask aksialstrøm CO2-lasere brukes mest til laserskjæring av metallmaterialer, hovedsakelig på grunn av deres gode strålekvalitet. Selv om reflektiviteten til de fleste metaller til CO2-laserstråler er ganske høy, øker reflektiviteten til metalloverflaten ved romtemperatur med økningen i temperatur og oksidasjonsgrad. Når metalloverflaten er skadet, er reflektiviteten til metallet nær 1. For metalllaserskjæring er en høyere gjennomsnittlig effekt nødvendig, og bare høyeffekt CO2-lasere har denne tilstanden.
1. Laserskjæring av stålmaterialer
1.1 CO2 kontinuerlig laserskjæring Hovedprosessparametrene for CO2 kontinuerlig laserskjæring inkluderer laserkraft, type og trykk på hjelpegass, skjærehastighet, brennpunkt, brennvidde og dysehøyde.
(1) Laserkraft Laserkraft har stor innflytelse på skjæretykkelse, skjærehastighet og snittbredde. Når andre parametere er konstante, synker skjærehastigheten med økningen av skjæreplatetykkelsen og øker med økningen av lasereffekten. Med andre ord, jo større laserkraft, jo tykkere er platen som kan kuttes, desto høyere skjærehastighet, og jo litt større snittbredde.
(2) Type og trykk på hjelpegass Ved skjæring av lavkarbonstål brukes CO2 som hjelpegass for å utnytte varmen fra jern-oksygenforbrenningsreaksjonen for å fremme skjæreprosessen. Kuttehastigheten er høy og snittkvaliteten er god, spesielt snittet uten klebrig slagg kan oppnås. Ved skjæring av rustfritt stål brukes CO2. Slagg er lett å feste til nedre del av snittet. CO2 + N2 blandet gass eller tolags gassstrøm brukes ofte. Trykket til hjelpegassen har en betydelig effekt på kutteeffekten. Passende økning av gasstrykket kan øke skjærehastigheten uten klebrig slagg på grunn av økningen i gassstrømmomentum og forbedring av slaggfjerningskapasitet. Men hvis trykket er for høyt, blir snittflaten ru. Effekten av oksygentrykk på gjennomsnittlig ruhet av snittflaten er vist i figuren under.
Kroppstrykket avhenger også av platetykkelsen. Ved skjæring av lavkarbonstål med 1kW CO2-laser vises forholdet mellom oksygentrykk og platetykkelse i figuren under.
(3) Kuttehastighet Kuttehastighet har en betydelig innvirkning på kuttekvaliteten. Under visse forhold med laserkraft er det tilsvarende øvre og nedre kritiske verdier for god skjærehastighet ved skjæring av lavkarbonstål. Hvis skjærehastigheten er høyere eller lavere enn den kritiske verdien, vil slaggfeste oppstå. Når skjærehastigheten er lav, forlenges virkningstiden til oksidasjonsreaksjonsvarmen på skjærekanten, skjærebredden økes, og skjæreoverflaten blir ru. Ettersom skjærehastigheten øker, blir snittet gradvis smalere inntil bredden på det øvre snittet tilsvarer punktets diameter. På dette tidspunktet er snittet lett kileformet, bredt øverst og smalt nederst. Ettersom skjærehastigheten fortsetter å øke, fortsetter bredden på det øvre snittet å bli mindre, men den nedre delen av snittet blir relativt bredere og blir en omvendt kileform.
(5) Fokusdybde
Fokusdybden har en viss innvirkning på kvaliteten på skjæreflaten og skjærehastigheten. Ved kapping av relativt store stålplater bør det brukes en bjelke med stor brenndybde; ved skjæring av tynne plater bør en bjelke med liten brenndybde brukes.
(6) Dysehøyde
Dysehøyden refererer til avstanden fra endeflaten til hjelpegassdysen til den øvre overflaten av arbeidsstykket. Høyden på dysen er stor, og momentumet til den utkastede hjelpeluftstrømmen er lett å svinge, noe som påvirker skjærekvaliteten og hastigheten. Derfor, ved laserskjæring, er dysehøyden generelt minimert, vanligvis 0,5 ~ 2,0 mm.
① Laser aspekter
en. Øk laserkraften. Å utvikle kraftigere lasere er en direkte og effektiv måte å øke skjæretykkelsen på.
b. Pulsbehandling. Pulserende lasere har svært høy toppeffekt og kan trenge gjennom tykke stålplater. Bruk av høyfrekvent, smal pulsbredde pulslaserskjæringsteknologi kan kutte tykke stålplater uten å øke laserkraften, og snittstørrelsen er mindre enn for kontinuerlig laserskjæring.
c. Bruk nye lasere
②Optisk system
en. Adaptivt optisk system. Forskjellen fra tradisjonell laserskjæring er at den ikke trenger å plassere fokus under skjæreflaten. Når fokusposisjonen svinger opp og ned noen millimeter langs stålplatens tykkelsesretning, vil brennvidden i det adaptive optiske systemet endres med forskyvningen av fokusposisjonen. Opp- og nedendringene i brennvidde faller sammen med den relative bevegelsen mellom laseren og arbeidsstykket, noe som gjør at fokusposisjonen endres opp og ned langs arbeidsstykkets dybde. Denne skjæreprosessen der fokusposisjonen endres med ytre forhold kan gi kutt av høy kvalitet. Ulempen med denne metoden er at skjæredybden er begrenset, vanligvis ikke mer enn 30 mm.
b. Bifokal skjæreteknologi. En spesiell linse brukes til å fokusere strålen to ganger på forskjellige deler. Som vist i figur 4.58, er D diameteren til den midtre delen av linsen og er diameteren på kantdelen av linsen. Krumningsradiusen i midten av linsen er større enn området rundt, og danner et dobbeltfokus. Under skjæreprosessen er det øvre fokuset plassert på den øvre overflaten av arbeidsstykket, og det nedre fokuset er plassert nær den nedre overflaten av arbeidsstykket. Denne spesielle laserskjæreteknologien med to fokus har mange fordeler. For skjæring av bløtt stål kan den ikke bare opprettholde en høyintensitets laserstråle på den øvre overflaten av metallet for å oppfylle betingelsene som kreves for at materialet skal antennes, men også opprettholde en høyintensitets laserstråle nær den nedre overflaten av metallet for å oppfylle kravene til tenning. Behovet for å produsere rene kutt over hele spekteret av materialtykkelser. Denne teknologien utvider spekteret av parametere for å oppnå kutt av høy kvalitet. For eksempel ved å bruke en 3kW CO2. laser, den konvensjonelle skjæretykkelsen kan bare nå 15 ~ 20 mm, mens skjæretykkelsen ved bruk av dual focus skjæreteknologi kan nå 30 ~ 40 mm.
③Dyse og hjelpeluftstrøm
Utforme dysen rimelig for å forbedre luftstrømfeltkarakteristikkene. Diameteren på den indre veggen til den supersoniske dysen krymper først og utvider seg deretter, noe som kan generere supersonisk luftstrøm ved utløpet. Lufttilførselstrykket kan være svært høyt uten å generere sjokkbølger. Når du bruker en supersonisk dyse for laserskjæring, er skjærekvaliteten også ideell. Siden skjæretrykket til den supersoniske dysen på arbeidsstykkets overflate er relativt stabil, er den spesielt egnet for laserskjæring av tykke stålplater.
Innleggstid: 18. juli-2024
