Ласерско сечење

Ласерско сечење метала је стекло широку популарност у свим индустријама због своје ‌прецизности‌, ‌ефикасности‌, ‌свестраности‌ и ‌економичности{0}. Једна од великих предности је то што може значајно да смањи трошкове алата кроз ‌елиминисање калупа‌, ‌минимизирање отпада материјала‌ и ‌повећавање флексибилности производње‌, а испод је кратка листа предности:

 

 

Карактеристике ласерског сечења различитих металних материјала

 

Алуминијум‌

Дебљина: обично до ‌20 мм‌ са-ласерима са влакнима велике снаге (већа или једнака 6 кВ), танки листови (1–6 мм) постижу најбољи квалитет

Ширина реза‌: ‌0,1–0,3 мм‌, под утицајем рефлективности материјала и помоћног гаса (пожељно је да се азот избегне оксидација) ‌Толеранција‌: ±‌0,05–0,1 мм‌ за танке листове; дебљи материјали (±0,15 мм) због термичке дисторзије.

Квалитетно сечење‌, глатке ивице са минималном шљаком када се користи азот.

Ризик од ‌оксидације‌ уз помоћ кисеоника, што захтева накнадну{0}}обраду.

Фибер ласери нуде прилично мало предности које их чине пожељним опцијама за резање метала за алуминијум:

 

√Висока{0}}густина снаге, фокусирају своју енергију на веома мало место, омогућавајући ефикасно сечење чак и са рефлектујућим материјалима као што је алуминијум.

√Велика брзина сечења, велика снага и одличан квалитет зрака ласера ​​са влакнима омогућавају брзо сечење, повећавајући продуктивност.

√Минимизирана (ХАЗ) зона погођена топлотом{0}}, може произвести мање топлоте од других типова ласера, што резултира чистијим резовима са мање термичке дисторзије.

√Свестраност, може сећи широк спектар алуминијумских дебљина и легура.

 

Разматрања за ласерско сечење алуминијума

 

Постоји неколико веома критичних фактора укључених у звучно ласерско сечење на алуминијумским материјалима, а оператери ће увек узети у обзир следеће аспекте:

 

√Опција помоћног гаса, азот је често пожељнији за сечење алуминијума јер производи резове без оксида-, док се кисеоник често користи за дебље материјале, али може да доведе до оксидоване ивице. Лоша страна азота је цена.

√Тачка фокуса, мудро је испробати положај фокуса у односу на површину материјала пре почетка масовног сечења, а искусан оператер увек покушава да подешавање за позитиван или негативан фокус понекад може побољшати квалитет сечења.

√Брзина сечења, проналажење праве равнотеже између брзине сечења и снаге је кључна јер мала брзина може да генерише превише прекомерног уноса топлоте, док велика брзина можда неће постићи пуну пенетрацију.

√Чистоћа, руковалац ће увек водити рачуна да алуминијумски лимови буду чисти и без уља или загађивача који могу утицати на квалитет резања.

√Управљање топлотом, периодични{0}}интервали хлађења како би се спречило накупљање топлоте које би могло да изазове деформацију материјала.

√Квалитет ивице, оператер ће прилагодити параметре ако примети проблеме као што је формирање шљаке или прекомерно топљење.

 

Проблеми са ласерским сечењем алуминијума

 

 

Постоји неколико главобоља око ласерског сечења алуминијумских материјала који увену његове цеви, листове или плоче, а ако разумете ове препреке, то вам може помоћи да постигнете оптималне резултате док минимизирате трошкове сечења метала.

 

√Рефлективност, то је скоро примарни изазов у ​​ласерском резању алуминијума, јер такође може изазвати повратне рефлексије које оштећују машину. Алуминијум природно рефлектује значајан део ласерског зрака, што може смањити ефикасност сечења и потенцијално оштетити ласерски систем ако се њиме не управља правилно. Ова рефлексивност захтева употребу одређених типова ласера ​​и нивоа снаге да би се обезбедило ефикасно сечење, и због овог проблема, ласер са влакнима је веома популаран избор.

√Топлотна проводљивост, добра топлотна проводљивост чини ласерско сечење прилично изазовним јер материјал брзо расипа топлоту, што може отежати постизање локализованог топљења потребног за прецизне резове. Због тога, добра топлотна проводљивост може да доведе до већих ширина уреза и потенцијалних зона{1}}захваћених топлотом око ивица реза.

√Оксидни слој, танки оксидни слој формиран на алуминијумским површинама обично омета процес ласерског-сечења и има вишу тачку топљења од самог алуминијума, што потенцијално узрокује недоследности у квалитету сечења или захтева додатну снагу за продирање.

√Молекуларна структура, њена савитљива молекуларна структура понекад може да доведе до мање жељеног квалитета ивица, а ивица често има неравнине или показује благи ефекат топљења дуж ивица сечених, па је накнадна{0}} обрада потребна за неке захтевне пројекте.

 

нерђајући челик

 

 

√ Подешавање снаге, у зависности од дебљине и типа материјала од нерђајућег челика, и важно је да ласерски исечен отвор буде коаксијалан са центром млазнице. Популарна опција напајања је назначена на следећи начин:

‌1. Танка плоча (1-3мм), 1000-2000В снаге са заштитом од азота за спречавање термичке деформације

2‌. Средња плоча (10-25мм), препоручује се снага 4000-6000В, а кисеоник се користи за смањење дефеката шљаке

‌3. Extra thick plate (>50мм): 12000В + снага је потребна у комбинацији са технологијом вишеструке перфорације, док се контролише стабилност притиска гаса да би се смањила ситуација конусности.

 

√ Величина млазнице, одређује облик тока гаса који улази у рез, подручје дифузије гаса и брзину протока гаса, чиме утиче на стабилност уклањања и сечења растопа. Проток ваздуха који улази у рез је велики, брзина је велика, а положај радног предмета у протоку ваздуха је правилан, то је јача способност прскања да уклони растопљени материјал. Што је нерђајући челик дебљи, то је већа млазница треба да се користи, што је већа пропорционална поставка вентила, и што је већа брзина протока, може се обезбедити притисак и може се смањити ефекат нормалног пресека. Препоручени пречник млазнице за сечење различитих дебљина нерђајућег челика је следећи:

1. 1 мм, φ1,0 мм

2. 2-3 мм, φ1,5 мм

3. 3-5 мм, φ2,0 мм

4. 5-10мм,φ 3,0 мм +

 

√ Тип помоћног гаса, кисеоник, азот и ваздух се обично користе за ласерско сечење нерђајућег челика, и сваки има различит утицај на квалитет сечења. Кисеоник ће бити подвргнут егзотермној реакцији, додајући додатну топлоту на површину за сечење што обезбеђује глаткију ивицу сечења, међутим, ствара жуту нијансу резне ивице. Азот може да задржи оригиналну боју нерђајућег челика од оксидације, а сечење азотом доводи до уске ширине уреза због недостатка реакције егзотермне оксидације, тако да су потребни виши притисци азота да би се растопљени метал избацио из доњег уреза. Због тога је азот пожељни помоћни гас за сечење нерђајућег челика. Помоћни гас се усмерава коаксијално на радни предмет поред ласерског зрака и његова главна сврха је да избаци растопљени материјал из уреза и спречи стварање шљаке.

 

√ Фокални положај, различите дебљине плоче и врсте нерђајућег челика захтевају различиту фокусну позицију. Пре сечења, мери се стварни нулти фокус, а тест и анализа параметара процеса сечења се могу извршити са нултим фокусом као мерилом. Негативни дефокус је главни правац избора процеса за сечење нерђајућег челика. Приликом сечења дебелих плоча, фокус треба да буде постављен унутар плоче (обично 1/3 до 1/4 дебљине плоче) да би се оптимизовала дистрибуција енергије.

 

√ Подешавање фреквенције, високо-сечење (400-500 Хз) може да смањи остатке шљаке и побољша квалитет сечења за танке плоче и за предмете са високим захтевима за прецизност. Када сечете плоче средње дебљине (6-10мм), смањење фреквенције на 200-300Хз може побољшати квалитет сечења, ако подешавање на 100Хз узрокује неуспех сечења.

 

√ Радни циклус, радни циклус 53% је критична вредност. Ако наставите да смањите радни циклус, на доњој површини ће бити трагова непотпуног сечења, радни циклус ће се повећати на 60%, а пресек ће постати груб и слојевит. Радни циклус импулса се односи на пропорцију времена зрачења зрака у сваком импулсу.

 

угљенични челик

 

 

Ласерско сечење угљеничног челика обично захтева одређени опсег снаге, дебљину челика као и пречник млазнице, а испод је популарно подешавање фиксних параметара које бирају многи произвођачи:

 

√Дебљина челика: 1,0-3,0 мм 1-2 Кв са млазницом 1,0-1,5 мм

√Дебљина челика: 3,0-6,0 мм 2-4 Кв са млазницом 1,5-2,0 мм

√Дебљина челика 6,0-10,0 мм, 4-6 Кв са млазницом 2,0-2,5 мм

√Дебљина челика изнад захтева снагу од 6К+ Кв, а величина млазнице је често већа од 2,5 мм.

 

Разматрања за ласерско сечење угљеничног челика

 

8мм плоча од угљеничног челика

Када разговарамо о томе како да одредимо најбоље процесне параметре за ласерско сечење, обично морамо да узмемо у обзир неколико кључних фактора укључујући снагу ласера, брзину резања, тип гаса, величину млазнице и притисак. Правилним подешавањем ових параметара, ефекат ласерског резања плоча од угљеничног челика може се оптимизовати, а ефикасност производње и квалитет сечења могу бити побољшани. Поред тога, различити обрасци сечења ће утицати на избор и подешавање параметара процеса сечења, што заузврат утиче на брзину и квалитет сечења. Оператер треба да разуме да експерименти и параметри оптимизације морају да се одреде пре масовног сечења. Истовремено, кроз континуиране покушаје и оптимизацију, можемо постепено акумулирати искуство и побољшати тачност и ефикасност сечења. После серије експеримената, можемо да добијемо оптималне параметре процеса за машину за ласерско сечење са влакнима средње снаге- за сечење угљеничног челика дебљине 8 мм. Затим ћемо детаљно истражити избор и подешавања за ласерско сечење угљеничног челика од 8 мм и 3 мм.

 

√Тип ласера: фибер ласер

√Брзина сечења: 13 мм/с

√Снага: 5Кв

√Фокална позиција:+3.2мм

√Величина млазнице: 2,3 мм

√Помоћни гас: кисеоник

√Притисак гаса на 0,04МПа.

√Фреквенција перфорације: 80 Хз.

 

3мм плоча од угљеничног челика

√Тип ласера: фибер ласер

√Брзина сечења: 70 мм/с

√Снага: 3Кв

√Фокална позиција:+2мм

√Величина млазнице: 2,3 мм

√Помоћни гас: кисеоник

√Притисак гаса на 0,35МПа.

√Учесталост перфорације: 300 Хз.

 

У индустријским применама, ширина реза помоћу ЦО2 ласера ​​је углавном око 0,2 до 0,3 мм, што је посебно погодно за сечење средњих и дебелих плоча, а такође зависи од врсте ласерског сечења и дебљине челичног материјала. Помоћ за кисеоник проширује ширину реза, али повећава брзину, а азотни ласерски рез ће имати чисте ивице-без шљаке, док помоћ кисеоника ствара неравнине које захтевају секундарно брушење.

Бакар и месинг

 

 

Висока рефлективност, проводљивост и свестраност бакра и месинга поставили су јединствене изазове за ласерско сечење, а два главна фактора су рефлексивност и топлотна проводљивост који утичу на ефикасност и прецизност ласерског сечења. Фибер ласер се широко користи за превазилажење ових изазова, а оператер треба да узме у обзир следеће параметре када изводи ласерско сечење рефлектујућих метала као што су нерђајући челик, алуминијум бакар и месинг:

 

√Таласна дужина, таласна дужина од 1 μм, коју рефлектујући метали као што су бакар, алуминијум и нерђајући челик могу добро-апсорбовати, обично се препоручује за ласер са влакнима.

√Снага и пулс, веома је разумно подесити снагу ласера ​​и трајање импулса како бисте оптимизовали процес сечења и спречили прекомерно накупљање топлоте и рефлексије. За танке бакарне плоче, техника пулсног пирсинга може бити ефикасна и укључује постепено повећање снаге ласера ​​током серије кратких импулса док се материјал не пробије, избегавајући непотпуне резове и формирање шљаке.

√Помоћни гас, азот и кисеоник су уобичајени код ласерског сечења рефлектујућих метала и могу помоћи да се одува растопљени материјал и спречи рефлексија.

√Оптика за фокусирање, од виталног је значаја да се уверите да је оптика за фокусирање чиста и правилно поравната како би се минимизирала рефлексија и оптимизовала ефикасност сечења.

√Испорука зрака, високо{0}}квалитетни системи за испоруку снопа са рефлектујућим премазима могу да помогну да се рефлексије сведу на минимум.

√Калибрација параметара сечења као што су брзина, снага и жижна даљина како би се постигао жељени квалитет сечења без изазивања прекомерне рефлексије или нагомилавања топлоте, као и пробно сечење на малој скали се топло препоручује пре него што почне масовна производња.