Laserlõikamismasin on laseri kiirgav laserkiir, mis fokusseeritakse läbi optilise ahela süsteemi suure võimsustihedusega laserkiireks. Laserikiir kiiritab tooriku pinda, mille tulemusel toorik jõuab sulamis- või keemistemperatuurini, samal ajal kui kiirega koaksiaalne kõrgsurvegaas puhub ära sula- või aurustunud metalli. Kui tala liigub töödeldava detaili asendi suhtes, tekitab see lõpuks materjali sisse pilu, mille tulemuseks on lõikamine. Laserlõikamine on traditsioonilise mehaanilise noa asemel nähtamatu kiir, suure täpsusega, kiire lõikamine, mitte ainult lõikemustri piirangutega, automaatne pesastamine materjalide säästmiseks, sujuv lõikamine, madalad töötlemiskulud ja muud omadused. Järgmine probleem üksikasjalike teadmiste mõistmiseks.
Esiteks laserlõikusmasina põhimõte
Laser on teatud tüüpi valgus, nagu ka muu loomulik valgus, mis tekib aatomi (molekulaarse või ioonse jne) hüppe kaudu. Kuid see erineb tavalisest valgusest, et laser ainult alguses väga lühikese aja jooksul sõltub spontaansest kiirgusest ja seejärel määrab protsessi täielikult kiirguse ergastus, nii et laseril on väga puhas värv, peaaegu puudub suuna hajumine. , väga kõrge valgustugevus ja kõrge koherentsus.
Laserlõikamine teostatakse laseri fokuseerimisel tekkiva suure võimsustiheduse energia rakendamisega. Arvuti juhtimisel tühjendatakse laser impulssidega, et väljastada kõrgsagedusliku impulsslaservalguse kontrollitud kordus, mis moodustab teatud sageduse, kindla impulsi laiuse, impulss-laserkiire läbi optilise tee. juhtivuse ja peegelduse ning fookusläätsede rühma kaudu, mis keskendub töödeldava objekti pinnale, moodustades peene, suure energiatihedusega täpi, paikneb fookuspunkt töödeldava pinna läheduses kuni hetkelise kõrge temperatuurini. töödeldava sulatamine või aurustamine Töödeldav materjal sulab või aurustub kõrgel temperatuuril hetkega. Iga suure energiaga laserimpulss pritsib objekti pinnale koheselt pisikese augu. Arvuti juhtimisel stantseeritakse lasertöötluspea ja töödeldav materjal pideva suhtelise liikumisega vastavalt eeljoonistatud mustrile, nii et objekt töödeldakse soovitud kuju.
Lõikeõmbluse protsessi parameetreid (lõikekiirus, laseri võimsus, gaasirõhk jne) ja liikumise trajektoori juhib CNC-süsteem, lõikeõmbluse räbu puhub ära teatud abigaasi rõhk.
Teiseks, laserlõikusmasina põhiprotsess
1, aurustamine lõikamine
Laseri aurustuslõikamise protsessis tõuseb materjali pinnatemperatuur keemistemperatuurini kiirus on nii kiire, piisavalt sulamisest põhjustatud soojusjuhtivuse vältimiseks, mistõttu osa auruks aurustatud materjalist kaob, osa materjalist pilu põhjast väljapaiskuv aine lendas abigaasivooluga minema. Sel juhul on vaja väga suurt laservõimsust.
Selleks, et vältida materjali aurude kondenseerumist pilu seintele, ei tohi materjali paksus oluliselt ületada laserkiire läbimõõtu. Seetõttu sobib see protsess ainult rakendusteks, kus tuleb vältida sulamaterjali eemaldamist. Seda protsessi kasutatakse rauapõhiste sulamitega praktiliselt ainult väga vähestes rakendustes.
Protsessi ei saa kasutada selliste materjalide puhul nagu puit ja teatud keraamika, mis ei ole sulas olekus ja mis seetõttu materjaliaurudega uuesti kondenseeruvad. Lisaks tuleb need materjalid tavaliselt lõigata palju paksema lõheni. Laseri aurustuslõikamisel sõltub kiire optimaalne fookus materjali paksusest ja kiire kvaliteedist. Laseri võimsus ja aurustumissoojus mõjutavad optimaalset fookusasendit vaid teatud määral. Maksimaalne lõikekiirus on pöördvõrdeline materjali aurustumistemperatuuriga antud plaadi paksuse korral. Vajalik laseri võimsustihedus on suurem kui 108 W/cm2 ja sõltub materjalist, lõikesügavusest ja kiire fookusasendist. Teatud plaadi paksuse korral, eeldades piisavat laservõimsust, piirab maksimaalset lõikekiirust gaasijoa kiirus.
2, sulatuslõikamine
Lasersulatuslõikamisel töödeldav detail sulatatakse osaliselt ja seejärel väljutatakse sulanud materjal gaasijoa abil. Kuna materjali ülekandmine toimub ainult vedelas olekus, nimetatakse seda protsessi lasersulatuslõikamiseks.
Laserkiir on ühendatud kõrge puhtusastmega inertse lõikegaasiga, et juhtida sulamaterjal lõikest eemale, ilma et gaas ise lõikamises osaleks. Laserfusioonlõikamine võimaldab suuremat lõikekiirust kui gaasistamine. Gaasistamiseks kuluv energia on tavaliselt suurem kui materjali sulatamiseks kuluv energia. Lasersulatuslõikamisel neeldub laserkiir ainult osaliselt. Maksimaalne lõikekiirus suureneb laseri võimsuse suurenedes ja väheneb peaaegu pöördvõrdeliselt plaadi paksuse ja materjali sulamistemperatuuri suurenemisega. Teatud laservõimsuse puhul on piiravad tegurid lõikekoha õhurõhk ja materjali soojusjuhtivus. Lasersulatuslõikamine annab oksüdatsioonivabad lõiked raudmaterjalidele ja titaanile. Toodab terasmaterjalide puhul sulamist, kuid laseri võimsustihedust vähem kui gaasistamine, vahemikus 104 W/cm2 ~ 105 W/cm2.
3, oksüdatsioonisulatuslõikamine
Sulatuslõikamisel kasutatakse tavaliselt inertgaasi, kui see asendatakse hapniku või muude aktiivsete gaasidega, siis laserkiire kiiritamisel olev materjal süttib ja hapniku intensiivne keemiline reaktsioon tekitab teise soojusallika, nii et materjali kuumutatakse veelgi, mida nimetatakse oksüdatsioonisulatuslõikamiseks. .
Tänu sellele efektile on selle meetodiga saadud lõikekiirus suurem kui sama paksusega konstruktsiooniterase sulalõikamisel. Teisest küljest võib see meetod anda sulalõikamisega võrreldes halvema kvaliteediga lõike. Tegelikult tekitab see laiema lõhe, märkimisväärse kareduse, suurema kuumuse mõjuala ja halvema servakvaliteedi. Laserleeklõikus ei ole hea täppismudelite ja teravate nurkade töötlemisel (teravate nurkade mahapõlemise oht). Soojusefekte saab piirata kasutades laserit impulssrežiimis, kus laseri võimsus määrab lõikekiiruse. Teatud laservõimsuse korral on piiravateks teguriteks hapnikuvarustus ja materjali soojusjuhtivus.
4. Kontrollitud murdude lõikamine
Haprate materjalide puhul, mida kuumus kergesti kahjustab, nimetatakse kiiret, kontrollitud lõikamist laserkiirega kuumutamisel kontrollitud murdelõikamiseks. Selle lõikamisprotsessi põhielemendid on järgmised: laserkiir soojendab väikest rabeda materjali ala, põhjustades piirkonnas suure termilise gradiendi ja tugeva mehaanilise deformatsiooni, mille tulemusena tekivad materjalis praod. Niikaua kui säilib tasakaalustatud kuumutusgradient, saab laserkiirt juhtida, et tekitada pragusid mis tahes soovitud suunas.
