اصل و مزایای دستگاه برش لیزر را بررسی کنید

دستگاه برش لیزری به دلیل کیفیت برش بالا و راندمان برش بالا به طور گسترده در زمینه های آموزشی، نظامی و صنعتی استفاده می شود. دستگاه برش لیزری می تواند فلز و غیر فلز را برش دهد و دستگاه برش لیزر فوق العاده انرژی هان عمدتاً برای برش مواد فلزی استفاده می شود ، بنابراین اصل دستگاه برش لیزر چیست؟

اصل دستگاه برش لیزری - مقدمه

فناوری دستگاه برش لیزر از انرژی آزاد شده در هنگام برخورد پرتو لیزر به سطح صفحه فلزی استفاده می کند. صفحه فلزی ذوب می شود و سرباره توسط گاز دور می شود. از آنجایی که توان لیزر بسیار متمرکز است، تنها مقدار کمی گرما به سایر قسمت‌های صفحه فلزی منتقل می‌شود و در نتیجه تغییر شکل کم یا بدون تغییر شکل می‌شود. برش های به شکل پیچیده را می توان با لیزر بسیار دقیق برش داد و قسمت های برش خورده نیازی به پردازش بیشتر ندارند.

منبع لیزر به طور کلی از پرتو لیزر دی اکسید کربن با توان کاری 500-5000 وات استفاده می کند. این سطح قدرت کمتر از نیاز بسیاری از بخاری های برقی خانگی است. پرتو لیزر در یک ناحیه کوچک از طریق یک عدسی و یک بازتابنده متمرکز می شود. غلظت بالای انرژی باعث گرمایش موضعی سریع و ذوب صفحه فلزی می شود.

فولاد ضد زنگ زیر 16 میلی متر را می توان با تجهیزات برش لیزر برش داد و فولاد ضد زنگ با ضخامت 8-10 میلی متر را می توان با افزودن اکسیژن به پرتو لیزر برش داد، اما پس از برش اکسیژن، یک لایه نازک اکسید روی سطح برش تشکیل می شود. حداکثر ضخامت برش را می توان تا 16 میلی متر افزایش داد، اما خطای ابعاد قطعات برش زیاد است.

به عنوان یک فناوری لیزری با تکنولوژی بالا، از زمان پیدایش، محصولات لیزری مناسب برای صنایع مختلف با توجه به نیازهای اجتماعی مختلف، مانند چاپگرهای لیزری، ماشین‌های زیبایی لیزری، ماشین‌های برش لیزری CNC علامت‌گذاری لیزری، ماشین‌های برش لیزری و سایر محصولات تولید کرده است. . با توجه به شروع دیرهنگام صنعت لیزر داخلی، از برخی کشورهای پیشرفته در تحقیق و توسعه فناوری عقب مانده است. در حال حاضر، تولیدکنندگان داخلی محصولات لیزری محصولات لیزری تولید می‌کنند، برخی از قطعات یدکی کلیدی مانند لوله‌های لیزر، موتورهای محرک، گالوانومترها و لنزهای فوکوس هنوز وارد می‌شوند. این امر منجر به افزایش هزینه ها و افزایش بار مصرف کنندگان شده است.

در سال های اخیر با پیشرفت تکنولوژی لیزر داخلی، تحقیق و توسعه و تولید دستگاه کامل و برخی قطعات به تدریج به محصولات پیشرفته خارجی نزدیک شده است. از برخی جهات حتی بهتر از محصولات خارجی است. علاوه بر مزایای Jaeger، همچنان بر بازار داخلی تسلط دارد. با این حال، از نظر پردازش و تجهیزات دقیق، پایداری و استقامت، محصولات پیشرفته خارجی هنوز دارای مزایای مطلق هستند.

اصل دستگاه برش لیزری - اصل.

در دستگاه برش لیزر، کار اصلی تیوب لیزر است، بنابراین لازم است که ما تیوب لیزر را درک کنیم.

همه ما اهمیت لوله های لیزر را در تجهیزات لیزر می دانیم. بیایید از رایج ترین لوله های لیزر برای قضاوت استفاده کنیم. لوله لیزر CO2.

ترکیب لوله لیزر از شیشه سخت ساخته شده است، بنابراین یک ماده شکننده و شکننده است. برای درک لوله لیزر CO2، ابتدا باید ساختار لوله لیزر را درک کنیم. لیزرهای دی اکسید کربن مانند این از ساختار آستین لایه ای استفاده می کنند و داخلی ترین لایه یک لوله تخلیه است. با این حال، قطر لوله تخلیه لیزر CO2 از خود لوله لیزر ضخیم تر است. ضخامت لوله تخلیه متناسب با واکنش پراش ناشی از اندازه نقطه نوری است و طول لوله تخلیه نیز با توان خروجی لوله تخلیه مرتبط است. مقیاس نمونه.

در حین کار دستگاه برش لیزر، لوله لیزر مقدار زیادی گرما تولید می کند که بر عملکرد عادی دستگاه برش تأثیر می گذارد. بنابراین، یک کولر آبی در یک منطقه خاص برای خنک کردن لوله لیزر مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که دستگاه برش لیزر می تواند به طور معمول در دمای ثابت کار کند. لیزر 200 وات می تواند از CW-6200 استفاده کند و ظرفیت خنک کننده آن 5.5 کیلو وات است. لیزر 650 وات از CW-7800 استفاده می کند و ظرفیت خنک کننده می تواند به 23 کیلو وات برسد.

اصل دستگاه برش لیزری - ویژگی های برش.

مزایای برش لیزر:.

مزیت 1 - راندمان بالا.

با توجه به ویژگی های انتقال لیزر، دستگاه برش لیزری به طور کلی با میزهای کاری کنترل عددی متعدد مجهز شده است و کل فرآیند برش را می توان به طور کامل دیجیتال کنترل کرد. در فرآیند کار، تنها با تغییر برنامه NC می توان آن را برای برش قطعات با اشکال مختلف اعمال کرد که می توان برش دو بعدی و برش سه بعدی را انجام داد.

مزیت 2 - سریع.

برش لیزری 1200 وات ورق فولادی کم کربن با ضخامت 2 میلی متر، سرعت برش تا 600 سانتی متر در دقیقه. سرعت برش تخته رزین پلی پروپیلن با ضخامت 5 میلی متر می تواند به 1200 سانتی متر در دقیقه برسد. در حین برش لیزری نیازی به گیره و ثابت کردن مواد نیست.

مزیت 3 - کیفیت برش خوب.

1: شکاف برش لیزری نازک و باریک است، هر دو طرف شکاف موازی و عمود بر سطح برش است و دقت ابعادی قسمت برش می‌تواند به آن برسد.± 0.05 میلی متر

2： سطح برش صاف و زیبا است و زبری سطح فقط ده ها میکرون است. حتی می توان از برش لیزری به عنوان آخرین فرآیند استفاده کرد و قطعات را می توان مستقیماً بدون پردازش استفاده کرد.

3： پس از برش مواد توسط لیزر، عرض ناحیه تحت تأثیر حرارت بسیار کوچک است و عملکرد مواد در نزدیکی شکاف تقریباً بی‌تأثیر است، و تغییر شکل قطعه کار کوچک است، دقت برش بالا است، شکل هندسی شکاف خوب است و شکل مقطع شکاف نسبتا صاف است. مستطیل منظم. مقایسه روش های برش لیزر، برش اکسی استیلن و برش پلاسما در جدول 1 نشان داده شده است. مواد برش صفحه فولادی کم کربن ضخامت 6.2 میلی متر است.

مزیت IV - برش بدون تماس.

در حین برش لیزری، هیچ تماس مستقیمی بین مشعل جوش و قطعه کار وجود ندارد و هیچ گونه سایش ابزار وجود ندارد. برای پردازش قطعات با اشکال مختلف، لازم نیست "ابزار" را تغییر دهید، بلکه فقط پارامترهای خروجی لیزر را تغییر دهید. فرآیند برش لیزری دارای نویز کم، لرزش کوچک و آلودگی کوچک است.

مزیت 5 - بسیاری از مواد را می توان برش داد.

در مقایسه با برش اکسی استیلن و برش پلاسما، برش لیزری دارای انواع مختلفی از مواد از جمله فلز، غیر فلز، زمینه فلزی و مواد کامپوزیت زمینه غیرفلزی، چرم، چوب و الیاف و غیره است.

اصل دستگاه برش لیزر - روش برش.

برش سفارشی.

این بدان معنی است که حذف مواد تصفیه شده عمدتاً با تبخیر مواد انجام می شود.

در طی فرآیند برش تبخیر، دمای سطح قطعه کار تحت تأثیر پرتو لیزر متمرکز شده به سرعت به دمای تبخیر افزایش می‌یابد و تعداد زیادی از مواد تبخیر می‌شوند و بخار پرفشار تشکیل‌شده با سرعت مافوق صوت به بیرون پاشیده می‌شود. در همان زمان، یک "سوراخ" در ناحیه عمل لیزر ایجاد می شود و پرتو لیزر برای بارها در سوراخ منعکس می شود، به طوری که جذب مواد به لیزر به سرعت افزایش می یابد.

در فرآیند تزریق بخار پرفشار با سرعت بالا، مذاب در شکاف به طور همزمان از شکاف دمیده می شود تا قطعه کار قطع شود. برش تبخیر ذاتی عمدتاً با تبخیر مواد انجام می شود، بنابراین نیاز به چگالی توان بسیار زیاد است که به طور کلی باید به بیش از 108 وات بر سانتی متر مربع برسد.

برش تبخیر یک روش رایج برای برش لیزری برخی از مواد با نقطه اشتعال کم (مانند چوب، کربن و برخی پلاستیک ها) و مواد نسوز (مانند سرامیک) است. برش تبخیر نیز اغلب هنگام برش مواد با لیزر پالسی استفاده می شود.

برش ذوب واکنش II

در برش مذاب، اگر جریان هوای کمکی نه تنها مواد مذاب موجود در درز برش را منفجر کند، بلکه بتواند با قطعه کار واکنش داده و حرارت را تغییر دهد، به طوری که منبع حرارت دیگری به فرآیند برش اضافه شود، چنین برشی واکنشی نامیده می شود. برش ذوب به طور کلی، گازی که می تواند با قطعه کار واکنش دهد، اکسیژن یا مخلوط حاوی اکسیژن است.

هنگامی که دمای سطح قطعه کار به دمای نقطه اشتعال می رسد، یک واکنش گرمازا احتراق قوی رخ می دهد که می تواند توانایی برش لیزر را تا حد زیادی بهبود بخشد. برای فولاد کم کربن و فولاد ضد زنگ، انرژی حاصل از واکنش گرمازای احتراق 60٪ است. برای فلزات فعال مانند تیتانیوم، انرژی حاصل از احتراق حدود 90 درصد است.

بنابراین، در مقایسه با برش لیزری تبخیر و برش ذوب عمومی، برش ذوب واکنشی به چگالی توان لیزر کمتری نیاز دارد که تنها 1/20 چگالی برش تبخیر و 1/2 از برش ذوب است. اما در ذوب و برش راکتیو، واکنش احتراق داخلی باعث ایجاد برخی تغییرات شیمیایی در سطح ماده می شود که بر عملکرد قطعه کار تأثیر می گذارد.

Ⅲ برش ذوب

در فرآیند برش لیزر، اگر یک سیستم دمنده کمکی که هم محور با پرتو لیزر است اضافه شود، حذف مواد مذاب در فرآیند برش نه تنها به خود تبخیر مواد بستگی دارد، بلکه عمدتاً به اثر دمیدن زیاد بستگی دارد. - سرعت جریان هوای کمکی برای دمیدن مداوم مواد مذاب از درز برش، چنین فرآیند برشی را برش ذوب می‌گویند.

در فرآیند ذوب و برش، دمای قطعه کار دیگر نیازی به گرم شدن بالاتر از دمای تبخیر ندارد، بنابراین می توان چگالی توان لیزر مورد نیاز را تا حد زیادی کاهش داد. با توجه به نسبت گرمای نهان ذوب و تبخیر مواد، توان لیزر مورد نیاز برای ذوب و برش تنها 10/1 روش برش تبخیر است.

Ⅳ خط نویسی لیزری

این روش عمدتاً برای: مواد نیمه هادی استفاده می شود. یک پرتو لیزر با چگالی توان بالا برای کشیدن یک شیار کم عمق روی سطح قطعه کار مواد نیمه هادی استفاده می شود. از آنجایی که این شیار نیروی اتصال مواد نیمه هادی را ضعیف می کند، می توان آن را با روش های مکانیکی یا ارتعاشی شکست. کیفیت خط نویسی لیزر با اندازه زباله های سطحی و منطقه تحت تأثیر حرارت اندازه گیری می شود.

Ⅴ برش سرد

این یک روش پردازش جدید است که با ظهور لیزرهای اگزایمر پرقدرت در باند فرابنفش در سال‌های اخیر پیشنهاد شده است. اصل اساسی آن: انرژی فوتون های فرابنفش مشابه انرژی اتصال بسیاری از مواد آلی است. از چنین فوتون های پرانرژی برای برخورد با پیوند مواد آلی و شکستن آن استفاده کنید. به طوری که برای رسیدن به هدف از برش. این فناوری جدید دارای چشم انداز کاربردی گسترده ای است، به ویژه در صنعت الکترونیک.

Ⅵ برش تنش حرارتی

تحت گرمایش پرتو لیزر، مواد شکننده مستعد ایجاد تنش بزرگ بر روی سطح خود هستند که می‌تواند باعث شکستگی در نقاط تنشی که توسط لیزر به روشی منظم و سریع گرم می‌شود، شود. چنین فرآیند برشی، برش استرس حرارتی لیزر نامیده می شود. مکانیسم برش تنش حرارتی به این صورت است که پرتو لیزر ناحیه خاصی از مواد شکننده را گرم می‌کند تا گرادیان دمایی آشکاری تولید کند.

انبساط زمانی رخ می دهد که دمای سطح قطعه کار بالا باشد، در حالی که دمای پایین لایه داخلی قطعه کار مانع انبساط می شود و در نتیجه تنش کششی روی سطح قطعه کار و تنش اکستروژن شعاعی بر روی لایه داخلی ایجاد می شود. زمانی که این دو تنش از مقاومت حد شکست خود قطعه کار فراتر رود. ترک هایی روی قطعه کار ظاهر می شود. قطعه کار را در امتداد ترک شکسته کنید. سرعت برش تنش حرارتی m/s است. این روش برش برای برش شیشه، سرامیک و سایر مواد مناسب است.

خلاصه: دستگاه برش لیزری یک فناوری برش است که از ویژگی های لیزر و تمرکز لنز برای تمرکز انرژی برای ذوب یا تبخیر سطح مواد استفاده می کند. این می تواند به مزایای کیفیت برش خوب، سرعت سریع، مواد برش متعدد، راندمان بالا و غیره دست یابد.