Różne metody cięcia laserem

Cięcie laserowe jest bezkontaktową metodą przetwarzania o dużej energii i dobrej kontroli gęstości. Plamka lasera o dużej gęstości energii powstaje po zogniskowaniu wiązki lasera, która ma wiele cech podczas cięcia. Istnieją cztery różne sposoby cięcia laserowego, aby poradzić sobie w różnych sytuacjach.

1. cięcie ze stopu 

Podczas cięcia laserowego stopiony materiał jest wyrzucany za pomocą strumienia powietrza po miejscowym stopieniu przedmiotu obrabianego. Ponieważ przenoszenie materiału odbywa się tylko w stanie ciekłym, proces ten nazywany jest cięciem laserowym.
Wiązka lasera z obojętnym gazem tnącym o wysokiej czystości powoduje, że stopiony materiał opuszcza szczelinę, podczas gdy sam gaz nie bierze udziału w cięciu. Cięcie metodą topienia laserowego może uzyskać większą prędkość cięcia niż cięcie gazyfikacyjne. Energia wymagana do zgazowania jest zwykle wyższa niż energia wymagana do stopienia materiału. Podczas cięcia laserowego wiązka lasera jest tylko częściowo pochłaniana. Maksymalna prędkość cięcia rośnie wraz ze wzrostem mocy lasera i maleje prawie odwrotnie wraz ze wzrostem grubości blachy i temperatury topnienia materiału. W przypadku określonej mocy lasera czynnikiem ograniczającym jest ciśnienie powietrza w szczelinie oraz przewodność cieplna materiału. W przypadku materiałów żelaznych i tytanowych cięcie laserowe w stanie stopionym może powodować powstawanie karbów nieutleniających. W przypadku materiałów stalowych gęstość mocy lasera wynosi od 104 w / cm2 do 105 W / cm2.

2. Cięcie parujące

W procesie cięcia laserowego zgazowania prędkość wzrostu temperatury powierzchni materiału do temperatury wrzenia jest tak duża, że ​​można uniknąć topnienia spowodowanego przewodzeniem ciepła, więc niektóre materiały odparowują i znikają, a niektóre są zdmuchiwane z dno szwu tnącego przez pomocniczy przepływ gazu jako wyrzut. W tym przypadku wymagana jest bardzo duża moc lasera.

Aby zapobiec kondensacji pary materiału na ściance szczeliny, grubość materiału nie może być dużo większa niż średnica wiązki laserowej. Dlatego proces ten nadaje się tylko do zastosowań, w których należy unikać usuwania stopionych materiałów. W rzeczywistości proces ten jest stosowany tylko w bardzo niewielkiej dziedzinie stopów na bazie żelaza.

Procesu nie można stosować do materiałów takich jak drewno i niektóre materiały ceramiczne, które nie są w stanie stopionym i jest mało prawdopodobne, aby umożliwiały rekombinację par materiału. Ponadto materiały te zwykle muszą uzyskać grubsze cięcie. W przypadku cięcia metodą zgazowania laserowego optymalne ogniskowanie wiązki zależy od grubości materiału i jakości wiązki. Moc lasera i ciepło parowania mają tylko pewien wpływ na optymalne położenie ogniskowej. Maksymalna prędkość cięcia jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury zgazowania materiału przy ustalonej grubości blachy. Wymagana gęstość mocy lasera jest większa niż 108 W / cm2 i zależy od materiału, głębokości cięcia i położenia ogniska wiązki. W przypadku określonej grubości blachy, przy założeniu wystarczającej mocy lasera, maksymalna prędkość cięcia ograniczona jest prędkością strumienia gazu.

3. kontrolowane cięcie złamań

W przypadku kruchych materiałów, które są łatwe do uszkodzenia przez ciepło, szybkie i kontrolowane cięcie za pomocą ogrzewania wiązką laserową nazywa się cięciem z kontrolowanym pękaniem. Główną treścią tego procesu cięcia jest: wiązka lasera nagrzewa niewielki obszar kruchego materiału, co powoduje duży gradient termiczny i poważne odkształcenia mechaniczne w tym obszarze, prowadzące do powstania pęknięć w materiale. Dopóki utrzymywany jest jednolity gradient nagrzewania, wiązka lasera może kierować powstawaniem pęknięć w dowolnym kierunku.

4.Cięcie topieniem utleniającym (cięcie laserowe)

Generalnie do topienia i cięcia stosuje się gaz obojętny. Jeśli zamiast tego zostanie użyty tlen lub inny aktywny gaz, materiał zostanie zapalony pod wpływem naświetlania wiązką laserową, a inne źródło ciepła zostanie wygenerowane z powodu intensywnej reakcji chemicznej z tlenem w celu dalszego podgrzania materiału, co nazywa się topieniem i cięciem utleniającym .

Z tego powodu prędkość skrawania stali konstrukcyjnej o tej samej grubości może być wyższa niż w przypadku cięcia topliwego. Z drugiej strony jakość cięcia może być gorsza niż w przypadku cięcia stopionego. W rzeczywistości spowoduje to szersze szczeliny, wyraźną szorstkość, zwiększoną strefę wpływu ciepła i gorszą jakość krawędzi. Laserowe cięcie płomieniowe nie sprawdza się w obróbce precyzyjnych modeli i ostrych narożników (istnieje niebezpieczeństwo poparzenia ostrych narożników). Lasery impulsowe mogą być używane do ograniczania efektów termicznych, a moc lasera określa prędkość cięcia. W przypadku określonej mocy lasera czynnikiem ograniczającym jest dopływ tlenu i przewodnictwo cieplne materiału.


Czas postu: Gru-21-2020