Laserskæringanvendelse
Hurtig aksial flow CO2-lasere bruges mest til laserskæring af metalmaterialer, hovedsagelig på grund af deres gode strålekvalitet. Selvom reflektiviteten af de fleste metaller til CO2-laserstråler er ret høj, stiger reflektiviteten af metaloverfladen ved stuetemperatur med stigningen i temperatur og oxidationsgrad. Når metaloverfladen er beskadiget, er metallets reflektionsevne tæt på 1. Til metallaserskæring er en højere gennemsnitseffekt nødvendig, og kun højeffekt CO2-lasere har denne tilstand.
1. Laserskæring af stålmaterialer
1.1 CO2 kontinuerlig laserskæring De vigtigste procesparametre for CO2 kontinuerlig laserskæring omfatter lasereffekt, type og tryk af hjælpegas, skærehastighed, brændpunktsposition, brændvidde og dysehøjde.
(1) Laserkraft Laserkraft har stor indflydelse på skæretykkelse, skærehastighed og snitbredde. Når andre parametre er konstante, falder skærehastigheden med forøgelsen af skærepladetykkelsen og øges med forøgelsen af lasereffekten. Med andre ord, jo større laserkraft, jo tykkere plade, der kan skæres, jo hurtigere skærehastighed, og jo lidt større snitbredde.
(2) Type og tryk af hjælpegas Ved skæring af lavkulstofstål bruges CO2 som hjælpegas til at udnytte varmen fra jern-ilt-forbrændingsreaktionen til at fremme skæreprocessen. Skærehastigheden er høj og snitkvaliteten god, især snittet uden klæbrig slagge kan opnås. Ved skæring af rustfrit stål anvendes CO2. Slaggen er let at klæbe til den nederste del af snittet. CO2 + N2 blandet gas eller dobbeltlagsgasstrøm bruges ofte. Hjælpegassens tryk har en væsentlig effekt på skæreeffekten. En passende forøgelse af gastrykket kan øge skærehastigheden uden klæbrig slagge på grund af stigningen i gasstrømningsmomentum og forbedring af slaggefjernelseskapaciteten. Men hvis trykket er for højt, bliver snitfladen ru. Effekten af ilttryk på den gennemsnitlige ruhed af snitfladen er vist i nedenstående figur.
Kropstrykket afhænger også af pladetykkelsen. Ved skæring af lavkulstofstål med en 1kW CO2-laser er forholdet mellem ilttryk og pladetykkelse vist i nedenstående figur.
(3) Skærehastighed Skærehastighed har en betydelig indflydelse på skærekvaliteten. Under visse lasereffektforhold er der tilsvarende øvre og nedre kritiske værdier for god skærehastighed ved skæring af lavkulstofstål. Hvis skærehastigheden er højere eller lavere end den kritiske værdi, vil slaggen klæbe. Når skærehastigheden er langsom, forlænges virkningstiden for oxidationsreaktionsvarmen på skærkanten, skærebredden øges, og skæreoverfladen bliver ru. Efterhånden som skærehastigheden øges, bliver snittet gradvist smallere, indtil bredden af det øverste snit svarer til stedets diameter. På dette tidspunkt er snittet let kileformet, bredt i toppen og smalt forneden. Når skærehastigheden fortsætter med at stige, bliver bredden af det øverste snit fortsat mindre, men den nederste del af snittet bliver relativt bredere og bliver en omvendt kileform.
(5) Fokusdybde
Fokusdybden har en vis indflydelse på kvaliteten af skærefladen og skærehastigheden. Ved skæring af relativt store stålplader bør der anvendes en bjælke med stor brændvidde; ved skæring af tynde plader skal der anvendes en stråle med en lille brændvidde.
(6) Dysehøjde
Dysehøjden refererer til afstanden fra endefladen af hjælpegasdysen til den øvre overflade af emnet. Dysens højde er stor, og momentum af den udstødte hjælpeluftstrøm er let at svinge, hvilket påvirker skærekvaliteten og hastigheden. Derfor er dysehøjden generelt minimeret ved laserskæring, normalt 0,5 ~ 2,0 mm.
① Laser aspekter
en. Øg laserkraften. Udvikling af mere kraftfulde lasere er en direkte og effektiv måde at øge skæretykkelsen på.
b. Pulsbehandling. Pulserende lasere har meget høj spidseffekt og kan trænge igennem tykke stålplader. Anvendelse af højfrekvent pulslaserskæringsteknologi med smal pulsbredde kan skære tykke stålplader uden at øge lasereffekten, og snitstørrelsen er mindre end for kontinuerlig laserskæring.
c. Brug nye lasere
②Optisk system
en. Adaptivt optisk system. Forskellen fra traditionel laserskæring er, at den ikke behøver at placere fokus under skærefladen. Når fokuspositionen svinger op og ned nogle få millimeter langs stålpladens tykkelsesretning, vil brændvidden i det adaptive optiske system ændre sig med skift af fokuspositionen. Op- og nedændringerne i brændvidde falder sammen med den relative bevægelse mellem laseren og emnet, hvilket får fokuspositionen til at ændre sig op og ned langs emnets dybde. Denne skæreproces, hvor fokuspositionen ændres med ydre forhold, kan producere højkvalitetssnit. Ulempen ved denne metode er, at skæredybden er begrænset, generelt ikke mere end 30 mm.
b. Bifokal skæreteknologi. En speciel linse bruges til at fokusere strålen to gange på forskellige dele. Som vist i figur 4.58 er D diameteren af den midterste del af linsen og er diameteren af linsens kantdel. Krumningsradius i midten af linsen er større end det omgivende område og danner et dobbelt fokus. Under skæreprocessen er det øvre fokus placeret på den øvre overflade af emnet, og det nederste fokus er placeret nær den nedre overflade af emnet. Denne specielle dobbeltfokus laserskæringsteknologi har mange fordele. Til skæring af blødt stål kan det ikke kun opretholde en højintensiv laserstråle på den øvre overflade af metallet for at opfylde de betingelser, der kræves for, at materialet kan antændes, men også opretholde en højintensitets laserstråle nær den nedre overflade af metallet for at opfylde kravene til tænding. Behovet for at producere rene snit på tværs af hele rækken af materialetykkelser. Denne teknologi udvider rækken af parametre for at opnå snit af høj kvalitet. For eksempel ved at bruge en 3kW CO2. laser kan den konventionelle skæretykkelse kun nå 15 ~ 20 mm, mens skæretykkelsen ved hjælp af dual focus skæreteknologi kan nå 30 ~ 40 mm.
③Dyse og hjælpeluftstrøm
Design dysen med rimelighed for at forbedre luftstrømmens feltkarakteristika. Diameteren af den indvendige væg af den supersoniske dyse krymper først og udvider sig derefter, hvilket kan generere supersonisk luftstrøm ved udløbet. Lufttilførselstrykket kan være meget højt uden at generere stødbølger. Når du bruger en supersonisk dyse til laserskæring, er skærekvaliteten også ideel. Da supersonisk dysens skæretryk på emnets overflade er relativt stabilt, er den især velegnet til laserskæring af tykke stålplader.
Indlægstid: 18-jul-2024
