1. Принцип и классификация лазерной резки

● Принцип лазерной резки

Сайт лазерная резка Для работы используется сфокусированный луч высокой плотности мощности, так что облучаемый материал быстро плавится, испаряется, аблатируется или воспламеняется, а расплавленный материал сдувается высокоскоростным потоком воздуха, коаксиальным с лучом, тем самым разрезая заготовку.

Когда лазерный луч взаимодействует с материалом, происходит несколько процессов. Интенсивное тепло, генерируемое лазерным лучом, быстро повышает температуру материала, заставляя его плавиться, испаряться или вступать в химическую реакцию. Конкретное взаимодействие зависит от свойств материала, таких как коэффициент поглощения и температура плавления, а также от параметров лазера, таких как плотность мощности и длительность импульса.

Для материалов с низкой температурой плавления, таких как пластмассы, лазерный луч может расплавить материал в процессе резки. Затем расплавленный материал выдувается струей газа, образуя пропил (ширину реза). В случае материалов с более высокой температурой плавления, таких как металлы, лазерный луч испаряет материал напрямую, создавая узкий и точный разрез.

Газовая поддержка обычно используется в лазерной резке для улучшения процесса резки. Газ, например кислород или азот, выдувается через сопло режущей головки на поверхность материала. Газ помогает удалить расплавленный или испаренный материал из зоны реза, охлаждает материал и предотвращает появление заусенцев или окалины. Выбор газа зависит от разрезаемого материала и требуемого качества резки.

Ширина пропила, или ширина реза, определяется несколькими факторами, включая мощность лазера, размер фокусного пятна, толщину материала и скорость резки. Ширину пропила можно контролировать, регулируя эти параметры для достижения необходимой точности резки. Кроме того, при лазерной резке может возникнуть явление, называемое конусностью, когда срез имеет небольшую коническую форму. Угол конусности зависит от свойств материала и параметров лазера и может быть сведен к минимуму путем оптимизации условий резки.

Основы лазерной техники:

Лазер (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) - это устройство, создающее концентрированный пучок когерентного света. Он состоит из трех основных компонентов: активной среды, источника энергии и оптического резонатора. Активная среда, которая может быть твердым телом, жидкостью или газом, излучает фотоны под воздействием источника энергии. Оптический резонатор отражает фотоны туда и обратно через активную среду, усиливая и выравнивая световые волны. Этот процесс приводит к формированию мощного и когерентного лазерного луча.

● Лазерная резка классификация

Существует несколько типов лазеров, используемых в станках лазерной резки, включая CO2-лазеры, Nd:YAG-лазеры и волоконные лазеры. CO2-лазеры являются наиболее распространенным типом и используют смесь углекислого газа, азота и гелия в качестве активной среды. В Nd:YAG-лазерах в качестве активной среды используется твердотельный кристалл, например иттриево-алюминиевый гранат, легированный неодимом. В волоконных лазерах, с другой стороны, в качестве активной среды используется оптическое волокно, легированное редкоземельными элементами. Каждый тип лазера имеет свои уникальные свойства и подходит для определенных задач резки.

1) CO2 лазеры

Обычно используется для резки неметаллических материалов, таких как дерево, пластик, стекло и текстиль. При правильной настройке может также резать металлы, такие как мягкая сталь, нержавеющая сталь и алюминий.

2） Лазерная паровая резка

Заготовка нагревается лазерным лучом с высокой плотностью энергии, температура быстро повышается, температура кипения материала достигается за очень короткое время, и материал начинает испаряться, образуя пар. Эти пары выбрасываются с большой скоростью, и во время выброса паров в материале образуется щель. Теплота парообразования материала обычно велика, поэтому для лазерной газификационной резки требуется большая мощность и плотность мощности.

Лазерная резка испарением часто используется для резки очень тонких металлических и неметаллических материалов.

3） Лазерная резка плавлением

При лазерном плавлении и резке металлический материал расплавляется под действием лазерного нагрева, затем неокисляющий газ распыляется через сопло, соосное с лучом света, и жидкий металл под действием сильного давления газа разряжается, образуя щель. При лазерном плавлении и резке нет необходимости полностью испарять металл, а требуемая энергия составляет всего 1/10 от энергии резки с испарением.

Лазерная резка расплава в основном используется для резки некоторых неокисляемых материалов или активных металлов.

4） Лазерная кислородная резка

Принцип лазерной кислородной резки аналогичен оксиацетиленовой. В качестве источника тепла для предварительного нагрева используется лазер, а в качестве газа для резки - активный газ, например кислород. С одной стороны, нагнетаемый газ воздействует на разрезаемый металл, вызывая реакцию окисления с выделением большого количества тепла окисления; с другой стороны, расплавленный оксид и расплав выдуваются из зоны реакции, образуя щель в металле.

Поскольку реакция окисления в процессе резки выделяет большое количество тепла, энергия, необходимая для лазерной резки окислением, составляет всего 1/2 от резки расплавом, а скорость резки намного больше, чем при лазерной резке испарением и резке плавлением.

Лазерная кислородная резка в основном используется для углеродистой стали, титановой стали и термически обработанных металлических материалов, таких как термообработка.

5） Лазерная нарезка на кубики и контрольное разрушение

Лазерная нарезка кубиками заключается в сканировании поверхности хрупкого материала лазером с высокой плотностью энергии, так что материал испаряется до небольшой канавки под воздействием тепла, а затем прикладывается определенное давление, и хрупкий материал раскалывается в небольшой канавке. Лазеры для лазерного скрайбирования - это, как правило, Q-switched лазеры и CO2 лазеры.

Контроль над разрушением обеспечивается крутым распределением температуры, создаваемым лазерной гравировкой, которая генерирует локальное тепловое напряжение в хрупком материале, вызывая его разрушение.

●Процесс лазерной резки

Процесс лазерной резки включает в себя несколько этапов. Сначала лазерный луч генерируется лазерным источником и направляется через ряд зеркал и линз на режущую головку. Режущая головка содержит фокусирующую оптику, которая концентрирует лазерный луч в пятно небольшого размера. Сфокусированный лазерный луч направляется на разрезаемый материал.

2. Особенности лазерной резки

● Преимущество

1) Хорошее качество резки

Лазерная резка позволяет добиться лучшего качества резки благодаря небольшому лазерному пятну, высокой плотности энергии и высокой скорости резки.

2) Высокая эффективность резки

В связи с передаточными характеристиками лазера, станок лазерной резки, как правило, оснащен несколькими рабочими столами с числовым программным управлением, и весь процесс резки может реализовать числовое управление. При работе достаточно изменить программу ЧПУ, можно применять резку деталей различной формы, можно осуществлять двухмерную резку, а можно реализовать трехмерную резку.

3) Высокая скорость резки

Лазерная резка не требует крепежных материалов, что позволяет экономить крепеж и вспомогательное время на погрузку и разгрузку.

4) Бесконтактная резка

Во время лазерной резки нет контакта между резаком и заготовкой, поэтому не происходит износа инструмента. Для обработки деталей различной формы нет необходимости менять "инструмент", достаточно изменить выходные параметры лазера. Процесс лазерной резки имеет низкий уровень шума, низкую вибрацию и не загрязняет окружающую среду.

● Недостаток

Лазерная резка Из-за ограничения мощности лазера и объема оборудования, лазерная резка может резать только пластины и трубы средней и малой толщины, а скорость резки значительно снижается по мере увеличения толщины заготовки.

Оборудование для лазерной резки стоит дорого и требует единовременных инвестиций.