برش لیزری و سیستم پردازش آن

برش لیزریکاربرد

لیزرهای CO2 جریان محوری سریع بیشتر برای برش لیزری مواد فلزی استفاده می شود، عمدتاً به دلیل کیفیت پرتو خوب آنها. اگرچه بازتابندگی بیشتر فلزات به پرتوهای لیزر CO2 بسیار زیاد است، بازتاب سطح فلز در دمای اتاق با افزایش دما و درجه اکسیداسیون افزایش می‌یابد. هنگامی که سطح فلز آسیب می بیند، بازتاب فلز نزدیک به 1 است. برای برش لیزری فلز، توان متوسط ​​بالاتری لازم است و فقط لیزرهای پرقدرت CO2 این شرایط را دارند.

1. برش لیزری مواد فولادی

1.1 برش مداوم لیزر CO2 پارامترهای اصلی فرآیند برش لیزر پیوسته CO2 شامل توان لیزر، نوع و فشار گاز کمکی، سرعت برش، موقعیت کانونی، عمق کانونی و ارتفاع نازل است.

(1) قدرت لیزر قدرت لیزر تأثیر زیادی بر ضخامت برش، سرعت برش و عرض برش دارد. هنگامی که سایر پارامترها ثابت باشند، سرعت برش با افزایش ضخامت صفحه برش کاهش می یابد و با افزایش توان لیزر افزایش می یابد. به عبارت دیگر، هرچه قدرت لیزر بیشتر باشد، صفحه قابل برش ضخیم تر، سرعت برش بیشتر و عرض برش کمی بیشتر می شود.

(2) نوع و فشار گاز کمکی هنگام برش فولاد کم کربن، CO2 به عنوان گاز کمکی برای استفاده از گرمای واکنش احتراق آهن-اکسیژن برای ترویج فرآیند برش استفاده می شود. سرعت برش بالا و کیفیت برش خوب است، به خصوص برش بدون سرباره چسبنده به دست می آید. هنگام برش فولاد ضد زنگ، از CO2 استفاده می شود. سرباره به راحتی به قسمت پایینی برش چسبیده می شود. گاز مخلوط CO2 + N2 یا جریان گاز دو لایه اغلب استفاده می شود. فشار گاز کمکی تأثیر بسزایی در اثر برش دارد. افزایش مناسب فشار گاز می تواند سرعت برش را بدون سرباره چسبنده به دلیل افزایش تکانه جریان گاز و بهبود ظرفیت حذف سرباره افزایش دهد. با این حال، اگر فشار بیش از حد بالا باشد، سطح برش ناهموار می شود. تاثیر فشار اکسیژن بر متوسط ​​زبری سطح برش در شکل زیر نشان داده شده است.

فشار بدن به ضخامت صفحه نیز بستگی دارد. هنگام برش فولاد کم کربن با لیزر CO2 1 کیلوواتی، رابطه بین فشار اکسیژن و ضخامت صفحه در شکل زیر نشان داده شده است.

(3) سرعت برش سرعت برش تأثیر قابل توجهی بر کیفیت برش دارد. تحت شرایط خاصی از قدرت لیزر، مقادیر بحرانی بالا و پایین مربوطه برای سرعت برش خوب هنگام برش فولاد کم کربن وجود دارد. اگر سرعت برش بیشتر یا کمتر از مقدار بحرانی باشد، چسبندگی سرباره رخ می دهد. هنگامی که سرعت برش آهسته است، زمان عمل حرارت واکنش اکسیداسیون روی لبه برش افزایش می یابد، عرض برش افزایش می یابد و سطح برش ناهموار می شود. با افزایش سرعت برش، برش به تدریج باریک تر می شود تا جایی که عرض برش بالایی معادل قطر لکه شود. در این زمان، برش کمی گوه شکل، در بالا پهن و در پایین باریک است. با ادامه افزایش سرعت برش، عرض برش بالایی همچنان کوچکتر می شود، اما قسمت پایینی برش نسبتاً گسترده تر می شود و به شکل گوه معکوس تبدیل می شود.

(5) عمق فوکوس

عمق فوکوس تاثیر خاصی بر کیفیت سطح برش و سرعت برش دارد. هنگام برش صفحات فولادی نسبتاً بزرگ، باید از یک پرتو با عمق کانونی زیاد استفاده شود. هنگام برش صفحات نازک باید از یک پرتو با عمق کانونی کم استفاده شود.

(6) ارتفاع نازل

ارتفاع نازل به فاصله سطح انتهایی نازل گاز کمکی تا سطح بالایی قطعه کار اشاره دارد. ارتفاع نازل بزرگ است و تکانه جریان هوای کمکی خارج شده به راحتی قابل نوسان است که بر کیفیت و سرعت برش تأثیر می گذارد. بنابراین، هنگام برش لیزر، ارتفاع نازل به طور کلی به حداقل می رسد، معمولاً 0.5 تا 2.0 میلی متر.

① جنبه های لیزری

الف افزایش قدرت لیزر توسعه لیزرهای قوی تر یک راه مستقیم و موثر برای افزایش ضخامت برش است.

ب پردازش پالس لیزرهای پالسی قدرت پیک بسیار بالایی دارند و می توانند به صفحات فولادی ضخیم نفوذ کنند. استفاده از فناوری برش لیزری پالس با فرکانس بالا و عرض پالس باریک می تواند صفحات فولادی ضخیم را بدون افزایش توان لیزر برش دهد و اندازه برش کوچکتر از برش لیزر مداوم است.

ج از لیزرهای جدید استفاده کنید

②سیستم نوری

الف سیستم نوری تطبیقی تفاوت با برش لیزری سنتی این است که نیازی به قرار دادن فوکوس در زیر سطح برش نیست. هنگامی که موقعیت فوکوس چند میلی متر در جهت ضخامت صفحه فولادی به بالا و پایین نوسان می کند، فاصله کانونی در سیستم نوری تطبیقی ​​با تغییر موقعیت فوکوس تغییر می کند. تغییرات بالا و پایین در فاصله کانونی با حرکت نسبی بین لیزر و قطعه کار همزمان است و باعث می شود که موقعیت فوکوس در امتداد عمق قطعه کار به بالا و پایین تغییر کند. این فرآیند برش که در آن موقعیت فوکوس با شرایط خارجی تغییر می کند، می تواند برش هایی با کیفیت بالا ایجاد کند. نقطه ضعف این روش این است که عمق برش محدود است، معمولاً بیش از 30 میلی متر نیست.

ب تکنولوژی برش دو کانونی از یک لنز مخصوص برای فوکوس دوبار پرتو در نقاط مختلف استفاده می شود. همانطور که در شکل 4.58 نشان داده شده است، D قطر قسمت مرکزی عدسی و قطر قسمت لبه عدسی است. شعاع انحنا در مرکز عدسی بزرگتر از ناحیه اطراف است و فوکوس مضاعف را تشکیل می دهد. در طول فرآیند برش، فوکوس بالایی روی سطح بالایی قطعه کار و کانون پایینی در نزدیکی سطح پایینی قطعه کار قرار دارد. این فناوری برش لیزری با فوکوس دوگانه دارای مزایای بسیاری است. برای برش فولاد ملایم، نه تنها می تواند یک پرتو لیزر با شدت بالا را در سطح بالایی فلز حفظ کند تا شرایط لازم برای اشتعال مواد را برآورده کند، بلکه می تواند یک پرتو لیزر با شدت بالا را در نزدیکی سطح پایینی فلز حفظ کند. برای برآوردن شرایط احتراق. نیاز به ایجاد برش های تمیز در کل محدوده ضخامت مواد. این فناوری دامنه پارامترها را برای به دست آوردن برش های با کیفیت بالا گسترش می دهد. به عنوان مثال، با استفاده از یک CO2 3 کیلو وات. لیزر، ضخامت برش معمولی تنها می تواند به 15 ~ 20 میلی متر برسد، در حالی که ضخامت برش با استفاده از فناوری برش فوکوس دوگانه می تواند به 30 ~ 40 میلی متر برسد.

③نازل و جریان هوای کمکی

نازل را به طور منطقی طراحی کنید تا ویژگی های میدان جریان هوا را بهبود بخشد. قطر دیواره داخلی نازل مافوق صوت ابتدا کوچک شده و سپس منبسط می شود که می تواند جریان هوای مافوق صوت را در خروجی ایجاد کند. فشار هوا می تواند بدون ایجاد امواج ضربه ای بسیار بالا باشد. هنگام استفاده از نازل مافوق صوت برای برش لیزری، کیفیت برش نیز ایده آل است. از آنجایی که فشار برش نازل مافوق صوت روی سطح قطعه کار نسبتاً پایدار است، به ویژه برای برش لیزری صفحات فولادی ضخیم مناسب است.