Різні методи різання лазерного різального верстата

Лазерне різання - це безконтактний метод обробки з високою енергією та хорошою керованістю щільності. Лазерна пляма з високою щільністю енергії утворюється після фокусування лазерного променя, який має багато характеристик при використанні при різанні. Існує чотири різні способи лазерного різання для вирішення різних ситуацій.

1. різання розплаву 

При різанні лазерним плавленням розплавлений матеріал викидається за допомогою повітряного потоку після місцевого плавлення заготовки. Оскільки перенесення матеріалу відбувається лише у рідкому стані, цей процес називається лазерним плавленням різанням.
Лазерний промінь з високочистим інертним ріжучим газом змушує розплавлений матеріал залишати щілину, тоді як сам газ не бере участі в різанні. Лазерне різання плавленням може отримати вищу швидкість різання, ніж різання газифікацією. Енергія, необхідна для газифікації, зазвичай перевищує енергію, необхідну для розплавлення матеріалу. При різанні лазерним плавленням промінь лазера поглинається лише частково. Максимальна швидкість різання зростає із збільшенням потужності лазера та зменшується майже навпаки із збільшенням товщини пластини та температури плавлення матеріалу. У разі певної потужності лазера обмежуючим фактором є тиск повітря на щілині та теплопровідність матеріалу. Для залізних і титанових матеріалів лазерне різання розплавом може отримати не окислювальні насічки. Для сталевих матеріалів щільність потужності лазера становить від 104 Вт / см2 до 105 Вт / см2.

2.Вапоризаційне різання

У процесі різання лазерною газифікацією швидкість температури поверхні матеріалу, що піднімається до температури кипіння, настільки швидка, що дозволяє уникнути плавлення, спричиненого теплопровідністю, тому деякі матеріали випаровуються в пару і зникають, а деякі матеріали продуваються від дно ріжучого шва допоміжним потоком газу у вигляді викиду. У цьому випадку потрібна дуже висока потужність лазера.

Щоб запобігти конденсації пари матеріалу на щілинній стінці, товщина матеріалу не повинна бути набагато більшою за діаметр лазерного променя. Отже, цей процес підходить лише для застосувань, де слід уникати видалення розплавлених матеріалів. Насправді процес застосовується лише у дуже малій галузі використання сплавів на основі заліза.

Процес не можна застосовувати для таких матеріалів, як дерево та деяка кераміка, які не перебувають у розплавленому стані і навряд чи дозволять парам матеріалу рекомбінуватись. Крім того, ці матеріали, як правило, повинні досягти більш товстого крою. При різанні газифікацією лазером оптимальне фокусування променя залежить від товщини матеріалу та якості променя. Лазерна потужність і теплота випаровування мають лише певний вплив на оптимальне фокусне положення. Максимальна швидкість різання обернено пропорційна температурі газифікації матеріалу, коли товщина пластини фіксована. Необхідна щільність потужності лазера перевищує 108 Вт / см2 і залежить від матеріалу, глибини різання та положення фокусування променя. У разі певної товщини пластини, припускаючи, що достатньо потужності лазера, максимальна швидкість різання обмежується швидкістю струменя газу.

3.Контрольоване руйнування руйнування

Для крихких матеріалів, які легко пошкодити теплом, високошвидкісне та кероване різання нагріванням лазерним променем називається контрольованим руйнуванням руйнування. Основним змістом цього процесу різання є: лазерний промінь нагріває невелику ділянку крихкого матеріалу, що спричиняє великий тепловий градієнт та серйозні механічні деформації в цій області, що призводить до утворення тріщин у матеріалі. Поки зберігається рівномірний градієнт нагрівання, лазерний промінь може направляти утворення тріщин у будь-якому бажаному напрямку.

4. окисне плавлення різання (лазерне різання полум'ям)

Як правило, інертний газ використовується для плавлення та різання. Якщо замість цього використовувати кисень або інший активний газ, матеріал запалюється під опроміненням лазерного променя, а інше джерело тепла утворюється завдяки інтенсивній хімічній реакції з киснем для подальшого нагрівання матеріалу, що називається окислювальним плавленням та різанням .

Через цей ефект швидкість різання конструкційної сталі з однаковою товщиною може бути вищою, ніж швидкість різання при плавленні різання. З іншого боку, якість надрізу може бути гіршою, ніж різання розплавом. Насправді це дасть ширші щілини, очевидну шорсткість, збільшену зону впливу тепла та гіршу якість краю. Лазерне різання полум’ям не підходить для обробки точних моделей та гострих кутів (існує небезпека спалення гострих кутів). Імпульсний лазер можна використовувати для обмеження теплових ефектів, а потужність лазера визначає швидкість різання. У разі певної потужності лазера обмежуючим фактором є подача кисню та теплопровідність матеріалу.


Час публікації: 21 грудня 2020 р