Cắt lazeứng dụng
Laser CO2 dòng trục nhanh chủ yếu được sử dụng để cắt laser vật liệu kim loại, chủ yếu là do chất lượng chùm tia tốt. Mặc dù độ phản xạ của hầu hết các kim loại đối với chùm tia laser CO2 khá cao nhưng độ phản xạ của bề mặt kim loại ở nhiệt độ phòng tăng lên khi nhiệt độ và mức độ oxy hóa tăng lên. Một khi bề mặt kim loại bị hư hỏng, hệ số phản xạ của kim loại gần bằng 1. Để cắt laser kim loại, cần có công suất trung bình cao hơn và chỉ có laser CO2 công suất cao mới có tình trạng này.
1. Cắt laser vật liệu thép
1.1 Cắt laser liên tục CO2 Các thông số chính của quá trình cắt laser liên tục CO2 bao gồm công suất laser, loại và áp suất của khí phụ, tốc độ cắt, vị trí tiêu cự, độ sâu tiêu cự và chiều cao vòi phun.
(1) Công suất laser Công suất laser có ảnh hưởng lớn đến độ dày cắt, tốc độ cắt và chiều rộng vết mổ. Khi các thông số khác không đổi, tốc độ cắt giảm khi tăng độ dày tấm cắt và tăng khi tăng công suất laser. Nói cách khác, công suất laser càng lớn thì tấm có thể cắt càng dày, tốc độ cắt càng nhanh và chiều rộng vết mổ càng lớn.
(2) Loại và áp suất của khí phụ Khi cắt thép cacbon thấp, CO2 được sử dụng làm khí phụ nhằm tận dụng nhiệt của phản ứng đốt cháy sắt-oxy để thúc đẩy quá trình cắt. Tốc độ cắt cao và chất lượng vết mổ tốt, đặc biệt là có thể thu được vết mổ không có xỉ dính. Khi cắt thép không gỉ, CO2 được sử dụng. Xỉ dễ dính vào phần dưới của vết mổ. Dòng khí hỗn hợp CO2 + N2 hoặc dòng khí hai lớp thường được sử dụng. Áp suất của khí phụ có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả cắt. Việc tăng áp suất khí một cách thích hợp có thể tăng tốc độ cắt mà không có xỉ dính do tăng động lượng dòng khí và cải thiện khả năng loại bỏ xỉ. Tuy nhiên, nếu áp suất quá cao, bề mặt cắt sẽ trở nên thô ráp. Ảnh hưởng của áp suất oxy đến độ nhám trung bình của bề mặt vết mổ được thể hiện trong hình bên dưới.
Áp lực cơ thể cũng phụ thuộc vào độ dày tấm. Khi cắt thép carbon thấp bằng laser CO2 1kW, mối quan hệ giữa áp suất oxy và độ dày tấm được thể hiện trong hình bên dưới.
(3) Tốc độ cắt Tốc độ cắt có tác động đáng kể đến chất lượng cắt. Trong những điều kiện nhất định của công suất laser, sẽ có các giá trị tới hạn trên và dưới tương ứng để có tốc độ cắt tốt khi cắt thép cacbon thấp. Nếu tốc độ cắt cao hơn hoặc thấp hơn giá trị tới hạn thì sẽ xảy ra hiện tượng dính xỉ. Khi tốc độ cắt chậm, thời gian tác dụng của nhiệt phản ứng oxy hóa trên lưỡi cắt được kéo dài, chiều rộng của vết cắt tăng lên và bề mặt cắt trở nên nhám. Khi tốc độ cắt tăng lên, vết mổ dần dần thu hẹp lại cho đến khi chiều rộng của vết mổ trên tương đương với đường kính của vết cắt. Lúc này, vết mổ có hình hơi nêm, rộng ở phía trên và hẹp ở phía dưới. Khi tốc độ cắt tiếp tục tăng, chiều rộng của vết mổ trên tiếp tục nhỏ hơn, nhưng phần dưới của vết mổ trở nên tương đối rộng hơn và trở thành hình nêm ngược.
(5)Độ sâu tiêu điểm
Độ sâu tiêu cự có tác động nhất định đến chất lượng bề mặt cắt và tốc độ cắt. Khi cắt các tấm thép tương đối lớn, nên sử dụng dầm có tiêu cự lớn; khi cắt các tấm mỏng nên sử dụng chùm tia có độ sâu tiêu cự nhỏ.
(6) Chiều cao vòi phun
Chiều cao vòi phun đề cập đến khoảng cách từ bề mặt cuối của vòi khí phụ đến bề mặt trên của phôi. Chiều cao của vòi phun lớn và động lượng của luồng khí phụ đẩy ra dễ dao động, ảnh hưởng đến chất lượng và tốc độ cắt. Do đó, khi cắt laser, chiều cao vòi phun thường được giảm thiểu, thường là 0,5 ~ 2,0mm.
① Khía cạnh laser
Một. Tăng sức mạnh của tia laser. Phát triển các tia laser mạnh hơn là cách trực tiếp và hiệu quả để tăng độ dày cắt.
b. Xử lý xung. Laser xung có công suất cực đại rất cao và có thể xuyên qua các tấm thép dày. Ứng dụng công nghệ cắt laser xung tần số cao, độ rộng xung hẹp có thể cắt các tấm thép dày mà không làm tăng công suất laser, kích thước vết mổ nhỏ hơn so với cắt laser liên tục.
c. Sử dụng tia laser mới
②Hệ thống quang học
Một. Hệ thống quang học thích ứng Sự khác biệt so với cắt laser truyền thống là không cần đặt tiêu điểm bên dưới bề mặt cắt. Khi vị trí tiêu cự dao động lên xuống vài mm dọc theo chiều dày của tấm thép, tiêu cự trong hệ thống quang học thích ứng sẽ thay đổi theo sự dịch chuyển của vị trí tiêu điểm. Sự thay đổi lên xuống của tiêu cự trùng với chuyển động tương đối giữa tia laser và phôi, khiến vị trí tiêu điểm thay đổi lên xuống dọc theo độ sâu của phôi. Quá trình cắt này trong đó vị trí tiêu điểm thay đổi theo điều kiện bên ngoài có thể tạo ra các vết cắt chất lượng cao. Nhược điểm của phương pháp này là độ sâu cắt bị hạn chế, thường không quá 30 mm.
b. Công nghệ cắt hai tiêu cự. Một thấu kính đặc biệt được sử dụng để tập trung chùm tia hai lần vào các phần khác nhau. Như trong hình 4.58, D là đường kính phần trung tâm của thấu kính và là đường kính phần rìa của thấu kính. Bán kính cong ở tâm thấu kính lớn hơn vùng xung quanh, tạo thành tiêu điểm kép. Trong quá trình cắt, tiêu điểm phía trên nằm ở bề mặt trên của phôi và tiêu điểm phía dưới nằm gần bề mặt dưới của phôi. Công nghệ cắt laser tiêu điểm kép đặc biệt này có nhiều ưu điểm. Để cắt thép nhẹ, nó không chỉ có thể duy trì chùm tia laser cường độ cao ở bề mặt trên của kim loại để đáp ứng các điều kiện cần thiết để vật liệu bốc cháy mà còn duy trì chùm tia laser cường độ cao gần bề mặt dưới của kim loại. đáp ứng được yêu cầu về đánh lửa. Nhu cầu tạo ra các vết cắt rõ ràng trên toàn bộ phạm vi độ dày vật liệu. Công nghệ này mở rộng phạm vi thông số để đạt được vết cắt chất lượng cao. Ví dụ: sử dụng CO2 3kW. laser, độ dày cắt thông thường chỉ có thể đạt 15 ~ 20mm, trong khi độ dày cắt sử dụng công nghệ cắt lấy nét kép có thể đạt tới 30 ~ 40mm.
③Vòi phun và luồng không khí phụ trợ
Thiết kế hợp lý vòi phun để cải thiện đặc tính trường luồng không khí. Đường kính của thành trong của vòi siêu âm đầu tiên co lại, sau đó giãn ra, có thể tạo ra luồng khí siêu âm ở đầu ra. Áp suất cung cấp không khí có thể rất cao mà không tạo ra sóng xung kích. Khi sử dụng vòi phun siêu âm để cắt laser, chất lượng cắt cũng rất lý tưởng. Do áp suất cắt của vòi siêu âm trên bề mặt phôi tương đối ổn định nên nó đặc biệt thích hợp để cắt laser các tấm thép dày.
Thời gian đăng: 18-07-2024
