Różne metody cięcia laserowej maszyny do cięcia

Cięcie laserowe to bezkontaktowa metoda obróbki o wysokiej energii i dobrej kontroli gęstości. Plamka laserowa o dużej gęstości energii powstaje po skupieniu wiązki laserowej, która ma wiele cech podczas cięcia. Istnieją cztery różne sposoby cięcia laserowego w celu radzenia sobie z różnymi sytuacjami.

1. Cięcie w stopie 

W cięciu laserowym stopiony materiał jest wyrzucany za pomocą strumienia powietrza po miejscowym stopieniu przedmiotu obrabianego. Ponieważ przenoszenie materiału następuje tylko w stanie ciekłym, proces ten nazywa się cięciem laserowym.
Wiązka lasera z obojętnym gazem tnącym o wysokiej czystości sprawia, że ​​stopiony materiał opuszcza szczelinę, podczas gdy sam gaz nie bierze udziału w cięciu. Cięcie laserowe może uzyskać wyższą prędkość cięcia niż cięcie zgazowane. Energia wymagana do zgazowania jest zwykle wyższa niż energia wymagana do stopienia materiału. W cięciu laserowym wiązka lasera jest tylko częściowo pochłaniana. Maksymalna prędkość cięcia wzrasta wraz ze wzrostem mocy lasera, a maleje niemal odwrotnie 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 przy cięciu laserowym można uzyskać nacięcia nieutleniające. W przypadku materiałów stalowych gęstość mocy lasera wynosi od 104 W/cm2 do 105 W/cm2.

2. Cięcie waporyzacyjne

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

Aby zapobiec kondensacji pary materiału na ścianie szczeliny, grubość materiału nie może być znacznie większa niż średnica wiązki laserowej. Proces ten nadaje się zatem tylko do zastosowań, w których należy unikać eliminacji stopionych materiałów. W rzeczywistości proces ten jest stosowany tylko w bardzo małym zakresie stosowania stopów na bazie żelaza.

Procesu tego nie można stosować do materiałów takich jak drewno i niektóre materiały ceramiczne, które nie są w stanie stopionym i prawdopodobnie nie pozwolą na ponowne połączenie par materiału. Ponadto materiały te zwykle muszą uzyskać grubsze cięcie. W cięciu laserowym zgazowanie optymalne ogniskowanie wiązki zależy od grubości materiału i jakości wiązki. Moc lasera i ciepło waporyzacji mają tylko pewien wpływ na optymalne położenie ogniska. Maksymalna prędkość cięcia jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury zgazowania materiału, gdy grubość płyty jest ustalona. Wymagana gęstość mocy lasera jest większa niż 108W/cm2 i zależy od materiału, głębokości cięcia i pozycji skupienia wiązki. W przypadku określonej grubości blachy, przy założeniu wystarczającej mocy lasera, maksymalna prędkość cięcia jest ograniczona prędkością strumienia gazu.

3.Kontrolowane cięcie złamań

W przypadku materiałów kruchych, które łatwo ulegają uszkodzeniu pod wpływem ciepła, szybkie i kontrolowane cięcie za pomocą ogrzewania wiązką lasera nazywa się kontrolowanym cięciem szczelinowym. 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, co prowadzi do powstawania pęknięć w materiale. Dopóki utrzymywany jest równomierny gradient nagrzewania, wiązka lasera może kierować powstawaniem pęknięć w dowolnym kierunku.

4. Cięcie topieniem oksydacyjnym (cięcie płomieniem laserowym)

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

Z powodu tego efektu szybkość cięcia stali konstrukcyjnej o tej samej grubości może być wyższa niż w przypadku cięcia topionego. Z drugiej strony jakość nacięcia może być gorsza niż w przypadku cięcia stopionego materiału. W rzeczywistości spowoduje to szersze szczeliny, wyraźną chropowatość, zwiększoną strefę wpływu ciepła i gorszą jakość krawędzi. Cięcie laserowe płomieniem nie sprawdza się przy obróbce precyzyjnych modeli i ostrych narożników (istnieje niebezpieczeństwo spalenia ostrych narożników). Lasery pracujące w trybie impulsowym mogą służyć do ograniczania efektów termicznych, a moc lasera określa prędkość cięcia. W przypadku określonej mocy lasera czynnikiem ograniczającym jest dopływ tlenu oraz przewodność cieplna materiału.


Czas publikacji: 21 grudnia-2020