Laserový rezací stroj je laserový lúč emitovaný laserom, ktorý je zaostrený do laserového lúča s vysokou hustotou výkonu cez systém optických obvodov. Laserový lúč ožaruje povrch obrobku, čo spôsobuje, že obrobok dosiahne bod topenia alebo varu, zatiaľ čo vysokotlakový plyn koaxiálny s lúčom odfúkne roztavený alebo odparený kov. Keď sa lúč pohybuje vzhľadom na polohu obrobku, nakoniec vytvorí štrbinu v materiáli, čo má za následok rezanie. Spracovanie laserového rezania je neviditeľný lúč namiesto tradičného mechanického noža, s vysokou presnosťou, rýchlym rezaním, neobmedzujúcim sa na obmedzenia vzoru rezu, automatickým ukladaním na úsporu materiálov, hladkým rezom, nízkymi nákladmi na spracovanie a ďalšími vlastnosťami. Nasledujúca otázka na pochopenie podrobných znalostí.
Po prvé, princíp laserového rezacieho stroja
Laser je druh svetla, rovnako ako iné prirodzené svetlo, je generované atómovým (molekulárnym alebo iónovým, atď.) skokom. Ale líši sa od bežného svetla laserom iba v počiatočnom veľmi krátkom časovom období závisí od spontánneho žiarenia a potom je proces úplne určený excitáciou žiarenia, takže laser má veľmi čistú farbu, takmer žiadnu disperziu smerovosti , veľmi vysoká svietivosť a vysoká koherencia.
Laserové rezanie sa realizuje aplikáciou energie s vysokou hustotou výkonu generovanej zaostrením lasera. Pod kontrolou počítača je laser vybíjaný impulzmi, takže vydáva kontrolované opakovanie vysokofrekvenčného pulzného laserového svetla, ktoré vytvára určitú frekvenciu, určitú šírku impulzu lúča, pulzný laserový lúč cez optickú dráhu vodivosti a odrazu a cez skupinu zaostrovacích šošoviek zaostrujúcich na povrch spracovávaného objektu, tvoriac jemný bod s vysokou energetickou hustotou, je ohnisko umiestnené v blízkosti spracovávaného povrchu na okamžitú vysokú teplotu tavenie alebo odparovanie spracovávaného materiálu Spracovávaný materiál sa v okamihu roztaví alebo odparí pri vysokej teplote. Každý vysokoenergetický laserový impulz okamžite rozpráši malú dieru na povrchu objektu. Laserová obrábacia hlava a spracovávaný materiál sú pod počítačovým riadením dierované v kontinuálnom relatívnom pohybe podľa vopred nakresleného vzoru tak, aby bol predmet spracovaný do požadovaného tvaru.
Parametre procesu rezného švu (rýchlosť rezania, výkon lasera, tlak plynu a pod.) a trajektóriu pohybu riadi CNC systém, troska na reznom šve odfukuje určitým tlakom pomocného plynu.
Po druhé, hlavný proces laserového rezacieho stroja
1, Rezanie odparovaním
V procese rezania laserovým odparovaním sa povrchová teplota materiálu zvyšuje na teplotu bodu varu, rýchlosť je taká rýchla, že je dostatočná na to, aby sa zabránilo vedeniu tepla spôsobenému tavením, takže časť materiálu odpareného na paru zmizne, časť materiálu ako výron zo spodnej časti štrbiny bol odfúknutý pomocným prúdom plynu. V tomto prípade je potrebný veľmi vysoký výkon lasera.
Aby sa zabránilo kondenzácii pár materiálu na stenách štrbiny, hrúbka materiálu nesmie výrazne presahovať priemer laserového lúča. Tento proces je preto vhodný len pre aplikácie, kde je potrebné vyhnúť sa odstraňovaniu roztaveného materiálu. Tento proces sa prakticky používa len vo veľmi malom počte aplikácií so zliatinami na báze železa.
Tento proces nie je možné použiť pre materiály ako drevo a niektoré keramické materiály, ktoré nie sú v roztavenom stave, a preto je menej pravdepodobné, že znovu kondenzujú s výparmi materiálu. Okrem toho sa tieto materiály zvyčajne musia rezať na oveľa hrubší zárez. Pri laserovom rezaní odparovaním závisí optimálne zaostrenie lúča od hrúbky materiálu a kvality lúča. Výkon lasera a výparné teplo majú len určitý vplyv na optimálnu polohu zaostrenia. Maximálna rýchlosť rezania je nepriamo úmerná teplote odparovania materiálu pre danú hrúbku dosky. Požadovaná hustota výkonu lasera je väčšia ako 108 W/cm2 a závisí od materiálu, hĺbky rezu a ohniskovej polohy lúča. V prípade určitej hrúbky plechu, za predpokladu dostatočného výkonu lasera, je maximálna rýchlosť rezania obmedzená rýchlosťou prúdu plynu.
2, Rezanie tavením
Pri laserovom tavnom rezaní sa obrobok čiastočne roztaví a potom sa roztavený materiál vyvrhne pomocou prúdu plynu. Pretože k prenosu materiálu dochádza iba v tekutom stave, proces sa nazýva rezanie laserovým tavením.
Laserový lúč je spojený s vysoko čistým inertným rezným plynom, aby odvádzal roztavený materiál preč od rezu bez toho, aby sa samotný plyn podieľal na rezaní. Laserové tavné rezanie umožňuje vyššiu rýchlosť rezania ako splyňovanie. Energia potrebná na splyňovanie je zvyčajne vyššia ako energia potrebná na roztavenie materiálu. Pri laserovom tavnom rezaní je laserový lúč absorbovaný len čiastočne. Maximálna rýchlosť rezania sa zvyšuje so zvyšujúcim sa výkonom lasera a klesá takmer nepriamo so zvyšujúcou sa hrúbkou dosky a teplotou tavenia materiálu. Pre daný výkon lasera sú limitujúcimi faktormi tlak vzduchu v mieste rezu a tepelná vodivosť materiálu. Laserové tavné rezanie poskytuje rezy bez oxidácie železných materiálov a titánu. Produkujte tavenie, ale menej ako splyňovanie s hustotou výkonu lasera, pre oceľové materiály, medzi 104 W/cm2 ~ 105 W/cm2.
3, oxidačné tavné rezanie
Rezanie tavením vo všeobecnosti používa inertný plyn, ak je nahradený kyslíkom alebo inými aktívnymi plynmi, materiál v ožiarení laserovým lúčom sa zapáli a chemická reakcia je intenzívna kyslíkom a vytvára sa ďalší zdroj tepla, takže materiál sa ďalej zahrieva, známe ako oxidačné tavné rezanie. .
V dôsledku tohto účinku je rýchlosť rezania získaná týmto spôsobom vyššia ako rýchlosť rezania tavením pre konštrukčnú oceľ rovnakej hrúbky. Na druhej strane môže tento spôsob produkovať horšiu kvalitu rezu v porovnaní s rezaním taveninou. V skutočnosti vytvára širší zárez, výraznú drsnosť, zvýšenú tepelne ovplyvnenú oblasť a horšiu kvalitu hrany. Laserové rezanie plameňom nie je dobré pri obrábaní presných modelov a ostrých rohov (nebezpečenstvo popálenia ostrých rohov). Tepelné účinky je možné obmedziť použitím lasera v pulznom režime, kde výkon lasera určuje rýchlosť rezania. Pri určitom výkone lasera sú limitujúce faktory prívod kyslíka a tepelná vodivosť materiálu.
4. Riadené rezanie lomu
Pre krehké materiály, ktoré sa ľahko poškodia teplom, sa vysokorýchlostné, riadené rezanie ohrevom laserovým lúčom nazýva riadené lomové rezanie. Hlavnými prvkami tohto procesu rezania sú: laserový lúč ohrieva malú oblasť krehkého materiálu, čo spôsobuje veľký tepelný gradient a silnú mechanickú deformáciu v oblasti, čo má za následok tvorbu trhlín v materiáli. Pokiaľ je udržiavaný vyvážený gradient ohrevu, laserový lúč môže byť vedený tak, aby vytváral trhliny v akomkoľvek požadovanom smere.
