Xem lại nguyên lý và ưu điểm của máy cắt laser

Máy cắt laser được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực giảng dạy, quân sự và công nghiệp vì chất lượng cắt cao và hiệu quả cắt cao. Máy cắt laser có thể cắt kim loại và phi kim loại, và máy cắt laser siêu năng lượng của Han chủ yếu được sử dụng để cắt vật liệu kim loại, vậy nguyên lý của máy cắt laser là gì?

Nguyên lý máy cắt laser - giới thiệu

Công nghệ máy cắt laser sử dụng năng lượng giải phóng khi tia laser chiếu vào bề mặt tấm kim loại. Tấm kim loại nóng chảy và xỉ bị thổi bay bằng khí. Do năng lượng laser tập trung nên chỉ một lượng nhiệt nhỏ được truyền đến các phần khác của tấm kim loại, dẫn đến ít hoặc không bị biến dạng. Các khoảng trống có hình dạng phức tạp có thể được cắt rất chính xác bằng tia laser và các khoảng trống đã cắt không cần xử lý thêm.

Nguồn laser thường sử dụng chùm tia laser carbon dioxide với công suất hoạt động 500-5000 watt. Mức năng lượng này thấp hơn so với yêu cầu của nhiều lò sưởi điện trong nước. Chùm tia laze được hội tụ trong một khu vực nhỏ thông qua một thấu kính và một gương phản xạ. Nồng độ năng lượng cao gây ra hiện tượng nóng cục bộ nhanh chóng làm nóng chảy tấm kim loại.

Thép không gỉ dưới 16 mm có thể được cắt bằng thiết bị cắt laser và thép không gỉ có độ dày 8-10 mm có thể được cắt bằng cách thêm oxy vào chùm tia laser, nhưng một màng oxit mỏng sẽ được hình thành trên bề mặt cắt sau khi cắt oxy. Độ dày cắt tối đa có thể tăng lên 16mm, nhưng sai số kích thước của các bộ phận cắt lớn.

Là một công nghệ laser công nghệ cao, kể từ khi thành lập, nó đã phát triển các sản phẩm laser phù hợp với nhiều ngành công nghiệp theo nhu cầu xã hội khác nhau, chẳng hạn như máy in laser, máy làm đẹp bằng laser, máy cắt laser CNC, máy cắt laser và các sản phẩm khác . Do ngành công nghiệp laser trong nước ra đời muộn nên đã tụt hậu so với một số nước phát triển trong nghiên cứu và phát triển công nghệ. Hiện tại, các nhà sản xuất sản phẩm laser trong nước sản xuất các sản phẩm laser, Một số phụ tùng thay thế chính như ống laser, động cơ truyền động, điện kế và thấu kính tiêu cự vẫn được nhập khẩu. Điều này đã làm tăng chi phí và tăng gánh nặng cho người tiêu dùng.

Trong những năm gần đây, với sự tiến bộ của công nghệ laser trong nước, việc R&D và sản xuất máy hoàn chỉnh và một số bộ phận đã dần tiến gần hơn đến các sản phẩm tiên tiến của nước ngoài. Ở một số khía cạnh, nó thậm chí còn tốt hơn các sản phẩm nước ngoài. Ngoài những ưu điểm trên Jaeger vẫn chiếm lĩnh thị trường trong nước. Tuy nhiên, về độ chính xác và thiết bị xử lý, độ ổn định và độ bền, các sản phẩm tiên tiến của nước ngoài vẫn có lợi thế tuyệt đối.

Nguyên lý hoạt động của máy cắt laser - nguyên lý.

Trong máy cắt laser, công việc chính là ống laser, vì vậy chúng ta cần hiểu về ống laser.

Chúng ta đều biết tầm quan trọng của ống laser trong thiết bị laser. Hãy sử dụng các ống laser phổ biến nhất để đánh giá. ống laze CO2.

Thành phần của ống laser được làm bằng thủy tinh cứng, vì vậy đây là vật liệu dễ vỡ và dễ vỡ. Để hiểu về ống laser CO2, trước tiên chúng ta phải hiểu cấu trúc của ống laser. Các tia laser carbon dioxide như thế này sử dụng cấu trúc ống bọc nhiều lớp và lớp trong cùng là một ống phóng điện. Tuy nhiên, đường kính của ống phóng laser CO2 dày hơn ống laser. Độ dày của ống phóng điện tỷ lệ thuận với phản ứng nhiễu xạ gây ra bởi kích thước của điểm sáng và chiều dài của ống phóng điện cũng liên quan đến công suất đầu ra của ống phóng điện. Quy mô của mẫu.

Trong quá trình hoạt động của máy cắt laser, ống laser sẽ tạo ra một lượng nhiệt lớn, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của máy cắt. Do đó, cần có bộ làm mát bằng nước ở khu vực đặc biệt để làm mát ống laser để đảm bảo máy cắt laser có thể hoạt động bình thường ở nhiệt độ không đổi. Laser 200W có thể sử dụng CW-6200 và công suất làm mát là 5,5 KW. Laser 650W sử dụng CW-7800 và công suất làm mát có thể đạt tới 23KW.

Nguyên lý máy cắt laser - đặc tính cắt.

Ưu điểm của cắt laser: .

Ưu điểm 1 - hiệu quả cao.

Do đặc tính truyền của tia laser, máy cắt laser thường được trang bị nhiều bàn làm việc điều khiển số và toàn bộ quá trình cắt có thể được điều khiển hoàn toàn bằng kỹ thuật số. Trong quá trình hoạt động, chỉ bằng cách thay đổi chương trình NC, nó có thể được áp dụng để cắt các bộ phận có hình dạng khác nhau, có thể thực hiện cả cắt hai chiều và cắt ba chiều.

Ưu điểm 2 - nhanh chóng.

Cắt laser 1200W tấm thép carbon thấp dày 2mm, tốc độ cắt lên tới 600cm/phút. Tốc độ cắt tấm nhựa PP dày 5mm có thể đạt tới 1200cm/phút. Không cần kẹp và cố định vật liệu trong quá trình cắt laser.

Ưu điểm 3 - chất lượng cắt tốt.

1: Khe cắt laser mỏng và hẹp, cả hai mặt của khe song song và vuông góc với bề mặt cắt, và độ chính xác kích thước của phần cắt có thể đạt tới± 0,05mm.

2： Bề mặt cắt mịn và đẹp, độ nhám bề mặt chỉ vài chục micron. Ngay cả cắt laser cũng có thể được sử dụng làm quy trình cuối cùng và các bộ phận có thể được sử dụng trực tiếp mà không cần xử lý.

3： Sau khi vật liệu được cắt bằng laser, chiều rộng của vùng ảnh hưởng nhiệt rất nhỏ và hiệu suất của vật liệu gần khe gần như không bị ảnh hưởng, biến dạng phôi nhỏ, độ chính xác cắt cao, hình dạng hình học của vật liệu. khe là tốt, và hình dạng mặt cắt ngang của khe là tương đối trơn tru. Hình chữ nhật thông thường. So sánh các phương pháp cắt laser, cắt oxyacetylene và cắt plasma được thể hiện trong Bảng 1. Vật liệu cắt là thép tấm carbon thấp dày 6,2 mm.

Ưu điểm IV - cắt không tiếp xúc.

Trong quá trình cắt laser, không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa mỏ hàn và phôi, và không có sự mài mòn của dụng cụ. Để xử lý các bộ phận có hình dạng khác nhau, không cần thiết phải thay đổi "công cụ", mà chỉ cần thay đổi các thông số đầu ra của tia laser. Quá trình cắt laser có tiếng ồn thấp, độ rung nhỏ và ô nhiễm nhỏ.

Ưu điểm 5 - có thể cắt được nhiều vật liệu.

So với cắt oxyacetylene và cắt plasma, cắt laser có nhiều loại vật liệu, bao gồm kim loại, phi kim loại, ma trận kim loại và vật liệu composite ma trận phi kim loại, da, gỗ và sợi, v.v.

Nguyên lý máy cắt laser - phương pháp cắt.

Cắt tùy chỉnh.

Điều này có nghĩa là việc loại bỏ vật liệu được xử lý chủ yếu được thực hiện bằng cách làm bay hơi vật liệu.

Trong quá trình cắt hóa hơi, nhiệt độ của bề mặt phôi tăng nhanh đến nhiệt độ hóa hơi dưới tác động của chùm tia laser hội tụ, và một số lượng lớn vật liệu bốc hơi, và hơi nước áp suất cao hình thành được phun ra ngoài với tốc độ siêu âm. Đồng thời, một "lỗ hổng" được hình thành trong vùng tác động của laser và chùm tia laser được phản xạ nhiều lần trong lỗ, do đó khả năng hấp thụ của vật liệu đối với tia laser tăng nhanh.

Trong quá trình phun hơi nước áp suất cao ở tốc độ cao, sự tan chảy trong khe được thổi ra khỏi khe cùng một lúc cho đến khi phôi bị cắt. Quá trình cắt hóa hơi nội tại chủ yếu được thực hiện bằng cách làm bay hơi vật liệu, do đó, yêu cầu về mật độ năng lượng rất cao, thường đạt hơn 108 watt trên mỗi cm vuông.

Cắt bay hơi là một phương pháp phổ biến để cắt laser một số vật liệu có điểm bắt lửa thấp (như gỗ, carbon và một số chất dẻo) và vật liệu chịu lửa (như gốm sứ). Cắt bay hơi cũng thường được sử dụng khi cắt vật liệu bằng laser xung.

II Phản ứng cắt nóng chảy

Trong quá trình cắt nóng chảy, nếu luồng không khí phụ trợ không chỉ thổi bay vật liệu nóng chảy trong đường cắt mà còn có thể phản ứng với phôi để thay đổi nhiệt, do đó thêm một nguồn nhiệt khác vào quá trình cắt, quá trình cắt như vậy được gọi là phản ứng cắt tan chảy. Nói chung, khí có thể phản ứng với phôi là oxy hoặc hỗn hợp có chứa oxy.

Khi nhiệt độ bề mặt của phôi đạt đến nhiệt độ điểm đánh lửa, phản ứng tỏa nhiệt đốt cháy mạnh sẽ xảy ra, điều này có thể cải thiện đáng kể khả năng cắt laser. Đối với thép carbon thấp và thép không gỉ, năng lượng được cung cấp bởi phản ứng tỏa nhiệt đốt cháy là 60%. Đối với các kim loại hoạt động như titan, năng lượng được cung cấp bởi quá trình đốt cháy là khoảng 90%.

Do đó, so với cắt hóa hơi bằng laser và cắt nóng chảy nói chung, cắt nóng chảy phản ứng đòi hỏi mật độ năng lượng laser ít hơn, chỉ bằng 1/20 so với cắt hóa hơi và 1/2 so với cắt nóng chảy. Tuy nhiên, trong quá trình nóng chảy và cắt phản ứng, phản ứng đốt cháy bên trong sẽ gây ra một số thay đổi hóa học trên bề mặt vật liệu, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của phôi.

Ⅲ cắt nóng chảy

Trong quá trình cắt laser, nếu thêm một hệ thống thổi phụ trợ đồng trục với chùm tia laser, việc loại bỏ các chất nóng chảy trong quá trình cắt không chỉ phụ thuộc vào sự hóa hơi của vật liệu mà chủ yếu phụ thuộc vào hiệu ứng thổi của cao. -Tốc độ luồng không khí phụ trợ để liên tục thổi các chất nóng chảy ra khỏi đường cắt, quá trình cắt như vậy được gọi là cắt nóng chảy.

Trong quá trình nấu chảy và cắt, nhiệt độ phôi không còn cần phải được làm nóng trên nhiệt độ hóa hơi, do đó mật độ năng lượng laser cần thiết có thể giảm đáng kể. Theo tỷ lệ nhiệt ẩn của quá trình nóng chảy và hóa hơi vật liệu, công suất laser cần thiết để làm nóng chảy và cắt chỉ bằng 1/10 so với phương pháp cắt hóa hơi.

Ⅳ viết nguệch ngoạc bằng laze

Phương pháp này được sử dụng chủ yếu cho: vật liệu bán dẫn; Một chùm tia laser có mật độ năng lượng cao được sử dụng để vẽ một rãnh nông trên bề mặt phôi vật liệu bán dẫn. Do rãnh này làm yếu lực liên kết của vật liệu bán dẫn nên nó có thể bị phá vỡ bằng các phương pháp cơ học hoặc rung động. Chất lượng của việc viết nguệch ngoạc bằng laser được đo bằng kích thước của các mảnh vụn trên bề mặt và vùng ảnh hưởng nhiệt.

Ⅴ cắt nguội

Đây là một phương pháp xử lý mới, được đề xuất với sự xuất hiện của laser excimer công suất cao trong dải tử ngoại trong những năm gần đây. Nguyên tắc cơ bản của nó: năng lượng của các photon tia cực tím tương tự như năng lượng liên kết của nhiều vật liệu hữu cơ. Sử dụng các photon năng lượng cao như vậy để đánh vào liên kết ràng buộc của vật liệu hữu cơ và phá vỡ nó. Để đạt được mục đích cắt. Công nghệ mới này có triển vọng ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là trong ngành công nghiệp điện tử.

Ⅵ cắt ứng suất nhiệt

Dưới sự đốt nóng của chùm tia laze, các vật liệu giòn dễ tạo ra ứng suất lớn trên bề mặt của chúng, có thể gây đứt gãy thông qua các điểm ứng suất được nung nóng bằng laze một cách gọn gàng và nhanh chóng. Quá trình cắt như vậy được gọi là cắt ứng suất nhiệt bằng laser. Cơ chế cắt ứng suất nhiệt là chùm tia laser làm nóng một khu vực nhất định của vật liệu giòn để tạo ra gradient nhiệt độ rõ ràng.

Sự giãn nở sẽ xảy ra khi nhiệt độ bề mặt của phôi cao, trong khi nhiệt độ thấp hơn của lớp bên trong phôi sẽ cản trở sự giãn nở, dẫn đến ứng suất kéo trên bề mặt phôi và ứng suất đùn xuyên tâm ở lớp bên trong. Khi hai ứng suất này vượt quá giới hạn bền đứt của bản thân chi tiết gia công. Các vết nứt sẽ xuất hiện trên phôi. Làm cho phôi bị gãy dọc theo vết nứt. Tốc độ cắt ứng suất nhiệt là m/s. Phương pháp cắt này phù hợp để cắt thủy tinh, gốm sứ và các vật liệu khác.

Tóm lại: Máy cắt laser là công nghệ cắt sử dụng đặc tính tia laser và thấu kính hội tụ để tập trung năng lượng làm nóng chảy hoặc hóa hơi bề mặt vật liệu. Nó có thể đạt được những ưu điểm về chất lượng cắt tốt, tốc độ nhanh, nhiều vật liệu cắt, hiệu quả cao, v.v.