Ласерско сечењеапликација
Брзите аксијални CO2 ласери најчесто се користат за ласерско сечење на метални материјали, главно поради нивниот добар квалитет на зракот. Иако рефлективноста на повеќето метали на CO2 ласерските зраци е доста висока, рефлективноста на металната површина на собна температура се зголемува со зголемување на температурата и степенот на оксидација. Откако металната површина ќе се оштети, рефлективноста на металот е блиску до 1. За ласерско сечење на метали, потребна е поголема просечна моќност, а само CO2 ласери со висока моќност ја имаат оваа состојба.
1. Ласерско сечење на челични материјали
1.1 Континуирано сечење со CO2 ласер Главните параметри на процесот на континуирано сечење со CO2 ласер вклучуваат моќност на ласерот, вид и притисок на помошен гас, брзина на сечење, фокусна положба, фокусна длабочина и висина на млазницата.
(1) Моќност на ласерот Моќноста на ласерот има големо влијание врз дебелината на сечењето, брзината на сечење и ширината на засекот. Кога другите параметри се константни, брзината на сечење се намалува со зголемувањето на дебелината на плочата за сечење и се зголемува со зголемувањето на моќноста на ласерот. Со други зборови, колку е поголема моќноста на ласерот, толку е подебела плочата што може да се сече, толку е побрза брзината на сечење и толку е малку поголема ширината на засекот.
(2) Вид и притисок на помошен гас При сечење на нискојаглероден челик, CO2 се користи како помошен гас за да се искористи топлината од реакцијата на согорување на железо-кислород за да се поттикне процесот на сечење. Брзината на сечење е висока, а квалитетот на сечењето е добар, особено може да се добие засек без леплива згура. При сечење на не'рѓосувачки челик, се користи CO2. Згурата лесно се лепи на долниот дел од засекот. Често се користи мешан гас CO2 + N2 или двослоен проток на гас. Притисокот на помошниот гас има значително влијание врз ефектот на сечење. Соодветното зголемување на притисокот на гасот може да ја зголеми брзината на сечење без леплива згура поради зголемувањето на моментумот на протокот на гас и подобрувањето на капацитетот за отстранување на згура. Меѓутоа, ако притисокот е превисок, површината на сечењето станува груба. Ефектот на притисокот на кислородот врз просечната грубост на површината на сечењето е прикажан на сликата подолу.
Притисокот на телото зависи и од дебелината на плочата. При сечење нискојаглероден челик со CO2 ласер од 1kW, односот помеѓу притисокот на кислород и дебелината на плочата е прикажан на сликата подолу.
(3) Брзина на сечење Брзината на сечење има значително влијание врз квалитетот на сечењето. Под одредени услови на ласерска моќност, постојат соодветни горни и долни критични вредности за добра брзина на сечење при сечење на челик со ниска содржина на јаглерод. Ако брзината на сечење е поголема или помала од критичната вредност, ќе се појави лепење на згура. Кога брзината на сечење е мала, времето на дејство на топлината од реакцијата на оксидација на работ на сечењето се продолжува, ширината на сечењето се зголемува, а површината на сечење станува груба. Со зголемување на брзината на сечење, засекот постепено станува потесен сè додека ширината на горниот засек не е еквивалентна на дијаметарот на точката. Во овој момент, засекот е малку клинобоен, широк на врвот и тесен на дното. Со продолжување на зголемувањето на брзината на сечење, ширината на горниот засек продолжува да станува помала, но долниот дел од засекот станува релативно поширок и добива превртен клинобоен облик.
(5) Длабочина на фокус
Длабочината на фокусот има одредено влијание врз квалитетот на површината за сечење и брзината на сечење. При сечење на релативно големи челични плочи, треба да се користи зрак со голема фокусна длабочина; при сечење на тенки плочи, треба да се користи зрак со мала фокусна длабочина.
(6) Висина на млазницата
Висината на млазницата се однесува на растојанието од крајната површина на млазницата за помошен гас до горната површина на обработуваниот дел. Висината на млазницата е голема, а импулсот на исфрлениот помошен проток на воздух лесно флуктуира, што влијае на квалитетот и брзината на сечењето. Затоа, при ласерско сечење, висината на млазницата генерално е минимизирана, обично 0,5~2,0 mm.
① Ласерски аспекти
a. Зголемување на моќноста на ласерот. Развивањето на помоќни ласери е директен и ефикасен начин за зголемување на дебелината на сечењето.
б. Пулсна обработка. Пулсните ласери имаат многу висока врвна моќност и можат да продираат во дебели челични плочи. Примената на технологија за сечење со пулсен ласер со висока фреквенција и тесна ширина на пулсот може да сече дебели челични плочи без зголемување на моќноста на ласерот, а големината на засекот е помала од онаа на континуираното ласерско сечење.
в. Користете нови ласери
②Оптички систем
a. Адаптивен оптички систем. Разликата од традиционалното ласерско сечење е во тоа што не е потребно фокусот да се постави под површината за сечење. Кога позицијата на фокусот варира нагоре и надолу за неколку милиметри по должината на насоката на дебелината на челичната плоча, фокусната должина во адаптивниот оптички систем ќе се промени со поместувањето на позицијата на фокусот. Промените нагоре и надолу во фокусната должина се совпаѓаат со релативното движење помеѓу ласерот и обработуваниот дел, предизвикувајќи позицијата на фокусот да се менува нагоре и надолу по должината на длабочината на обработуваниот дел. Овој процес на сечење во кој позицијата на фокусот се менува со надворешни услови може да произведе висококвалитетни сечења. Недостаток на овој метод е што длабочината на сечење е ограничена, генерално не повеќе од 30 mm.
б. Технологија на бифокално сечење. Специјална леќа се користи за двојно фокусирање на зракот на различни делови. Како што е прикажано на Слика 4.58, D е дијаметарот на централниот дел од леќата и е дијаметарот на работ на леќата. Радиусот на закривеност во центарот на леќата е поголем од околната површина, формирајќи двоен фокус. За време на процесот на сечење, горниот фокус се наоѓа на горната површина на обработуваниот дел, а долниот фокус се наоѓа во близина на долната површина на обработуваниот дел. Оваа специјална технологија за ласерско сечење со двоен фокус има многу предности. За сечење на мек челик, не само што може да одржува ласерски зрак со висок интензитет на горната површина на металот за да ги исполни условите потребни за запалување на материјалот, туку и да одржува ласерски зрак со висок интензитет во близина на долната површина на металот за да ги исполни барањата за палење. Потребата да се произведат чисти сечења низ целиот опсег на дебелини на материјалот. Оваа технологија го проширува опсегот на параметри за добивање висококвалитетни сечења. На пример, со користење на 3kW CO2. ласер, конвенционалната дебелина на сечење може да достигне само 15~20mm, додека дебелината на сечење со употреба на технологија за сечење со двоен фокус може да достигне 30~40mm.
③Млазница и помошен проток на воздух
Разумно дизајнирајте ја млазницата за да ги подобрите карактеристиките на полето на проток на воздух. Дијаметарот на внатрешниот ѕид на суперсоничниот млазник прво се собира, а потоа се шири, што може да генерира суперсоничен проток на воздух на излезот. Притисокот на довод на воздух може да биде многу висок без да генерира ударни бранови. Кога се користи суперсонична млазница за ласерско сечење, квалитетот на сечење е исто така идеален. Бидејќи притисокот на сечење на суперсоничниот млазник на површината на обработуваниот дел е релативно стабилен, тој е особено погоден за ласерско сечење на дебели челични плочи.
Време на објавување: 18 јули 2024 година
