Машината за лазерно рязане е лазерен лъч, излъчван от лазер, който се фокусира в лазерен лъч с висока плътност на мощността чрез оптична система. Лазерният лъч облъчва повърхността на детайла, карайки детайла да достигне точката на топене или кипене, докато газът под високо налягане, коаксиален с лъча, издухва разтопения или изпарен метал. Тъй като лъчът се движи спрямо позицията на детайла, той в крайна сметка създава прорез в материала, което води до рязане. Обработката на лазерно рязане е невидим лъч вместо традиционния механичен нож, с висока прецизност, бързо рязане, неограничено до ограниченията на модела на рязане, автоматично гнездене за спестяване на материали, гладък срез, ниски разходи за обработка и други характеристики. Следващият въпрос за разбиране на подробните знания.
Първо, принципът на машината за лазерно рязане
Лазерът е вид светлина, както и другата естествена светлина, която се генерира от атомен (молекулен или йонен и т.н.) скок. Но той е различен от обикновената светлина, тъй като лазерът само в първоначалния много кратък период от време зависи от спонтанното излъчване, а след това процесът се определя изцяло от възбуждането на радиацията, така че лазерът има много чист цвят, почти без дисперсия на насочеността , много висок светлинен интензитет и висока кохерентност.
Лазерното рязане се осъществява чрез прилагане на енергия с висока плътност на мощността, генерирана от фокусирането на лазера. Под управлението на компютъра лазерът се разрежда чрез импулси, така че да изведе контролирано повторение на високочестотна импулсна лазерна светлина, формираща определена честота, определена ширина на импулса на лъча, импулсният лазерен лъч през оптичния път на проводимост и отражение и чрез групата фокусиращи лещи, фокусиращи се върху повърхността на обработвания обект, образувайки фино петно с висока енергийна плътност, фокусното петно е разположено в близост до повърхността, която ще се обработва, до моментална висока температура топене или изпаряване на обработвания Материалът, който ще се обработва, се стопява или изпарява при висока температура за миг. Всеки високоенергиен лазерен импулс незабавно разпръсква малка дупка в повърхността на обекта. Под компютърно управление лазерната обработваща глава и обработваният материал се щанцоват в непрекъснато относително движение по предварително начертан шаблон, така че обектът да се обработва в желаната форма.
Параметрите на процеса на рязане на шева (скорост на рязане, мощност на лазера, налягане на газа и т.н.) и траекторията на движение се контролират от системата с ЦПУ, шлаката в режещия шев чрез определено налягане на спомагателния газ се издухва.
Второ, основният процес на машина за лазерно рязане
1, рязане с изпаряване
В процеса на рязане с лазерно изпаряване температурата на повърхността на материала се повишава до температурата на кипене на скоростта е толкова бърза, че е достатъчна, за да се избегне топлопроводимостта, причинена от топенето, така че част от материала, изпарен в пара, изчезва, част от материала като изхвърленото от дъното на процепа беше издухано от спомагателния газов поток. В този случай е необходима много висока лазерна мощност.
За да се предотврати кондензацията на парите на материала по стените на процепа, дебелината на материала не трябва да надвишава много диаметъра на лазерния лъч. Следователно този процес е подходящ само за приложения, при които трябва да се избягва отстраняването на разтопен материал. Този процес практически се използва само в много малък брой приложения със сплави на основата на желязо.
Процесът не може да се използва за материали като дърво и някои керамики, които не са в разтопено състояние и следователно е по-малко вероятно да се кондензират отново с изпаренията на материала. В допълнение, тези материали обикновено трябва да бъдат нарязани на много по-дебел ръб. При рязане с лазерно изпаряване оптималният фокус на лъча зависи от дебелината на материала и качеството на лъча. Мощността на лазера и топлината на изпаряване имат само известно влияние върху оптималната позиция на фокуса. Максималната скорост на рязане е обратно пропорционална на температурата на изпаряване на материала за дадена дебелина на плочата. Необходимата плътност на лазерната мощност е по-голяма от 108 W/cm2 и зависи от материала, дълбочината на рязане и фокусното положение на лъча. В случай на определена дебелина на плочата, при достатъчна лазерна мощност, максималната скорост на рязане е ограничена от скоростта на газовата струя.
2, рязане с топене
При рязане с лазерно топене детайлът се разтопява частично и след това разтопеният материал се изхвърля с помощта на газова струя. Тъй като прехвърлянето на материал става само в течно състояние, процесът се нарича рязане с лазерно топене.
Лазерният лъч е съчетан с инертен газ за рязане с висока чистота, за да отблъсне разтопения материал от среза, без самият газ да участва в срязването. Лазерното фюжън рязане позволява по-високи скорости на рязане от газификацията. Енергията, необходима за газификация, обикновено е по-висока от енергията, необходима за стопяване на материала. При рязане с лазерно топене лазерният лъч се абсорбира само частично. Максималната скорост на рязане се увеличава с увеличаване на мощността на лазера и намалява почти обратно пропорционално с увеличаване на дебелината на плочата и температурата на топене на материала. За дадена мощност на лазера ограничаващите фактори са въздушното налягане при среза и топлопроводимостта на материала. Лазерното рязане чрез топене осигурява рязане без окисляване на железни материали и титан. Произвежда топене, но по-малко от газификацията на лазерната плътност на мощността, за стоманени материали, между 104W/cm2 ~ 105 W/cm2.
3, рязане с окислително топене
Топилното рязане обикновено използва инертен газ, ако се замени с кислород или други активни газове, материалът в облъчването с лазерен лъч се запалва и кислородът интензивно химическа реакция и произвежда друг източник на топлина, така че материалът да се нагрява допълнително, известно като рязане с окислително топене .
Поради този ефект скоростта на рязане, получена чрез този метод, е по-висока от тази при рязане в стопилка за конструкционна стомана със същата дебелина. От друга страна, този метод може да доведе до рязане с по-лошо качество в сравнение с рязане чрез стопяване. Всъщност той създава по-широк прорез, значителна грапавост, увеличена зона на топлинно въздействие и по-лошо качество на ръба. Лазерното рязане с пламък не е добро при обработка на прецизни модели и остри ъгли (опасност от изгаряне на острите ъгли). Топлинните ефекти могат да бъдат ограничени чрез използване на лазер в импулсен режим, където мощността на лазера определя скоростта на рязане. При определена мощност на лазера ограничаващите фактори са подаването на кислород и топлопроводимостта на материала.
4. Контролирано изрязване на фрактури
За крехки материали, които лесно се повреждат от топлина, високоскоростното, контролирано рязане чрез нагряване с лазерен лъч се нарича рязане с контролирано счупване. Основните елементи на този процес на рязане са: лазерният лъч загрява малка площ от чуплив материал, причинявайки голям термичен градиент и сериозна механична деформация в областта, което води до образуване на пукнатини в материала. Докато се поддържа балансиран градиент на нагряване, лазерният лъч може да бъде насочван за създаване на пукнатини във всяка желана посока.
