برش لیزریکاربرد
لیزرهای CO2 با جریان محوری سریع، عمدتاً به دلیل کیفیت خوب پرتو، برای برش لیزری مواد فلزی استفاده میشوند. اگرچه بازتابندگی اکثر فلزات به پرتوهای لیزر CO2 بسیار بالاست، اما بازتابندگی سطح فلز در دمای اتاق با افزایش دما و درجه اکسیداسیون افزایش مییابد. هنگامی که سطح فلز آسیب ببیند، بازتابندگی فلز نزدیک به ۱ میشود. برای برش لیزری فلز، توان متوسط بالاتری لازم است و فقط لیزرهای CO2 با توان بالا این شرایط را دارند.
۱. برش لیزری مواد فولادی
۱.۱ برش لیزری پیوسته CO2 پارامترهای اصلی فرآیند برش لیزری پیوسته CO2 شامل توان لیزر، نوع و فشار گاز کمکی، سرعت برش، موقعیت کانونی، عمق کانونی و ارتفاع نازل است.
(1) توان لیزر توان لیزر تأثیر زیادی بر ضخامت برش، سرعت برش و عرض برش دارد. وقتی سایر پارامترها ثابت باشند، سرعت برش با افزایش ضخامت صفحه برش کاهش و با افزایش توان لیزر افزایش مییابد. به عبارت دیگر، هرچه توان لیزر بیشتر باشد، صفحه قابل برش ضخیمتر، سرعت برش سریعتر و عرض برش کمی بزرگتر است.
(2) نوع و فشار گاز کمکی هنگام برش فولاد کم کربن، از CO2 به عنوان گاز کمکی برای استفاده از گرمای واکنش احتراق آهن-اکسیژن جهت پیشبرد فرآیند برش استفاده میشود. سرعت برش بالا و کیفیت برش خوب است، به خصوص برش بدون سرباره چسبنده حاصل میشود. هنگام برش فولاد ضد زنگ، از CO2 استفاده میشود. سرباره به راحتی به قسمت پایین برش میچسبد. گاز مخلوط CO2 + N2 یا جریان گاز دو لایه اغلب استفاده میشود. فشار گاز کمکی تأثیر قابل توجهی بر اثر برش دارد. افزایش مناسب فشار گاز میتواند به دلیل افزایش مومنتوم جریان گاز و بهبود ظرفیت حذف سرباره، سرعت برش را بدون سرباره چسبنده افزایش دهد. با این حال، اگر فشار خیلی زیاد باشد، سطح برش ناهموار میشود. تأثیر فشار اکسیژن بر زبری متوسط سطح برش در شکل زیر نشان داده شده است.
فشار بدنه همچنین به ضخامت صفحه بستگی دارد. هنگام برش فولاد کم کربن با لیزر CO2 1 کیلووات، 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. در شرایط خاصی از توان لیزر، مقادیر بحرانی بالا و پایین متناظری برای سرعت برش خوب هنگام برش فولاد کم کربن وجود دارد. اگر سرعت برش بالاتر یا پایینتر از مقدار بحرانی باشد، چسبندگی سرباره رخ میدهد. هنگامی که سرعت برش کند است، زمان عمل واکنش اکسیداسیون گرما روی لبه برش افزایش مییابد، عرض برش افزایش مییابد و سطح برش ناهموار میشود. با افزایش سرعت برش، برش به تدریج باریکتر میشود تا زمانی که عرض برش بالایی معادل قطر لکه شود. در این زمان، برش کمی گوهای شکل است، در بالا پهن و در پایین باریک است. با افزایش سرعت برش، عرض برش بالایی همچنان کوچکتر میشود، اما قسمت پایینی برش نسبتاً پهنتر میشود و به شکل گوهای معکوس در میآید.
(5) عمق فوکوس
عمق کانونی تأثیر مشخصی بر کیفیت سطح برش و سرعت برش دارد. هنگام برش صفحات فولادی نسبتاً بزرگ، باید از پرتویی با عمق کانونی بزرگ استفاده شود؛ هنگام برش صفحات نازک، باید از پرتویی با عمق کانونی کوچک استفاده شود.
(6) ارتفاع نازل
ارتفاع نازل به فاصله از سطح انتهایی نازل گاز کمکی تا سطح بالایی قطعه کار اشاره دارد. ارتفاع نازل زیاد است و تکانه جریان هوای کمکی خروجی به راحتی نوسان میکند که بر کیفیت و سرعت برش تأثیر میگذارد. بنابراین، هنگام برش لیزری، ارتفاع نازل معمولاً به حداقل میرسد، معمولاً 0.5 تا 2.0 میلیمتر.
① جنبههای لیزر
الف) افزایش قدرت لیزر. توسعه لیزرهای قدرتمندتر، راهی مستقیم و مؤثر برای افزایش ضخامت برش است.
ب. پردازش پالسی. لیزرهای پالسی توان پیک بسیار بالایی دارند و میتوانند به صفحات فولادی ضخیم نفوذ کنند. با استفاده از فناوری برش لیزر پالسی با فرکانس بالا و پهنای پالس باریک، میتوان صفحات فولادی ضخیم را بدون افزایش توان لیزر برش داد و اندازه برش کوچکتر از برش لیزر پیوسته است.
ج. از لیزرهای جدید استفاده کنید
② سیستم نوری
الف) سیستم نوری تطبیقی. تفاوت این روش با برش لیزری سنتی این است که نیازی به قرار دادن فوکوس در زیر سطح برش ندارد. هنگامی که موقعیت فوکوس چند میلیمتر در امتداد جهت ضخامت ورق فولادی به بالا و پایین نوسان میکند، فاصله کانونی در سیستم نوری تطبیقی با تغییر موقعیت فوکوس تغییر میکند. تغییرات بالا و پایین در فاصله کانونی با حرکت نسبی بین لیزر و قطعه کار همزمان میشود و باعث میشود 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 میکند، میتواند برشهای با کیفیتی ایجاد کند. عیب این روش این است که عمق برش محدود است و عموماً بیش از 30 میلیمتر نیست.
ب. فناوری برش دو کانونی. از یک لنز مخصوص برای متمرکز کردن پرتو دو بار در قسمتهای مختلف استفاده میشود. همانطور که در شکل ۴.۵۸ نشان داده شده است، D قطر قسمت مرکزی لنز و قطر قسمت لبه لنز است. شعاع انحنای مرکز لنز بزرگتر از ناحیه اطراف است و یک کانون دوگانه تشکیل میدهد. در طول فرآیند برش، کانون بالایی روی سطح بالایی قطعه کار و کانون پایینی نزدیک سطح پایینی قطعه کار قرار دارد. این فناوری ویژه برش لیزری با کانون دوگانه مزایای زیادی دارد. برای برش فولاد نرم، این فناوری نه تنها میتواند پرتو لیزر با شدت بالا را روی سطح بالایی فلز حفظ کند تا شرایط لازم برای احتراق ماده را برآورده کند، بلکه میتواند پرتو لیزر با شدت بالا را در نزدیکی سطح پایینی فلز نیز حفظ کند تا الزامات احتراق را برآورده کند. نیاز به ایجاد برشهای تمیز در کل محدوده ضخامت مواد. این فناوری محدوده پارامترها را برای دستیابی به برشهای با کیفیت بالا گسترش میدهد. به عنوان مثال، با استفاده از CO2 3 کیلوواتی. با لیزر، ضخامت برش معمولی فقط میتواند به ۱۵ تا ۲۰ میلیمتر برسد، در حالی که ضخامت برش با استفاده از فناوری برش با فوکوس دوگانه میتواند به ۳۰ تا ۴۰ میلیمتر برسد.
③ نازل و جریان هوای کمکی
نازل را به طور معقول طراحی کنید تا ویژگیهای میدان جریان هوا بهبود یابد. قطر دیواره داخلی نازل مافوق صوت ابتدا کوچک و سپس منبسط میشود که میتواند جریان هوای مافوق صوت را در خروجی ایجاد کند. فشار هوای ورودی میتواند بدون ایجاد امواج ضربهای بسیار بالا باشد. هنگام استفاده از نازل مافوق صوت برای برش لیزری، کیفیت برش نیز ایدهآل 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.
زمان ارسال: ۱۸ ژوئیه ۲۰۲۴
