Лазерне різання — це точний і ефективний виробничий процес, який використовує невидимий промінь світла для прорізання матеріалів, що пропонує численні переваги в порівнянні з традиційними механічними методами різання. Завдяки високій точності, високій швидкості різання та здатності вирізати складні форми лазерне різання поступово витісняє традиційні методи різання металу.
-
Склад обладнання для лазерного різання
Машина для лазерного різання складається з кількох ключових компонентів, включаючи лазерний генератор, систему подачі променя, систему руху з числовим керуванням, ріжучу головку з автоматичним фокусуванням, робочий стіл і систему подачі газу під високим тиском. На процес лазерного різання впливають різні параметри, деякі з яких залежать від технічних характеристик лазерного генератора та машини, а інші є змінними.
-
Основні параметри лазерного різання
Щоб досягти оптимальних результатів різання, важливо розуміти такі ключові параметри:
1. Режим променя
Режим променя, також відомий як режим Гауса, є ідеальним режимом для різання, який зазвичай зустрічається в лазерних генераторах малої потужності (<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| Таблиця. 1 Параметри процесу одномодового лазерного різання звичайних матеріалів | |||||
| матеріал | Товщина (мм) | Допоміжний газ | Швидкість різання (см/хв) | Ширина щілини (мм) | Потужність лазера (Вт) |
| Низьковуглецева сталь | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Каструля з нержавіючої сталі | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| Титановий сплав | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| Органічне прозоре скло | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| Глинозем | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| Поліестеровий килим | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| Бавовняна тканина (багатошарова) | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| Картон | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Гофрокартон | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Кварцове скло | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Поліпропілен | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| полістирол | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| Твердий полівінілхлорид | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| Пластмаси, армовані волокном | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| Деревина (фанера) | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| Низьковуглецева сталь | 1 | N2 | 450 | 中 | 500 |
| 3 | N2 | 150 | --- | 500 | |
| 6 | N2 | 50 | 0.15 | 500 | |
| 1.2 | O2 | 600 | 0.15 | 500 | |
| 2 | O2 | 400 | 0.20 | 500 | |
| 3 | O2 | 250 | --- | 500 | |
| Нержавіюча сталь | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| фанера | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| Таблиця. 2 параметри багаторежимного лазерного різання звичайних матеріалів | ||||
| Матеріали | Товщина плити (мм) | Швидкість різання (см/хв) | Ширина щілини (мм) | Потужність лазера (кВт) |
| Алюміній | 12 | 230 | 1 | 15 |
| Вуглецева сталь | 6 | 230 | 1 | 15 |
| Нержавіюча сталь (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| Бор/епоксидний композит | 8 | 165 | 1 | 15 |
| Волокно/епоксидні композити | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| фанера | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Оргскло | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| скло | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| Бетонні | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. Потужність лазера
Необхідна потужність лазера залежить від матеріалу, що ріжеться, товщини матеріалу та вимог до швидкості різання. Потужність лазера істотно впливає на товщину різу, швидкість і ширину пропилу. Як правило, збільшення потужності лазера дозволяє різати більш товсті матеріали, вищі швидкості різання та більшу ширину пропилу.
3. Позиція фокусу
Положення фокуса значно впливає на ширину пропилу. Як правило, фокус встановлюється приблизно на 1/3 товщини матеріалу під поверхнею, що забезпечує максимальну глибину різання та мінімальну ширину пропилу.
4. Фокусна відстань
Під час різання товстих сталевих пластин рекомендується більша фокусна відстань, щоб отримати високоякісну вертикальну поверхню різання. Більша фокусна відстань призводить до більшого діаметра променя, зменшуючи щільність потужності та швидкість різання. Щоб підтримувати постійну швидкість різання, необхідно збільшити потужність лазера. Для різання тонких пластин краща коротша фокусна відстань, що забезпечує менший діаметр променя, більшу щільність потужності та більшу швидкість різання.
5. Допоміжний газ
Кисень зазвичай використовується як допоміжний газ під час різання сталі з низьким вмістом вуглецю, оскільки він використовує реакцію згоряння заліза та кисню для покращення процесу різання, що призводить до вищих швидкостей різання та високої якості різання. Тиск допоміжного газу впливає на процес різання, а вищий тиск збільшує кінетичну енергію та здатність видаляти шлаки.
6. Будова сопла
Структура сопла та розмір отвору також впливають на якість та ефективність лазерного різання. Різні вимоги до різання вимагають використання різних насадок. Загальні форми сопел включають круглу, конічну та прямокутну форми. Лазерне різання зазвичай використовує коаксіальне (потік газу та світлова вісь узгоджені) видування, а контроль відстані між виходом сопла та поверхнею заготовки ({{0}}.5-2.0 мм) забезпечує стабільне різання процес.
| Таблиця. 3 приклади параметрів процесу лазерного різання звичайних металевих матеріалів |
||||
| матеріал | Товщина мм | Допоміжний газ | Швидкість різання см/хв | Потужність лазера кВт |
| Низьковуглецева сталь | 1 | O2 | 900 | 1000 |
| 1.5 | 300 | 300 | ||
| 3 | 200 | 300 | ||
| 6 | 100 | 1000 | ||
| 16.2 | 114 | 4000 | ||
| 35 | 50 | 4000 | ||
| 30CrMnSi | 1 | 200 | 500 | |
| 3 | 120 | 500 | ||
| 6 | 50 | 500 | ||
| Нержавіюча сталь | 0.5 | 450 | 250 | |
| 1 | 800 | 1000 | ||
| 1.6 | 456 | 1000 | ||
| 3.2 | 180 | 500 | ||
| 4.8 | 400 | 2000 | ||
| 6 | 80 | 1000 | ||
| 6.3 | 150 | 2000 | ||
| 12 | 40 | 2000 | ||
| Титановий сплав | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
