Lézervágás és feldolgozórendszere

Lézervágásalkalmazás

A gyors axiális áramlású CO2 lézereket többnyire fémanyagok lézervágására használják, főként jó nyalábminőségük miatt. Bár a legtöbb fém fényvisszaverő képessége a CO2 lézersugarakkal szemben meglehetősen magas, a fémfelület fényvisszaverő képessége szobahőmérsékleten a hőmérséklet és az oxidációs fok növekedésével növekszik. Ha a fémfelület megsérül, a fém fényvisszaverő képessége közel 1-hez közelít. Fémlézeres vágáshoz nagyobb átlagos teljesítmény szükséges, és csak a nagy teljesítményű CO2 lézerek rendelkeznek ezzel az állapottal.

1. Acélanyagok lézervágása

1.1 Folyamatos CO2 lézervágás A folyamatos CO2 lézervágás fő folyamatparaméterei közé tartozik a lézer teljesítménye, a segédgáz típusa és nyomása, a vágási sebesség, a fókuszpozíció, a fókuszmélység és a fúvóka magassága.

(1) Lézerteljesítmény A lézerteljesítmény nagy hatással van a vágási vastagságra, a vágási sebességre és a bemetszés szélességére. Ha más paraméterek állandóak, a vágási sebesség a vágólap vastagságának növekedésével csökken, a lézerteljesítmény növekedésével pedig növekszik. Más szóval, minél nagyobb a lézerteljesítmény, annál vastagabb a vágható lemez, annál gyorsabb a vágási sebesség, és annál valamivel nagyobb a bemetszés szélessége.

(2) Segédgáz típusa és nyomása Alacsony széntartalmú acél vágásakor CO2-t használnak segédgázként a vas-oxigén égés reakció hőjének felhasználására a vágási folyamat elősegítése érdekében. A vágási sebesség magas, a bemetszés minősége jó, különösen a ragadós salak nélküli bemetszés érhető el. Rozsdamentes acél vágásakor CO2-t használnak. A salak könnyen tapad a bemetszés alsó részéhez. Gyakran CO2 + N2 keverékgázt vagy kétrétegű gázáramlást alkalmaznak. A segédgáz nyomása jelentős hatással van a vágási hatásra. A gáznyomás megfelelő növelésével növelhető a vágási sebesség ragadós salak nélkül a gázáramlási lendület növekedése és a salakleválasztási kapacitás javulása miatt. Ha azonban a nyomás túl magas, a vágott felület érdessé válik. Az oxigénnyomás hatását a bemetszés felületének átlagos érdességére az alábbi ábra mutatja.

A testnyomás a lemezvastagságtól is függ. Alacsony széntartalmú acél 1 kW-os CO2 lézerrel történő vágásakor az oxigénnyomás és a lemezvastagság közötti összefüggést az alábbi ábra mutatja.

(3) Vágási sebesség A vágási sebesség jelentős hatással van a vágási minőségre. Bizonyos lézerteljesítmény-feltételek mellett alacsony széntartalmú acél vágásakor a jó vágási sebességhez felső és alsó kritikus értékek tartoznak. Ha a vágási sebesség magasabb vagy alacsonyabb a kritikus értéknél, salak tapadhat. Alacsony vágási sebesség esetén az oxidációs reakcióhő hatóideje a vágóélen meghosszabbodik, a vágás szélessége megnő, és a vágási felület érdessé válik. A vágási sebesség növekedésével a bemetszés fokozatosan szűkül, amíg a felső bemetszés szélessége megegyezik a folt átmérőjével. Ekkor a bemetszés enyhén ék alakú, felül széles, alul keskeny. A vágási sebesség további növekedésével a felső bemetszés szélessége tovább csökken, de a bemetszés alsó része viszonylag szélesebbé válik, és fordított ék alakúvá válik.

(5)Fókuszmélység

A fókuszmélység bizonyos hatással van a vágási felület minőségére és a vágási sebességre. Viszonylag nagy acéllemezek vágásakor nagy fókuszmélységű sugarat kell használni, vékony lemezek vágásakor pedig kis fókuszmélységűt.

(6) Fúvóka magassága

A fúvóka magassága a segédgáz fúvóka végfelülete és a munkadarab felső felülete közötti távolságot jelenti. A fúvóka magassága nagy, és a kifújt segédlégáram lendülete könnyen ingadozik, ami befolyásolja a vágási minőséget és a sebességet. Ezért lézervágáskor a fúvóka magasságát általában minimálisra csökkentik, általában 0,5 ~ 2,0 mm-re.

① Lézeres vonatkozások

a. A lézerteljesítmény növelése. Az erősebb lézerek fejlesztése közvetlen és hatékony módja a vágási vastagság növelésének.

b. Impulzusfeldolgozás. Az impulzuslézerek nagyon nagy csúcsteljesítménnyel rendelkeznek, és képesek behatolni vastag acéllemezekbe. A nagyfrekvenciás, keskeny impulzusszélességű impulzuslézeres vágási technológia alkalmazásával vastag acéllemezek vághatók a lézerteljesítmény növelése nélkül, és a bemetszés mérete kisebb, mint a folyamatos lézervágásnál.

c. Használjon új lézereket

②Optikai rendszer

a. Adaptív optikai rendszer. A hagyományos lézervágástól való eltérés az, hogy nem kell a fókuszt a vágási felület alá helyezni. Amikor a fókuszpozíció néhány milliméterrel fel-le ingadozik az acéllemez vastagsága mentén, az adaptív optikai rendszer fókusztávolsága a fókuszpozíció eltolódásával együtt változik. A fókusztávolság fel-le változása egybeesik a lézer és a munkadarab közötti relatív mozgással, ami a fókuszpozíció fel-le változását okozza a munkadarab mélysége mentén. Ez a vágási folyamat, amelyben a fókuszpozíció a külső körülményekkel együtt változik, kiváló minőségű vágásokat eredményezhet. A módszer hátránya, hogy a vágási mélység korlátozott, általában legfeljebb 30 mm.

b. Bifokális vágási technológia. Egy speciális lencsét használnak a nyaláb kétszeri fókuszálására különböző részeken. Amint a 4.58. ábrán látható, D a lencse középső részének átmérője, és a lencse szélének átmérője. A lencse közepén a görbületi sugár nagyobb, mint a környező területé, így kettős fókuszt képez. A vágási folyamat során a felső fókusz a munkadarab felső felületén, az alsó fókusz pedig a munkadarab alsó felülete közelében található. Ennek a speciális, kettős fókuszú lézervágási technológiának számos előnye van. Lágyacél vágásakor nemcsak nagy intenzitású lézersugarat tud fenntartani a fém felső felületén, hogy megfeleljen az anyag meggyulladásához szükséges feltételeknek, hanem nagy intenzitású lézersugarat is tud fenntartani a fém alsó felülete közelében, hogy megfeleljen a gyújtási követelményeknek. Az anyagvastagság teljes tartományában tiszta vágások létrehozásának szükségessége. Ez a technológia kibővíti a paraméterek körét a kiváló minőségű vágások eléréséhez. Például egy 3 kW-os CO2... lézerrel a hagyományos vágási vastagság csak 15~20 mm-t érhet el, míg a kettős fókuszú vágási technológiával a vágási vastagság elérheti a 30~40 mm-t.

③Fúvóka és kiegészítő légáramlás

A fúvókát ésszerűen úgy kell megtervezni, hogy javítsa a légáramlási mező jellemzőit. A szuperszonikus fúvóka belső falának átmérője először összezsugorodik, majd kitágul, ami szuperszonikus légáramlást generálhat a kimenetnél. A levegőellátási nyomás nagyon magas lehet lökéshullámok generálása nélkül. Szuperszonikus fúvóka lézervágáshoz történő használata esetén a vágási minőség is ideális. Mivel a szuperszonikus fúvóka vágási nyomása a munkadarab felületén viszonylag stabil, különösen alkalmas vastag acéllemezek lézervágására.