راهنمای اصول برش لیزری برای مبتدیان

تعریف

برش لیزری یک روش برش حرارتی است که از یک پرتو لیزر متمرکز با چگالی بالا برای تابش مواد مورد برش استفاده می‌کند و باعث می‌شود که مواد به سرعت گرم شده و به نقطه اشتعال برسد و سپس ذوب، فرسایش، تبخیر و تبخیر ایجاد شود. همانطور که پرتو در سراسر مواد حرکت می کند، سوراخ ها رشد می کنند تا شکاف های باریک تری ایجاد کنند و در همان زمان، مواد مذاب توسط گاز کار با فشار بالا دور می شوند تا یک برش صاف و تمیز کامل شود.

اصل

لیزر از تحریک مواد برای تولید پرتو استفاده می کند. این پرتو دمای قوی دارد. هنگام تماس با مواد، می تواند به سرعت بر روی سطح مواد ذوب شود و یک سوراخ ایجاد کند. با توجه به حرکت نقطه ثبت، برش تشکیل می شود. در مقایسه با روش برش سنتی، روش برش شکاف کمتری دارد و می تواند بیشتر مواد را ذخیره کند. با این حال، تجزیه و تحلیل با توجه به اثر برش تعریف می شود. ماده ای که بر اساس لیزر برش داده می شود اثر برش رضایت بخشی و دقت بالایی دارد. این ارثی است علاوه بر مزایای لیزر، با روش های برش معمولی نیز بی نظیر است.

انواع

برش لیزری در 4 دسته تقسیم می شود: برش تبخیر، برش ذوب، برش اکسیژن، خراش و شکستگی کنترل شده.

1. برش تبخیر لیزری

با استفاده از پرتو لیزر پرانرژی برای گرم کردن قطعه کار، دما به سرعت افزایش می‌یابد، در مدت زمان بسیار کوتاهی به نقطه جوش ماده می‌رسد و مواد شروع به تبخیر شدن می‌کنند و بخار تشکیل می‌دهند. سرعت خروج این بخارات بسیار زیاد است و همزمان با بیرون ریختن بخارات، برشی در مواد ایجاد می شود. گرمای تبخیر مواد به طور کلی بسیار زیاد است، بنابراین تبخیر و برش لیزری به توان و چگالی توان زیادی نیاز دارد.

برش تبخیر بیشتر برای مواد فلزی بسیار نازک و مواد غیر فلزی (مانند کاغذ، پارچه، چوب، پلاستیک و لاستیک و غیره) استفاده می شود.

2. برش ذوب لیزری

در برش ذوبی، مواد فلزی با حرارت لیزر ذوب می شود و سپس گاز غیر اکسید کننده (Ar، He، N و غیره) از طریق نازل به صورت هم محور با پرتو پاشیده می شود و فلز مایع با فشار قوی تخلیه می شود. از گاز برای تشکیل برش. برش ذوب لیزری نیازی به تبخیر کامل فلز ندارد و انرژی مورد نیاز تنها 1/10 برش تبخیر است.

برش ذوب بیشتر برای موادی استفاده می شود که به راحتی اکسید یا فلزات فعال نیستند، مانند فولاد ضد زنگ، تیتانیوم، آلومینیوم و آلیاژهای آنها.

3. برش لیزری اکسیژن

اصل برش لیزری اکسیژن مشابه برش اکسی استیلن است. از پرتو لیزر به عنوان منبع گرمای پیش گرمایش و گاز فعال مانند اکسیژن به عنوان گاز برش استفاده می کند. از یک طرف، گاز دمیده شده با فلز برش تعامل می کند و باعث واکنش اکسیداسیون می شود و مقدار زیادی گرمای اکسیداسیون را منتشر می کند. از سوی دیگر، اکسید مذاب و مذاب از ناحیه واکنش دمیده می شوند تا برشی در فلز ایجاد کنند. از آنجایی که واکنش اکسیداسیون در فرآیند برش گرمای زیادی تولید می کند، انرژی مورد نیاز برای برش لیزری اکسیژن فقط 1/2 از برش ذوب، و سرعت برش بسیار سریعتر از برش بخار و برش ذوب است. برش لیزری اکسیژن بیشتر برای مواد فلزی که به راحتی اکسید می شوند مانند فولاد کربنی، فولاد تیتانیوم و فولاد عملیات حرارتی استفاده می شود.

4. خط زدن لیزر و شکستگی کنترل شده

خط نویسی لیزری از لیزر با چگالی با انرژی بالا برای اسکن سطح مواد شکننده استفاده می کند، به طوری که مواد گرم می شوند تا یک شیار کوچک تبخیر شود و سپس فشار خاصی اعمال شود، مواد شکننده در امتداد شیار کوچک ترک خواهند خورد. لیزرها برای خط نویسی عموما Q-switched و CO2 لیزرها

کنترل شکست استفاده از توزیع دمای شیب دار ایجاد شده توسط شیار لیزری است که تنش حرارتی موضعی را در مواد شکننده ایجاد می کند و مواد را در امتداد شیار کوچک می شکند.

امکانات

در مقایسه با سایر روش های برش حرارتی، برش لیزری دارای ویژگی های با سرعت برش سریع و کیفیت بالا می باشد. به طور خاص به عنوان جنبه های زیر خلاصه می شود.

1. کیفیت برش خوب

با توجه به نقطه برش کوچک، چگالی انرژی بالا و سرعت برش سریع، می تواند کیفیت برش بالایی داشته باشد.

الف برش برش باریک است، هر دو طرف شکاف موازی و عمود بر سطح هستند و دقت ابعادی قطعات برش می‌تواند به ± برسد.0.05mm.

ب سطح برش صاف و تمیز است، زبری سطح تنها ده ها میکرون است، بدون پردازش مکانیکی، و قطعات را می توان به طور مستقیم استفاده کرد.

ج پس از برش لیزری مواد، عرض ناحیه تحت تأثیر حرارت بسیار کوچک است، عملکرد مواد در نزدیکی شکاف تقریباً تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد، و تغییر شکل قطعه کار کوچک است، دقت برش بالا است، هندسه شکاف خوب است و شکل مقطع شکاف مستطیل منظم تر است.

2. راندمان برش بالا

با توجه به ویژگی های انتقال، برش لیزری به طور کلی با چندین میز کار CNC مجهز است و کل فرآیند برش را می توان به طور کامل CNC کنترل کرد. در حین کار، فقط باید برنامه کنترل عددی را تغییر دهید، می توان آن را برای برش قطعات با اشکال مختلف، هم برش 2 بعدی و هم برش 3 بعدی اعمال کرد.

3. سرعت برش سریع

استفاده از لیزر با توان 1200W بریدن a 2mm صفحه فولادی کم کربن ضخیم، سرعت برش می تواند به 600 سانتی متر در دقیقه برسد. برش a 5mm تخته رزین پلی پروپیلن ضخیم، سرعت برش می تواند به 1200 سانتی متر در دقیقه برسد. این ماده در حین برش نیازی به گیره و ثابت شدن ندارد، که نه تنها می تواند باعث صرفه جویی در وسایل ابزارآلات شود، بلکه باعث صرفه جویی در زمان کمکی برای بارگیری و تخلیه می شود.

4. برش بدون تماس

مشعل برش هیچ تماسی با قطعه کار ندارد و هیچ گونه سایش ابزار وجود ندارد. برای پردازش قطعات با اشکال مختلف، نیازی به تغییر "ابزار" نیست، فقط پارامترهای خروجی لیزر را تغییر دهید. فرآیند برش دارای صدای کم، لرزش کم و بدون آلودگی است.

5. انواع مختلفی از مواد برش وجود دارد

در مقایسه با برش اکسی استیلن و برش پلاسما، انواع مختلفی از مواد قابل برش لیزری وجود دارد، از جمله مواد کامپوزیت فلزی، غیر فلزی، فلزی و غیر فلزی، چرم، چوب و الیاف. اما برای مواد مختلف به دلیل خواص ترموفیزیکی متفاوت و میزان جذب متفاوت لیزرها، سازگاری متفاوتی برای برش لیزری از خود نشان می دهند.

اپلیکیشن‌ها

اکثر برش های لیزری توسط برنامه های CNC کنترل می شوند یا به ربات های برش ساخته می شوند. به عنوان یک روش پردازش دقیق، لیزر می تواند تقریباً تمام مواد از جمله برش 2 بعدی یا برش سه بعدی صفحات فلزی نازک را برش دهد.

در زمینه خودروسازی، فناوری برش منحنی‌های فضایی مانند شیشه‌های بالای خودرو به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. شرکت فولکس واگن آلمان از لیزری با توان استفاده می کند 500W برای برش ورقه های بدنه با شکل پیچیده و قسمت های مختلف منحنی. در زمینه هوافضا، از فناوری لیزر برای برش مواد هوایی خاص مانند آلیاژهای تیتانیوم، آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهای نیکل، آلیاژهای کروم، فولاد ضد زنگ، اکسید بریلیم، مواد کامپوزیت، پلاستیک، سرامیک و کوارتز استفاده می شود. قطعات هوافضا برش داده شده توسط لیزر شامل لوله شعله موتور، پوشش دیواره نازک آلیاژ تیتانیوم، قاب هواپیما، پوسته آلیاژ تیتانیوم، خرپا بال، پانل بال دم، روتور اصلی هلیکوپتر، کاشی عایق حرارتی سرامیکی شاتل فضایی و غیره است.

از فناوری برش لیزری در زمینه مواد غیر فلزی نیز استفاده می شود. نه تنها می تواند مواد با سختی و شکنندگی بالا مانند نیترید سیلیکون، سرامیک، کوارتز و غیره را برش دهد. اما همچنین می تواند مواد انعطاف پذیر مانند پارچه، کاغذ، صفحات پلاستیکی، لاستیک و غیره را برش داده و پردازش کند، مانند برش لباس با لیزر، می تواند لباس را 10٪ تا 12٪ صرفه جویی کند، کارایی را بیش از 3 برابر بهبود بخشد.

روند

1. دستگاه برش لیزری انقلاب محصول دوره ساز را ادامه خواهد داد.

منبع لیزر جزء اصلی کاتر و همچنین یک شاخص مهم است که نوع و توانایی برش یک برش لیزری را تعیین می کند. ناگفته نماند که تغییرات آتی در کاترهای لیزری در منابع لیزری نیز رخ خواهد داد. همانطور که در بالا ذکر شد، جایگزینی CO2 دستگاه لیزر برش برش لیزری فیبر مهم‌ترین انقلاب فناوری در 40 سال گذشته از تولد دستگاه برش لیزری است که مزایای اقتصادی عصری را برای تولیدکنندگان و کاربران جدید و قدیمی در این زمینه به ارمغان آورده است. بنابراین، آیا در آینده منبع نور جدیدی وجود خواهد داشت که ارزان‌تر از لیزرهای فیبر باشد، عملکرد بهتر، حالت پرتوی عالی‌تر، نرخ تبدیل الکترواپتیک بالاتر یا هزینه کلی کمتری داشته باشد؟ پاسخ البته بله است. سپس بپرسید چه نوع لیزری؟ البته الان نمی توان پاسخ دقیقی داد. علم و فناوری گاهی دچار تزلزل می‌شوند، گاهی هزاران مایل در روز.

2. لیزر فیبر پرقدرت به نیروی اصلی در بازار برش لیزر تبدیل خواهد شد.

امروزه ماشین‌های برش فیبر نوری در رنج‌های مختلف قدرت پیشرفت زیادی را آغاز کرده‌اند. با این حال، قدرت اصلی دستگاه های برش لیزری در آینده کجاست؟ اگرچه ماشین‌ها در هر محدوده توان کاربرد خاص خود را دارند، اما خانواده لیزرهایی که با لیزرهای فیبر پرقدرت شروع به کار کردند و انقلاب جهانی فناوری لیزر را به راه انداختند، قدرت بالاتر، دقت بالاتر و ظرفیت برش بیشتر را یکی از پیشرفت‌های مهم می‌دانند. جهت برش لیزری فیبر. STYLECNC اخیراً 1 راه اندازی شده است5KW با سرعت فوق العاده بالا فیبر برش لیزر، که در سرعت برش و ضخامت برش به پیشرفت بی سابقه ای دست یافته است که توجه صنعت را به خود جلب کرده است. آیا این شامل روند توسعه آینده برش لیزری است؟ شایسته است منتظر کارشناسان صنعت، دانش پژوهان و دوستان کاربر باشیم. علاوه بر این، ما می توانیم مطمئن باشیم که در آینده نزدیک، بسیاری از تولید کنندگان داخلی و خارجی برش لیزر فیبر، رقابت شدیدی در بازار ایجاد خواهند کرد. تنها شرکت هایی با کیفیت محصول عالی، تمرکز مستمر بر روی سرمایه گذاری تحقیق و توسعه و تسلط بر فناوری های رقابتی اصلی می توانند این کار را انجام دهند و شکست ناپذیر باشند.

3. عصر هوش در راه است.

چه صنعت 4.0 در آلمان باشد و چه تولید هوشمند در چین، چهارمین انقلاب صنعتی در زمینه صنعتی در راه است. به عنوان یک دقت بالا دستگاه برش لیزری CNC، برش لیزری مطمئناً همگام با زمان است و با فناوری پرواز می کند. توسعه اتوماسیون برش لیزری ظرفیت تولید و سطح اتوماسیون کارگاه ورق فلز را بسیار بهبود بخشیده است.

در آینده، بر این اساس، عصر ساخت هوشمند برش لیزری در زمینه‌های فناوری شبکه، فناوری ارتباطات، فناوری نرم‌افزار رایانه‌ای و سایر زمینه‌ها در حال دمیدن است. می توان پیش بینی کرد که به عنوان وسیله ای برای پرکردن ورق فلزی دقیق، ناگزیر از قابلیت های ارتباطی شبکه خود برای برقراری ارتباط با خط باز کردن ورق کارخانه، دستگاه خم کن، دستگاه پانچ CNC، واحد اتصال جوش (پرچ)، شات بلاست و خط پوشش استفاده کند. . سایر تجهیزات، تعبیه شده در یک برنامه واحد تولید، سیستم مدیریت وظیفه و ارزیابی، به بخش مهمی از سیستم مدیریت کارگاه ورق فلز تبدیل شده است. در نتیجه، تولیدکنندگان لیزر به تدریج به پیمانکاران ساخت ورق فلز تبدیل خواهند شد.