Lasersnijdensollicitatie
Snelle CO2-lasers met axiale stroming worden meestal gebruikt voor het lasersnijden van metalen materialen, voornamelijk vanwege hun goede straalkwaliteit. Hoewel de reflectiviteit van de meeste metalen voor CO2-laserstralen vrij hoog is, neemt de reflectiviteit van het metaaloppervlak bij kamertemperatuur toe met de toename van de temperatuur en de oxidatiegraad. Zodra het metalen oppervlak beschadigd is, is de reflectiviteit van het metaal bijna 1. Voor metaallasersnijden is een hoger gemiddeld vermogen nodig, en alleen CO2-lasers met hoog vermogen hebben deze toestand.
1. Lasersnijden van staalmaterialen
1.1 CO2 continu lasersnijden De belangrijkste procesparameters van CO2 continu lasersnijden omvatten laservermogen, type en druk van het hulpgas, snijsnelheid, focuspositie, focusdiepte en mondstukhoogte.
(1) Laservermogen Laservermogen heeft een grote invloed op de snijdikte, snijsnelheid en incisiebreedte. Wanneer andere parameters constant zijn, neemt de snijsnelheid af met de toename van de snijplaatdikte en neemt deze toe met de toename van het laservermogen. Met andere woorden: hoe groter het laservermogen, hoe dikker de plaat die kan worden gesneden, hoe sneller de snijsnelheid en hoe iets groter de incisiebreedte.
(2) Type en druk van het hulpgas Bij het snijden van staal met een laag koolstofgehalte wordt CO2 gebruikt als hulpgas om de warmte van de ijzer-zuurstofverbrandingsreactie te gebruiken om het snijproces te bevorderen. De snijsnelheid is hoog en de incisiekwaliteit is goed, vooral de incisie zonder kleverige slak kan worden verkregen. Bij het snijden van RVS wordt CO2 gebruikt. Slakken laten zich gemakkelijk aan het onderste deel van de incisie plakken. Vaak wordt er gebruik gemaakt van CO2 + N2 menggas of dubbellaags gasstroom. De druk van het hulpgas heeft een aanzienlijk effect op het snijeffect. Door de gasdruk op de juiste manier te verhogen, kan de snijsnelheid worden verhoogd zonder kleverige slakken, dankzij de toename van het gasstroommomentum en de verbetering van het slakverwijderingsvermogen. Als de druk echter te hoog is, wordt het snijoppervlak ruw. Het effect van de zuurstofdruk op de gemiddelde ruwheid van het incisieoppervlak wordt weergegeven in de onderstaande figuur.
De lichaamsdruk is ook afhankelijk van de plaatdikte. Bij het snijden van koolstofarm staal met een CO2-laser van 1 kW wordt de relatie tussen de zuurstofdruk en de plaatdikte weergegeven in de onderstaande figuur.
(3) Snijsnelheid Snijsnelheid heeft een aanzienlijke invloed op de snijkwaliteit. Onder bepaalde omstandigheden van laservermogen zijn er overeenkomstige bovenste en onderste kritische waarden voor een goede snijsnelheid bij het snijden van koolstofarm staal. Als de snijsnelheid hoger of lager is dan de kritische waarde, zal slakhechting optreden. Wanneer de snijsnelheid laag is, wordt de actietijd van de oxidatiereactiewarmte op de snijkant verlengd, wordt de snijbreedte vergroot en wordt het snijoppervlak ruw. Naarmate de snijsnelheid toeneemt, wordt de incisie geleidelijk smaller totdat de breedte van de bovenste incisie gelijk is aan de diameter van de plek. Op dit moment is de incisie enigszins wigvormig, breed aan de bovenkant en smal aan de onderkant. Naarmate de snijsnelheid blijft toenemen, wordt de breedte van de bovenste incisie steeds kleiner, maar het onderste deel van de incisie wordt relatief breder en krijgt een omgekeerde wigvorm.
(5)Focusdiepte
De scherptediepte heeft een zekere invloed op de kwaliteit van het snijoppervlak en de snijsnelheid. Bij het zagen van relatief grote staalplaten moet een balk met een grote scherptediepte worden gebruikt; bij het snijden van dunne platen moet een straal met een kleine brandpuntsdiepte worden gebruikt.
(6) Mondstukhoogte
De mondstukhoogte heeft betrekking op de afstand van het eindoppervlak van het hulpgasmondstuk tot het bovenoppervlak van het werkstuk. De hoogte van het mondstuk is groot en het momentum van de uitgeworpen hulpluchtstroom is gemakkelijk te fluctueren, wat de snijkwaliteit en snelheid beïnvloedt. Daarom wordt bij lasersnijden de mondstukhoogte over het algemeen geminimaliseerd, meestal 0,5 ~ 2,0 mm.
① Laseraspecten
A. Verhoog het laservermogen. Het ontwikkelen van krachtigere lasers is een directe en effectieve manier om de snijdikte te vergroten.
B. Pulsverwerking. Gepulseerde lasers hebben een zeer hoog piekvermogen en kunnen dikke staalplaten doordringen. Het toepassen van hoogfrequente pulslasersnijtechnologie met een smalle pulsbreedte kan dikke stalen platen snijden zonder het laservermogen te vergroten, en de incisiegrootte is kleiner dan die van continu lasersnijden.
C. Gebruik nieuwe lasers
②Optisch systeem
A. Adaptief optisch systeem. Het verschil met traditioneel lasersnijden is dat de focus niet onder het snijoppervlak hoeft te worden geplaatst. Wanneer de focuspositie enkele millimeters op en neer schommelt langs de dikterichting van de stalen plaat, zal de brandpuntsafstand in het adaptieve optische systeem veranderen met de verschuiving van de focuspositie. De op en neergaande veranderingen in de brandpuntsafstand vallen samen met de relatieve beweging tussen de laser en het werkstuk, waardoor de focuspositie op en neer verandert langs de diepte van het werkstuk. Dit snijproces waarbij de focuspositie verandert afhankelijk van externe omstandigheden kan sneden van hoge kwaliteit opleveren. Het nadeel van deze methode is dat de zaagdiepte beperkt is, doorgaans niet meer dan 30 mm.
B. Bifocale snijtechnologie. Er wordt een speciale lens gebruikt om de straal twee keer op verschillende delen te focusseren. Zoals weergegeven in figuur 4.58 is D de diameter van het middengedeelte van de lens en de diameter van het randgedeelte van de lens. De kromtestraal in het midden van de lens is groter dan de omgeving, waardoor een dubbele focus ontstaat. Tijdens het snijproces bevindt de bovenste focus zich op het bovenoppervlak van het werkstuk en de onderste focus bevindt zich nabij het onderoppervlak van het werkstuk. Deze speciale dual-focus lasersnijtechnologie heeft veel voordelen. Voor het snijden van zacht staal kan er niet alleen een laserstraal met hoge intensiteit op het bovenoppervlak van het metaal worden gehandhaafd om te voldoen aan de omstandigheden die nodig zijn om het materiaal te laten ontbranden, maar ook een laserstraal met hoge intensiteit nabij het onderoppervlak van het metaal. om aan de eisen voor ontsteking te voldoen. De noodzaak om zuivere sneden te maken over het gehele bereik van materiaaldiktes. Deze technologie breidt het scala aan parameters uit voor het verkrijgen van sneden van hoge kwaliteit. Gebruik bijvoorbeeld een CO2 van 3 kW. laser kan de conventionele snijdikte slechts 15 ~ 20 mm bereiken, terwijl de snijdikte met behulp van dual focus snijtechnologie 30 ~ 40 mm kan bereiken.
③ Mondstuk en extra luchtstroom
Ontwerp het mondstuk redelijkerwijs om de eigenschappen van het luchtstroomveld te verbeteren. De diameter van de binnenwand van het supersonische mondstuk krimpt eerst en zet vervolgens uit, wat een supersonische luchtstroom bij de uitlaat kan genereren. De luchttoevoerdruk kan zeer hoog zijn zonder schokgolven te veroorzaken. Bij gebruik van een supersonisch mondstuk voor lasersnijden is de snijkwaliteit ook ideaal. Omdat de snijdruk van het supersonische mondstuk op het werkstukoppervlak relatief stabiel is, is het bijzonder geschikt voor het lasersnijden van dikke staalplaten.
Posttijd: 18 juli 2024
