Badania i zastosowanie technologii cięcia laserowego i precyzyjnej obróbki blachy
Czynniki wpływające na jakość cięcia laserowego
Czynników wpływających na jakość obróbki wycinaniem laserowym jest wiele, a istotną zaletą obróbki cięcia laserem jest to, że pozwala ona na wysoką kontrolę nad głównymi czynnikami procesu, dzięki czemu wycięty przedmiot w pełni odpowiada wymaganiom klienta i charakteryzuje się dobrą powtarzalnością. Na te główne czynniki składają się parametry procesu, takie jak prędkość cięcia, położenie ogniska, ciśnienie gazu pomocniczego i moc wyjściowa lasera. Oprócz czterech najważniejszych zmiennych wymienionych powyżej, czynniki, które mogą mieć wpływ na jakość cięcia, obejmują parametry wiązki (tryb i moc, polaryzacja wiązki lasera, skupienie wiązki lasera, wiązka fali impulsowej) i charakterystykę przedmiotu obrabianego (odbicie powierzchni materiału, stan powierzchni materiału), a także inne czynniki, takie jak palnik do cięcia i dysza, system zewnętrznej ścieżki optycznej, mocowanie przedmiotu obrabianego itp. Jakość cięcia można poprawić poprzez zmianę właściwości przedmiotu obrabianego. Nadmierna temperatura powierzchni i korozja stali mogą mieć wpływ na jakość cięcia. Ogólnie wymagane jest, aby temperatura blachy stalowej była niska, a temperaturę powierzchni blachy stalowej można obniżyć, dostosowując kolejność cięcia. Po cięciu w jednym położeniu wymagane jest przesunięcie do dalszej pozycji w celu cięcia. W procesie regulacji należy kompleksowo uwzględnić jakość i wydajność cięcia: temperaturę blachy stalowej można również obniżyć stosując chłodzenie wodne w miejscu cięcia. Powierzchnia blachy stalowej jest silnie skorodowana, co poważnie wpływa na jakość cięcia i prowadzi do dużych nacięć. Podczas wycinania otworów nie można usunąć odpadu, co zwiększa koszt późniejszej obróbki.
Obróbka cięciem laserowym jest najważniejszą technologią zastosowania w przemyśle obróbki laserowej, a także jest najwcześniejszą i najczęściej stosowaną metodą obróbki w obróbce laserowej. Stanowi ponad 70% całej branży obróbki laserowej. W artykule przedstawiono głównie zasadę cięcia laserowego, charakterystykę cięcia laserowego, analizę głównych czynników wpływających na cięcie laserowe materiałów oraz rozwój i analizę głównego procesu technologicznego cięcia laserowego. Obecnie cięcie laserowe to głównie cięcie laserem CO2. W artykule przedstawiono także główne zasady cięcia laserem CO2, charakterystykę obróbki cięcia laserem CO2 oraz zastosowanie cięcia laserem CO2 w różnych dziedzinach w kraju i za granicą. Wprowadzenie i analiza cięcia laserowego powszechnie stosowanych materiałów inżynierskich. Wskazano obecny stan rozwoju i perspektywy technologii cięcia laserowego, a także w oparciu o jej stan rozwoju krajowego i międzynarodowego wskazano przyszły trend rozwojowy technologii cięcia laserowego.
Zasada obróbki cięcia laserowego:
Wiązka lasera skupia się na bardzo małych plamkach świetlnych o minimalnej średnicy mniejszej niż 0,1 mm, osiągając w ognisku wysoką gęstość mocy przekraczającą 106 W/cm2. W tym momencie ciepło dostarczane przez wiązkę światła (przekształconą z energii świetlnej) znacznie przekracza część odbitą, przewodzącą lub rozproszoną przez materiał, a materiał szybko nagrzewa się do punktu wilgotności parowania, odparowując, tworząc pory. Gdy wiązka przemieszcza się liniowo względem materiału, otwory są w sposób ciągły formowane w wąskie (np. około 0,1 mm) szczeliny, a następnie za pomocą gazu pod wysokim ciśnieniem wydmuchuje się stopiony lub odparowany materiał ze szczelin, uzyskując efekt przecięcia materiału. Dzięki zastosowaniu niewidzialnych wiązek światła zamiast tradycyjnych noży mechanicznych, część mechaniczna głowicy ostrza lasera nie ma kontaktu z przedmiotem obrabianym i nie będzie powodować zarysowań powierzchni roboczej podczas pracy; Szybkość cięcia laserowego jest duża, nacięcie jest gładkie i płaskie i generalnie nie wymaga dalszej obróbki; Strefa wpływu ciepła cięcia jest niewielka, odkształcenie płyty jest małe, a szew tnący jest wąski (0,1 mm ~ 0,3 mm); Nacięcie nie jest obciążone mechanicznie ani zadziorami ścinającymi; Wysoka dokładność przetwarzania, dobra powtarzalność i brak uszkodzeń powierzchni materiału; Programowanie sterowane numerycznie, zdolne do przetwarzania dowolnego płaskiego planu, może wycinać duże całe deski bez potrzeby stosowania form, oszczędzając czas i ekonomię.