Apibrėžimas
Pjovimas lazeriu yra terminio pjovimo metodas, kurio metu sufokusuotas didelio galingumo lazerio spindulys apšvitina pjaustomą medžiagą, todėl medžiaga greitai įkaista ir pasiekia užsidegimo tašką, o tada išsilydo, abliuoja, išgaruoja ir išgaruoja, suformuodama skyles. Spinduliui judant per medžiagą, skylės didėja, suformuodamos siauresnius plyšius, o tuo pačiu metu išsilydžiusi medžiaga nupučiama aukšto slėgio darbinėmis dujomis, kad būtų užtikrintas lygus ir švarus pjovimas.
Principas
Lazeris naudoja medžiagos sužadinimą spinduliui generuoti. Šis spindulys pasižymi aukšta temperatūra. Susilietęs su medžiaga, jis gali greitai išsilydyti ant medžiagos paviršiaus ir suformuoti skylę. Pjūvis suformuojamas pagal registracijos taško judėjimą. Palyginti su tradiciniu pjovimo metodu, pjovimo metodas turi mažesnį tarpą ir gali sutaupyti didžiąją dalį medžiagos. Tačiau analizė apibrėžiama pagal pjovimo efektą. Lazeriu pjaustoma medžiaga pasižymi patenkinamu pjovimo efektu ir dideliu tikslumu. Tai paveldima. Be lazerio privalumų, jis taip pat neprilygsta įprastiems pjovimo metodams.
Tipai
Lazerinis pjovimas skirstomas į 4 kategorijas: garinimo pjovimas, lydymo pjovimas, deguonies pjovimas, raižymas ir kontroliuojamas lūžis.
1. Pjovimas garinimu lazeriu
Naudojant didelio energijos tankio lazerio spindulį ruošiniui kaitinti, temperatūra greitai pakyla, per labai trumpą laiką pasiekia medžiagos virimo temperatūrą, ir medžiaga pradeda garuoti, sudarydama garus. Šių garų išstūmimo greitis yra labai didelis, o tuo pačiu metu, kai garai išstumiami, medžiagoje susidaro pjūvis. Medžiagų garavimo šiluma paprastai yra labai didelė, todėl lazeriniam garinimui ir pjovimui reikia daug galios ir galios tankio.
Garinimo pjovimas dažniausiai naudojamas itin plonoms metalinėms medžiagoms ir nemetalinėms medžiagoms (pvz., popieriui, audiniui, medienai, plastikui, gumai ir kt.).
2. Lazerinis lydymo pjovimas
Lydymo pjovimo metu metalas išlydomas lazeriu kaitinant, o tada per lazerio spinduliui koaksialinį antgalį purškiamos neoksiduojančios dujos (Ar, He, N ir kt.), o stiprus dujų slėgis išskiria skystą metalą, suformuodamas pjūvį. Lazeriniam lydymo pjovimui nereikia visiškai išgarinti metalo, o reikalinga energija yra tik 1/10 garinimo pjovimo energijos.
Lydymo pjovimas dažniausiai naudojamas medžiagoms, kurios nėra lengvai oksiduojami arba aktyvūs metalai, tokiems kaip nerūdijantis plienas, titanas, aliuminis ir jų lydiniai.
3. Lazerinis deguonies pjovimas
Lazerinio deguonies pjovimo principas yra panašus į oksiacetileno pjovimą. Jame naudojamas lazerio spindulys kaip išankstinio pašildymo šilumos šaltinis ir aktyvios dujos, tokios kaip deguonis, kaip pjovimo dujos. Viena vertus, pučiamos dujos sąveikauja su pjaunamu metalu, sukeldamos oksidacijos reakciją ir išskirdamos didelį oksidacijos šilumos kiekį; kita vertus, išsilydęs oksidas ir lydalas išpučiami iš reakcijos zonos, suformuodami metalo pjūvį. Kadangi oksidacijos reakcija pjovimo procese sukuria daug šilumos, lazeriniam deguonies pjovimui reikalinga energija yra tik 1/2 lydymo pjovimo, o pjovimo greitis yra daug didesnis nei garinimo ir lydymo pjovimo. Lazerinis deguonies pjovimas dažniausiai naudojamas lengvai oksiduojamoms metalinėms medžiagoms, tokioms kaip anglinis plienas, titano plienas ir termiškai apdorotas plienas.
4. Lazerinis įbrėžimas ir kontroliuojamas lūžis
Lazerinis braižymas naudoja didelės energijos tankio lazerį trapios medžiagos paviršiui nuskaityti, kad medžiaga būtų kaitinama, kad išgaruotų mažas griovelis, o tada, veikiant tam tikram slėgiui, trapi medžiaga įtrūktų išilgai mažo griovelio. Braižymui skirti lazeriai paprastai yra Q jungiklio ir CO2 lazeriai.
Lūžių kontrolė – tai lazerinio griovelių gręžimo sukuriamo stataus temperatūros pasiskirstymo panaudojimas, kuris trapioje medžiagoje sukuria vietinį terminį įtempį ir lūžta medžiaga išilgai mažo griovelio.
Savybės
Palyginti su kitais terminio pjovimo metodais, lazerinis pjovimas pasižymi dideliu pjovimo greičiu ir aukšta kokybe. Konkrečiai apibendrinant, tai yra šie aspektai.
1. Gera pjovimo kokybė
Dėl mažo pjovimo ploto, didelio energijos tankio ir greito pjovimo greičio galima pasiekti aukštą pjovimo kokybę.
a. Pjovimo pjūvis siauras, abi plyšio pusės yra lygiagrečios ir statmenos paviršiui, o pjautų dalių matmenų tikslumas gali siekti ±0.05mm.
b. Pjovimo paviršius yra lygus ir švarus, paviršiaus šiurkštumas yra tik dešimtys mikronų, be mechaninio apdorojimo, o dalys gali būti naudojamos tiesiogiai.
c. Po lazerinio pjovimo šilumos paveiktos zonos plotis yra labai mažas, medžiagos charakteristikos šalia plyšio beveik nepakinta, ruošinio deformacija yra maža, pjovimo tikslumas yra didelis, plyšio geometrija yra gera, o plyšio skerspjūvio forma yra taisyklingesnė stačiakampė.
2. Didelis pjovimo efektyvumas
Dėl perdavimo ypatybių lazerinis pjaustytuvas paprastai turi kelis CNC darbastalius, todėl visą pjovimo procesą galima visiškai valdyti CNC. Eksploatacijos metu tereikia pakeisti skaitmeninio valdymo programą, todėl jį galima taikyti įvairių formų detalių pjovimui, tiek dvimatėje, tiek trimatėje erdvėje.
3. Greitas pjovimo greitis
Naudojant lazerį, kurio galia yra 1200W nupjauti 2mm storo mažai anglies turinčio plieno plokštės pjovimo greitis gali siekti 600 cm/min; pjaustant a 5mm Stora polipropileno dervos plokštė, pjovimo greitis gali siekti 1200 cm/min. Medžiagos nereikia tvirtinti ir spausti pjovimo metu, o tai ne tik taupo įrankius, bet ir sutaupo papildomo laiko pakrovimui ir iškrovimui.
4. Nekontaktinis pjovimas
Pjovimo degiklis nesiliečia su ruošiniu, todėl nėra įrankio susidėvėjimo. Apdorojant įvairių formų detales, nereikia keisti „įrankio“, tereikia pakeisti lazerio išėjimo parametrus. Pjovimo procesas yra mažai triukšmingas, mažai vibruoja ir neteršia aplinkos.
5. Yra daug pjovimo medžiagų rūšių
Palyginti su oksiacetileno ir plazminiu pjovimu, lazeriu pjaustomų medžiagų yra daug rūšių, įskaitant metalą, nemetalus, metalo pagrindu pagamintas ir nemetalo pagrindu pagamintas kompozicines medžiagas, odą, medieną ir pluoštą. Tačiau skirtingos medžiagos, dėl skirtingų termofizinių savybių ir skirtingo lazerio sugerties greičio, pasižymi skirtingu pritaikomumu lazeriniam pjovimui.
Programos
Dauguma lazerinių pjaustytuvų yra valdomi CNC programomis arba yra pagaminti kaip pjovimo robotai. Kaip tikslus apdorojimo metodas, lazeriu galima pjauti beveik visas medžiagas, įskaitant dvimatį arba trimatį plonų metalinių plokščių pjovimą.
Automobilių gamybos srityje plačiai naudojama erdvinių kreivių, tokių kaip automobilių viršutiniai langai, pjovimo technologija. Vokietijos „Volkswagen“ įmonė naudoja lazerį, kurio galia 500W pjaustyti sudėtingos formos kėbulo lakštus ir įvairias lenktas detales. Aviacijos ir kosmoso srityje lazerinė technologija naudojama pjaustant specialias aviacijos medžiagas, tokias kaip titano lydiniai, aliuminio lydiniai, nikelio lydiniai, chromo lydiniai, nerūdijantis plienas, berilio oksidas, kompozicinės medžiagos, plastikas, keramika ir kvarcas. Lazeriu pjaustomos aviacijos ir kosmoso detalės apima variklio liepsnos vamzdį, titano lydinio plonasienį korpusą, orlaivio rėmą, titano lydinio apdangalą, sparno santvarą, uodegos sparno plokštę, sraigtasparnio pagrindinį rotorių, erdvėlaivio keraminę šilumos izoliacinę plytelę ir kt.
Lazerinio pjovimo technologija taip pat naudojama nemetalinių medžiagų srityje. Galima pjauti ne tik didelio kietumo ir trapumo medžiagas, tokias kaip silicio nitridas, keramika, kvarcas ir kt., bet ir pjaustyti bei apdoroti lanksčias medžiagas, tokias kaip audinys, popierius, plastikinės plokštės, guma ir kt., pavyzdžiui, pjaustant drabužius lazeriu galima sutaupyti 10–12 % drabužių, o efektyvumą padidinti daugiau nei 3 kartus.
tendencijos
1. Lazerinio pjovimo staklės tęs epochos kūrimo gaminių revoliuciją.
Lazerio šaltinis yra pagrindinė pjaustytuvo sudedamoji dalis ir svarbus rodiklis, lemiantis lazerinio pjaustytuvo tipą ir pjovimo galimybes. Savaime suprantama, kad ateityje lazerinių pjaustytuvų pokyčiai taip pat vyks lazerinių šaltinių srityje. Kaip minėta pirmiau, CO2 lazerio pjovimo staklės Pluošto lazerinio pjaustytuvo naudojimas yra svarbiausia technologinė revoliucija per 40 metų nuo lazerinio pjaustytuvo atsiradimo, atnešusi epochos vertės ekonominę naudą šios srities gamintojams ir naujiems bei seniems vartotojams. Taigi, ar ateityje atsiras naujas šviesos šaltinis, kuris bus pigesnis už pluošto lazerius, turės geresnį našumą, puikesnį spindulio režimą, didesnį elektrooptinį konversijos greitį ar mažesnes bendras sąnaudas? Atsakymas, žinoma, yra „taip“. Tada paklauskite, kokio tipo lazeris? Žinoma, dabar neįmanoma pateikti tikslaus atsakymo. Mokslas ir technologijos kartais stringa, kartais tūkstančius mylių per dieną.
2. Didelės galios pluošto lazeris taps pagrindine jėga lazerinio pjovimo rinkoje.
Šiais laikais įvairaus galingumo optinio pluošto pjovimo staklės smarkiai išsivystė. Tačiau kur ateityje bus pagrindinė lazerinio pjovimo staklių galia? Nors kiekvieno galingumo diapazono staklės turi savo paskirtį, lazerių šeima, prasidėjusi nuo didelio galingumo optinio pluošto lazerių ir sukėlusi pasaulinę lazerių technologijų revoliuciją, didesnę galią, didesnį tikslumą ir didesnį pjovimo pajėgumą laiko viena iš svarbių optinio pluošto lazerinio pjaustytuvo plėtros krypčių. STYLECNC neseniai pristatė 15KW itin didelės spartos pluošto lazeris pjovimo mašina, pasiekusi precedento neturintį proveržį pjovimo greičio ir pjovimo storio srityse, patraukė pramonės dėmesį. Ar tai atspindi būsimą lazerinių pjaustytuvų plėtros tendenciją? Verta laukti pramonės ekspertų, mokslininkų ir naudotojų draugų. Be to, galime būti tikri, kad artimiausiu metu daugelis vietinių ir užsienio pluošto lazerinių pjaustytuvų gamintojų susidurs su aršia rinkos konkurencija. Tik įmonės, pasižyminčios puikia produktų kokybe, nuolat skiriančios dėmesio moksliniams tyrimams ir plėtrai bei įvaldžiusios pagrindines konkurencingas technologijas, gali tai padaryti ir būti nenugalimos.
3. Artėja intelekto era.
Ar tai būtų „Pramonė 4.0“ Vokietijoje, ar išmanioji gamyba Kinijoje, ketvirtoji pramonės revoliucija pramonės srityje artėja. Kaip didelio tikslumo CNC lazerio pjovimo staklės, lazerinis pjaustytuvas tikrai neatsiliks nuo laiko ir žengs kartu su technologijomis. Lazerinio pjaustytuvo automatizavimo plėtra labai pagerino lakštinio metalo dirbtuvių gamybos pajėgumus ir automatizavimo lygį.
Ateityje, remiantis tuo, tinklų technologijų, ryšių technologijų, kompiuterių programinės įrangos technologijų ir kitose srityse bręsta išmaniosios lazerinių pjaustytuvų gamybos era. Numatoma, kad kaip tikslaus lakštinio metalo ruošinio priemonė, ji neišvengiamai naudos savo tinklo ryšio galimybes, kad galėtų bendrauti su gamyklos lakštų išvyniojimo linija, lenkimo staklėmis, CNC perforavimo staklėmis, suvirinimo (kniedinimo) jungčių įrenginiu, šratinio valymo ir dengimo linija. Kita įranga, integruota į vieningą gamybos planą, užduočių ir vertinimo valdymo sistemą, tapo svarbia lakštinio metalo dirbtuvių valdymo sistemos dalimi. Dėl to lazerių gamintojai palaipsniui transformuosis į lakštinio metalo gamybos rangovus.
