Những điều cần biết về sử dụng thiết bị cắt laser

Những điều cần biết về sử dụng thiết bị cắt laser

Thông tin chung

Laser là một chùm bức xạ đơn sắc mạch lạc. Điều này có nghĩa rằng nó đến từ một nguồn (gọi là cộng hưởng) sản xuất (phát ra) bức xạ (ánh sáng hoặc thậm chí trong quang phổ nhìn thấy được) của trong bước sóng của tần số giống hệt nhau, giai đoạn, và sự phân cực. Ánh sáng laser nói chung là một ánh sáng bước sóng hẹp; Chưa hết, có những laser phát ra một phổ rộng của ánh sáng, hoặc phát ra các bước sóng ánh sáng khác nhau cùng một lúc.

Chúng ta sẽ không đi vào chi tiết giải thích cách các chùm tia laser được sản xuất; nó có lẽ là đủ để biết rằng bức xạ sản xuất ban đầu (Ánh sáng của một bước sóng cụ thể) đi qua các ống chứa đầy với một số "đạt được trung bình" và được khuếch đại (tăng sức mạnh); gương xung quanh đảm bảo rằng hầu hết các ánh sáng làm cho những đường chuyền thông qua phương tiện đạt được, được khuếch đại nhiều lần. Một phần của ánh sáng đó là giữa những tấm gương (có nghĩa là, trong khoang) đi qua gương trong suốt một phần và thoát như chùm ánh sáng Laser.

Chùm này cực kỳ mạnh mẽ, tập trung bởi một hệ thống gương và thấu kính, và sự hỗ trợ của dòng chảy với vận tốc cao của một số loại khí xung quanh nó, được phân phối thông qua các vòi phun cắt và có thể làm tan đi các vật liệu nó tấn công.

Ưu điểm của cắt Laser

Công nghệ laser có những ưu điểm sau:

1. Độ chính xác cao: Đây là công nghệ duy nhất để cắt hoặc đánh dấu bản vẽ phức tạp
2. Tuyệt vời cắt giảm chất lượng bất cứ nơi nào nó có thể được áp dụng

đường cưa nhỏ.

1. Tốc độ xử lý cao
2. So với quá trình cắt nhiệt khác, khu vực bị ảnh hưởng bởi nhiệt rất hẹp
3. Biến dạng tối thiểu của tấm cắt vì mức độ rất thấp nhiệt áp dụng
4. Nhiều loại vật liệu khác nhau (tức là không độc quyền những kim loại) có thể được cắt giảm
5. Không cần phải thay đổi công cụ khi cắt và đánh dấu
6. Nó có thể cắt hình dạng phức tạp, lỗ rất nhỏ và bề mặt vát
7. Kiểm soát thời gian thực của năng lượng laser trên một loạt các cường độ dòng điện (1-100%) cho phép giảm điện trên đường cong chặt chẽ và mạch xuyên
8. Cắt laser để lại một lớp rất mỏng quá trình oxy hóa và dễ dàng được làm sạch.

Nguyên tắc cắt Laser

Một sơ đồ của một hệ thống phân phối chùm tia laser được hiển thị dưới đây, bao gồm:

1. CO2 cộng hưởng laser, nơi mà các kích thích của nguyên tử carbon sản xuất phát xạ ánh sáng bước sóng duy nhất.

2. Khử cực gương

3 và 4. Quang học Kính viễn vọng

5. Đụng chùm

6. Ống kính tiêu cự

7. Đầu cắt

8. Vòi phun cắt 

9. Vật liệu gia công

Thiết bị tập trung bao gồm cả một ống kính kẽm selenua hay một gương parabol mà mang đến cho các chùm tia laser để tập trung vào một điểm duy nhất. Tùy thuộc vào tốc chùm tia laser, mật độ năng lượng của hơn 107 W/cm2 đạt được tại các điểm tập trung.

Phương pháp cắt Laser

Có hai phương pháp cắt chính, mà phụ thuộc vào loại vật liệu cắt:

A) Fusion Cutting (Cắt áp lực):

• Vật liệu được hợp nhất bởi năng lượng của chùm tia laser
• Khí, trong trường hợp này nitơ ở áp suất cao (từ 10 đến 20 bar), được sử dụng để thổi đi những vật chất nóng chảy từ rãnh cắt
• Tia khí cũng bảo vệ các ống kính tập trung từ bắn chùm tia.
• Sự hiện diện của nitơ bảo vệ các mép cắt từ quá trình oxy hóa và được sử dụng chủ yếu bằng thép không gỉ, nhôm và hợp kim của chúng.

B) Oxidation Cutting (Cắt oxy hóa):

• Vật liệu được làm nóng bởi các chùm tia laser với nhiệt độ đốt
• Khí, trong trường hợp này ôxy ở áp suất trung bình (0,4-5 bar), được sử dụng để oxy hóa vật chất và để lái xỉ ra khỏi rãnh cặt
• Khí cũng bảo vệ các ống kính tập trung từ bắn
• Một phần lớn của năng lượng cho quá trình cắt được cung cấp bởi các phản ứng tỏa nhiệt của oxy với các vật liệu
• Cắt phương pháp B là một trong những nhanh nhất và được sử dụng để cắt giảm chi phí hiệu quả của thép carbon.

Chất lượng cắt phụ thuộc vào các biến sau:

A.  Phát chùm tia

• Công suất laser
• Tần số xung

B. Phân phối chùm tia

• Khoảng cách giữa các vòi phun cắt và công việc mảnh
• Chiều dài tiêu cự của ống kính tập trung
• Vị trí đầu mối
• Tốc độ cắt
• Gia tốc

C. Khí sử dụng

• Loại và áp lực cắt giảm khí
• Đường kính và loại vòi phun

D. Đặc điểm vật liệu

• Loại vật liệu
• Bề mặt làm việc mảnh
• Làm việc mảnh hình
• độ dày vật liệu
• Hỗ trợ công việc mảnh

 Công suất laser  (Laser power)

Khi quyết định công suất laser là tốt nhất cho công việc thực tế hoặc, importanly hơn, mà hệ thống mua, chúng ta phải có trong tâm trí rằng yếu tố quyết định là loại và bề mặt vật liệu (kim loại hay không, dày hay mỏng, điểm nóng chảy của nó, phản chiếu nhiều hơn hoặc ít hơn, vv). Đôi khi, khi cắt đường nét "khó" hoặc các bộ phận nhỏ, giảm công suất laser có thể cần thiết để đạt được độ chính xác cao. Ngược lại một công suất laser ít nhất là 1000 W là cần thiết để cắt thép carbon dày hơn 8mm (5/16 ").

Tần số xung (Pulse frequency)

Khi cắt đường viền nhỏ hoặc xỏ lỗ khuyên rằng chúng ta sử dụng giảm tần số xung, điều chỉnh công việc cụ thể. Khi chúng ta làm như vậy trong khi xuyên, chúng ta nói rằng chúng tôi làm việc ở chế độ đoạn đường nối. Xuyên qua lon tất nhiên sẽ được thực hiện nhanh chóng tại năng lượng laser đầy đủ, nhưng nó cũng có thể được thực hiện từ từ bằng cách sử dụng cái gọi là "đoạn đường nối". Chúng ta làm điều này bằng cách từng bước tăng sản lượng tia laser vào đầu nhiệm vụ xuyên, sau đó giữ nó liên tục cho đến khi lỗ đã được hình thành, và cuối cùng là giảm từ từ trở lại.

 Loại khí - khí tinh khiết (Type of gas - gas purity)

Khí cắt được sử dụng chủ yếu là xác định bởi các loại vật liệu được gia công. Oxy, ví dụ, chỉ được sử dụng khi cắt vật liệu kim loại với các cạnh oxit miễn phí; được sử dụng trên bất kỳ vật liệu dễ cháy sẽ đặt nó trên lửa! Như chúng ta đã đề cập trước đó, oxy inducts một quá trình đốt cháy tỏa nhiệt tạo thành một lớp oxit mỏng trên bề mặt cắt.

Với việc cắt ngọn đuốc laser (phương pháp B) của vật liệu kim loại mức độ tinh khiết của oxy áp dụng đặc biệt quan trọng. Dấu vết của nitơ hay độ ẩm dẫn đến sự hình thành của gờ. Đây là loại cắt ô nhiễm khí có thể được gây ra bởi chai thay thế và kết nối chai bị ô nhiễm.

Khuyến cáo oxy tinh khiết: 99,95% (3,5)

Nếu oxy với độ tinh khiết 99,5% (2,5) được sử dụng, tốc độ cắt có thể được giảm khoảng 10%.

Chất lượng của nitơ như cắt khí (N2) cũng rất quan trọng để cắt áp lực cao bằng thép không gỉ. Thậm chí dấu vết nhẹ chì oxy đến sự hình thành của một lớp oxit tốt, mà có thể làm cho công việc không thể chấp nhận.

Áp suất khí (Gas pressure)

Độ dày vật liệu phải được kết hợp với áp lực của khí được sử dụng. Khi cắt ngọn đuốc (phương pháp cắt B, oxy hóa cắt ), tấm kim loại mỏng được cắt bằng áp suất khí cao hơn so với vật liệu dày hơn. Áp suất khí phải được thiết lập rất cẩn thận, bởi vì chất lượng cắt bị ảnh hưởng bởi ngay cả những thay đổi nhỏ trong áp lực oxy.

Nếu áp suất quá thấp, chất lỏng xỉ vẫn tồn tại trong các vật liệu nền, tạo thành một gờ ráp thường trú hoặc đóng đường cắt một lần nữa. Nếu áp suất quá cao, các cạnh dưới của cắt được đốt cháy, phá hủy các chi tiết gia công.

Đối với các vật liệu cần cắt có độ dày lớn, cần phải sử dụng đến áp suất không khí cao.

Vòi phun và kích thước vòi phun cắt (Cutting nozzles and nozzle size)

Các nhà sản xuất bán các vòi phun khác nhau cho công việc cắt khác nhau. Ví dụ, với áp lực cao cắt vòi phun với một lỗ lớn hơn được sử dụng hơn so với cắt tiêu chuẩn. Bất kỳ sự biến dạng của độ tròn của lỗ vòi phun dẫn đến một hướng duy nhất lát cắt phụ thuộc, do độ lệch tâm của chùm tia. Trong trường hợp này, một sự thay thế tiêu hao là cách duy nhất để đạt được chất lượng cắt chấp nhận được, vì vậy, cần dự trữ vòi phun trong kho. Ngay cả khi chất lượng cắt được không đáng kể ảnh hưởng (trong trường hợp của một lỗ hơi lớn hơn quy định) tiêu thụ khí đốt được tăng lên đáng kể.

Vòi phun với lỗ có đường kính nhỏ hơn không sản xuất cắt giảm sạch xỉ thải, nếu họ quản lý để cắt vật liệu. Xỉ vẫn gắn liền với cạnh dưới của rãnh cắt.

Khoảng cách vòi phun (Nozzle distance)

Khoảng cách giữa các vòi phun cắt và bề mặt được cắt được điều khiển bởi một số loại THC (Torch Height Control), thường là một điện dung, do đó không tiếp xúc thực hiện giữa chúng. Chất lượng cắt là quyết phụ thuộc vào khoảng cách vòi phun: nhỏ hơn khoảng cách này, chúng đạt được chất lượng cắt tốt hơn. Đồng thời, nguy cơ tổn thất, do một vụ va chạm (vòi phun hạ cánh trên bề mặt vật liệu), được lớn hơn. Vì vậy, bạn nên cố gắng và giữ khoảng cách tối thiểu khoảng 6,3 mm (0,024 in). Trong khi khoảng cách lỗ xuyên, vòi phun được xác định có tính đến các loại lỗ xuyên và độ dày tấm.

Laser tiêu cự ống kính (Laser Focussing optics)

Quang học tập trung gây ra các chùm tia laser được tập trung vào một điểm duy nhất nhờ các vòi phun. Quang lấy nét hoặc có thể là một ống kính kẽm selenua hoặc một gương parabol.

1 = chùm tia Laser

2 = ống kính tiêu cự

3 = Hỗ trợ cung cấp khí đốt

4 = đầu cắt vòi phun

5 = hướng cắt

6 = Cut bề mặt

7 = làm việc tờ mặt cắt ngang

8 = tan lớp

9 = Blow-out của khối nóng chảy

Ống kính hội tụ (Focussing lens)

Ống kính hội tụ phải được giữ sạch! Một ống kính lấy nét hấp thụ tia laser bẩn hơn năng lượng bức xạ, nóng lên và biến dạng. Một ống kính biến dạng thay đổi chiều dài tiêu cự của nó và vị trí tiêu cự di chuyển cao năng suất chất lượng cắt tồi tệ hơn. Hãy chú ý đến thực tế là, trong trường hợp ô nhiễm nặng, các ống kính có thể bị hư hỏng nghiêm trọng.

Ống kính biến dạng thường làm chậm tốc độ cắt và tăng thời gian cắt; gờ bắt đầu hình thành và gây dựng và các đường cưa và bề mặt gồ ghề tăng. Nếu vấn đề là nghiêm trọngchúng có thể không thể cắt hoàn toàn công việc mảnh. Nếu chúng ta cố gắng để cắt thép cacbonchúng phải đối mặt với vấn đề tạo hố. Hình thành miệng núi lửa diễn ra không phụ thuộc vào hàm lượng của thép. Nóng chảy bắt đầu ở lớp dưới bề mặt, kết quả là hạt nhân của những giọt nhỏ mà theo nhiệt hơn nữa, chúng đun sôi và phun ra qua bề mặt. Chất lỏng xung quanh các miệng hố thu nhỏ để lấp đầy các khoang hình thành và, trong quá trình làm mát, dẫn đến sự hình thành của một miệng hố hình thái phễu như thế nào.

Độ dài tiêu cự (Focal lengths)

Độ dài tiêu cự của ống kính sử dụng thường 12,7 mm (5 in) cho vật liệu mỏng và 19 mm (7,5 in) cho tấm dày hơn. Khi ta dùng 12,7 mm (5) quang học các rãnh cặt là hẹp so với 19 mm (7,5 in) quang học, đưa ra một mật độ năng lượng cao hơn cho năng lượng laser tương tự, kết quả là tốc độ cắt cao hơn một chút cho cùng một điện độ dày vật liệu / tia laser kết hợp. Nếu vật liệu chủ yếu là mỏng được cắt, 12.7 mm (5) quang học do đó được khuyến cáo vì lý do kinh tế.

19 mm (7,5 in) quang học cung cấp một độ dày cắt tối đa lớn hơn. 19 mm (7,5 in) quang học có thể được sử dụng để cắt một phạm vi rộng lớn của độ dày.

Vị trí hội tụ (Focus position)

Do quá nóng của con đường cắt đứt; do đó nó là điều dễ hiểu rằng chúng ta cần phải xác định vị trí hội tụ chính xác nơi chúng muốn chuyển tối đa của năng lượng laser. Chúng ta càng thành công tại đây, tốt hơn việc cắt giảm chất lượng của công việc. Nói về ngọn đuốc tia laser cắt thép carbon, kinh nghiệm cho thấy kết quả tốt nhất đạt được nếu chúng ta tuân theo quy định sau đây:

a) Hội tụ trên bề mặt tấm (f = 0) khi độ dày tấm là lên đến khoảng 6 mm.

b) Hội tụ trên bề mặt tờ khi độ dày tấm là 8 mm và hơn (f> 0).

Cắt áp lực cao bằng thép không gỉ hoặc nhôm chúng ta nên đặt hội tụ trong bảng (f <0), khoảng 2/3 độ dày của nó. Kết luận cuối cùng là chúng ta nên thay đổi vị trí hội tụ để phù hợp với kết hợp các tài liệu / độ dày khác nhau.

Tập trung các chùm nhờ các vòi phun:

Các ống kính lấy nét phải được đặt trong một cách mà các chùm tia laser tập trung được đặt ở trung tâm của lỗ vòi phun. Một chùm tia laser cũng tập trung nên tại hầu hết là 0,05 mm (0,002 ") ra khỏi trung tâm đối với các vòi phun với.

1 = Nozzle Orifice, 2 = tia laze

Với chất lượng cắt nếu không tốt, một chùm tia laser không trung có thể dẫn đến chất lượng cắt bị lệ thuộc vào hướng. Trong trường hợp cực đoan cắt là rất tốt theo một hướng nhưng theo các hướng khác các vật liệu không sạch cắt hoặc thậm chí không chia tay.

Với việc cắt ngọn đuốc của tia lửa thép cacbon có thể hình thành trên bề mặt của các tấm khi cắt diễn ra theo một hướng trái ngược với độ lệch tâm.

Tốc độ cắt (Cutting speed)

Tốc độ cắt phải phù hợp với loại và độ dày của các công việc mảnh. Một tốc độ đó là quá nhanh hoặc quá chậm dẫn đến tăng độ nhám, hình burr và đường dây kéo lớn.

Gia tốc (Acceleration)

Đây là một tính năng quan trọng không kém, và một trong đó là quan tâm hàng đầu trong quá khứ; thiết bị CNC hiện đại, tuy nhiên, đó lại là công việc của các nhà sản xuất. Vì vậy chubng1 ta không nên quá lo lắng.

Vật liệu

Thành phần của kim loại và các phương pháp sản xuất ra chúng ảnh hưởng đến đặc điểm của nó. Dẫn nhiệt và hấp thụ, căng thẳng, phản xạ, nội dung trong các chất khác là quan trọng nhất.

1. Tấm kim loại không chứa sắt

• Nhôm: khả năng hạn chế để cắt, vì phản xạ cao và dẫn nhiệt. Ngoài ra, cắt phụ thuộc vào hợp kim cụ thể. Chất lượng cắt được cải tiến với nội dung hợp kim cao hơn. Nó có thể được cắt với độ dày khoảng. 30% độ dày cắt trong trường hợp của thép carbon với năng lượng laser tương tự.
• Đồng và đồng thau: Tương tự như vậy, chúng có phản xạ rất cao và dẫn nhiệt. Độ dày cắt nhỏ hơn một đạt được trong nhôm, chỉ 1mm đồng và 2mm cho đồng. Hãy chắc chắn rằng bạn cung cấp các nhà điều hành với các thiết bị bảo vệ chống lại bức xạ phản ánh
• Bạc và vàng: Thực tế không thể cắt laser.

1. Tấm sắt và thép

Thép nên có nội dung silicon thấp, carbon và phốt pho. Nó cũng phải được sản xuất miễn phí của ứng suất nội bộ. Điều này làm cho kim loại tốt nhất để cắt laser với chất lượng cắt cao và tốc độ cắt rất cao. Nếu tỷ lệ phần trăm cao của hàm lượng carbon là hiện nay, các mặt cắt tạo thành một lớp mỏng oxit màu xám-đen cứng. Dọn dẹp các hợp kim, dễ dàng hơn là để cắt nó.

Phi kim loại

   Cắt nên được quan tâm riêng biệt, tùy thuộc vào đặc điểm của vật liệu:

• Acryl thủy tinh, nhựa PVC và Polyurethane cung cấp chất lượng cắt tốt và tốc độ cắt cao, nhưng chúng nên có biện pháp lọc không khí đặc biệt; cắt của họ nói chung có thể tạo ra khói độc hại.
• Da, gỗ, các tông và giấy có thể được cắt với chất lượng cắt cao, chỉ sản xuất một số sự đổi màu từ bề mặt cắt được các bon.
• Gốm sứ hoặc thạch anh có thể được cắt với kết quả tốt
• Thủy tinh có thể được cắt giảm, nhưng chăm sóc đặc biệt phải được thực hiện để tránh hình thành các vết nứt do nồng độ cao nhiệt (và giãn nở nhiệt) tại địa phương.

Bề mặt sáng bóng Vật liệu

Chúng mạnh mẽ phản ánh các chùm tia laser; cả về chất lượng và cắt tấm giá trị độ dày thấp hơn. Ví dụ, năng lượng laser 1500W có thể cắt 12mm (0.47 in) thép nhẹ nhưng chỉ 4mm (0.16 in) của nhôm nguyên chất.

Bề mặt phun và sơn

Cắt laser bị cản trở bởi quy mô nhà máy; cả hai chùm tia laser và lưu lượng khí cắt bị ảnh hưởng bất lợi. Bề mặt phủ sơn hoặc nhựa ảnh hưởng đến quá trình cắt.

Bề mặt bị biến dạng hoặc bị hư hỏng

Dấu lăn và rãnh, tem và sâu răng làm chệch hướng hoặc chùm tia laser lan tỏa và lưu lượng khí. Theo dự kiến, dày hơn tờ các acuter các vấn đề. Thời gian cắt tăng độ nhám bề mặt cắt và kéo dài là để được mong đợi.

Bề mặt hạt phun cát mài mòn và xử lý

Hạt cát lệch chùm tia laser tập trung và gây cản trở lưu lượng khí thích hợp; nội dung silicon cát gây ra vấn đề bổ sung. Bề mặt với một kết cấu thô cũng có thể tạo ra vấn đề. Trong trường hợp họ đã củng cố chất lượng cắt xỉ bị ảnh hưởng tiêu cực, đến mức phải chịu một số vụ tai nạn máy, nếu bất thường là đủ lớn.

Bề mặt bằng một lớp dầu

Trường hợp này không bị ảnh hưởng và công việc có thể tiến hành cắt bình thường. Xỉ tuân thủ bị suy yếu.

thép mạ kẽm

Có thể được cắt với độ dày 3,2 mm (1/8 in). Nó là cần thiết rằng các lớp mạ kẽm được áp dụng bằng điện và khoảng. 8 mm độ dày lớp.

Tờ tự dính tráng polyethylen

Thường không có vấn đề lên đến 3,2 mm (1/8 in), cung cấp bộ phim là trên bề mặt phía trên và nó không phải là quá dày (tới xấp xỉ. 100 mm).

Chú ý: khí nguy hiểm được tạo ra khi cắt tấm nhựa phủ.

Làm việc mảnh hình

Một số hình dạng của các công việc mảnh, như cầu tốt, góc nhọn, hoặc lỗ nhỏ (đường kính lỗ nhỏ hơn độ dày tấm) phải được cắt giảm với các thông số:

giảm năng lượng laser

tốc độ cắt giảm

tần số xung thấp hơn

Nếu không có nguy cơ quá nóng sẽ được áp dụng cho các công việc mảnh và các bộ phận của hình sẽ được đốt cháy đi

Độ dày vật liệu

Như với cắt Plasma, cắt vật liệu với kết quả có độ dày lớn hơn trong tăng độ nhám bề mặt cắt laser. Cắt tấm dày hơn có thể mất nhiều thời gian hơn cắt tấm mỏng của vật liệu giống nhau và với năng lượng laser tương tự.