Rôzne metódy rezania laserovým rezacím strojom

Laserové rezanie je bezkontaktná metóda spracovania s vysokou energiou a dobrou regulovateľnosťou hustoty. Laserový bod s vysokou hustotou energie sa vytvorí po zaostrení laserového lúča, ktorý má pri rezaní mnoho vlastností. Existujú štyri rôzne spôsoby rezania laserom, ktoré slúžia na riešenie rôznych situácií.

1. Rezanie taveniny 

Pri rezaní laserovým tavením je roztavený materiál vyvrhnutý prúdom vzduchu po lokálnom tavení obrobku. Pretože prenos materiálu prebieha iba v tekutom stave, tento proces sa nazýva rezanie tavením laserom.
Laserový lúč s inertným rezným plynom s vysokou čistotou spôsobuje, že roztavený materiál opúšťa štrbinu, zatiaľ čo samotný plyn nie je zapojený do rezania. Rezanie laserovým tavením môže dosiahnuť vyššiu rýchlosť rezania ako rezanie splyňovaním. Energia potrebná na splyňovanie je zvyčajne vyššia ako energia potrebná na roztavenie materiálu. Pri rezaní tavením laserom je laserový lúč absorbovaný iba čiastočne. Maximálna rýchlosť rezania sa zvyšuje so zvýšením výkonu lasera a klesá takmer nepriamo so zvýšením hrúbky plechu a teploty tavenia materiálu. V prípade určitého výkonu lasera je limitujúcim faktorom tlak vzduchu v štrbine a tepelná vodivosť materiálu. V prípade železných a titánových materiálov môže rezanie laserom z taveniny získať neoxidačné zárezy. V prípade oceľových materiálov je hustota výkonu lasera medzi 104 w / cm2 a 105 W / cm2.

2. Rezanie odparovaním

V procese rezania laserovým splyňovaním je rýchlosť teploty povrchu materiálu stúpajúca na teplotu bodu varu taká vysoká, že sa môže vyhnúť taveniu spôsobenému vedením tepla, takže niektoré materiály sa odparujú do pary a zmiznú a niektoré materiály sú odfúknuté z dno rezného švu pomocným prúdom plynu ako ejecta. V tomto prípade je potrebný veľmi vysoký výkon lasera.

Aby sa zabránilo pare materiálu na stene štrbiny, hrúbka materiálu nesmie byť oveľa väčšia ako priemer laserového lúča. Tento postup je preto vhodný iba pre aplikácie, kde je potrebné zabrániť eliminácii roztavených materiálov. V skutočnosti sa tento spôsob používa iba vo veľmi malej oblasti použitia zliatin na báze železa.

Tento spôsob nemožno použiť pre materiály ako drevo a niektoré keramiky, ktoré nie sú v roztavenom stave a je nepravdepodobné, že by umožnili rekombináciu pár materiálu. Navyše tieto materiály zvyčajne musia dosiahnuť hrubší rez. Pri rezaní laserovým splyňovaním závisí optimálne zaostrenie lúča od hrúbky materiálu a kvality lúča. Výkon lasera a výparné teplo majú na optimálnu ohniskovú vzdialenosť len určitý vplyv. Maximálna rýchlosť rezania je nepriamo úmerná teplote splyňovania materiálu, keď je hrúbka dosky fixovaná. Požadovaná hustota výkonu lasera je väčšia ako 108 W / cm2 a závisí od materiálu, hĺbky rezu a polohy zaostrenia lúča. V prípade určitej hrúbky dosky za predpokladu, že je k dispozícii dostatočný výkon lasera, je maximálna rýchlosť rezania obmedzená rýchlosťou prúdu plynu.

3. Riadené rezanie zlomeniny

Pri krehkých materiáloch, ktoré sa dajú ľahko poškodiť teplom, sa vysokorýchlostné a kontrolovateľné rezanie zahrievaním laserovým lúčom nazýva riadené zlomenie. Hlavný obsah tohto procesu rezania je: laserový lúč zahrieva malú oblasť krehkého materiálu, čo spôsobuje veľký tepelný gradient a vážnu mechanickú deformáciu v tejto oblasti, čo vedie k tvorbe trhlín v materiáli. Pokiaľ je zachovaný rovnomerný gradient zahrievania, laserový lúč môže viesť generovanie trhlín v ľubovoľnom požadovanom smere.

4. Oxidačné tavenie (laserové rezanie plameňom)

Na tavenie a rezanie sa spravidla používa inertný plyn. Ak sa namiesto toho použije kyslík alebo iný aktívny plyn, materiál sa zapáli ožiarením laserovým lúčom a v dôsledku intenzívnej chemickej reakcie s kyslíkom sa vytvorí ďalší zdroj tepla na ďalšie zahriatie materiálu, ktorý sa nazýva oxidačné tavenie a rezanie. .

Z tohto dôvodu môže byť rýchlosť rezania konštrukčnej ocele s rovnakou hrúbkou vyššia ako pri tavení. Na druhej strane kvalita rezu môže byť horšia ako kvalita rezu z taveniny. V skutočnosti to prinesie širšie štrbiny, zjavnú drsnosť, zvýšenú zónu ovplyvnenú teplom a horšiu kvalitu hrán. Laserové rezanie plameňom nie je dobré pri obrábaní presných modelov a ostrých rohov (hrozí nebezpečenstvo spálenia ostrých rohov). Na obmedzenie tepelných efektov je možné použiť lasery v pulznom režime a rýchlosť rezania určuje výkon lasera. V prípade určitého výkonu lasera je limitujúcim faktorom prísun kyslíka a tepelná vodivosť materiálu.


Čas zverejnenia: 21. december 2020