Definicija
Lasersko rezanje je metoda termičkog rezanja koja koristi fokusiranu lasersku zraku visoke gustoće snage za ozračivanje materijala koji se reže, uzrokujući brzo zagrijavanje materijala i postizanje točke paljenja, a zatim taljenje, ablaciju, isparavanje i isparavanje stvarajući rupe. Kako se zraka kreće preko materijala, rupe se šire i formiraju uže proreze, a istovremeno se rastaljeni materijal otpuhuje radnim plinom pod visokim tlakom kako bi se dovršio gladak i čist rez.
Načelo
Laser koristi pobuđivanje tvari za generiranje snopa. Ovaj snop ima jaku temperaturu. Pri dodiru s materijalom, može se brzo rastopiti na površini materijala i formirati rupu. Rezanje se formira prema kretanju registracijske točke. U usporedbi s tradicionalnom metodom rezanja, metoda rezanja ima manji razmak i može uštedjeti većinu materijala. Međutim, analiza se definira prema učinku rezanja. Materijal koji se reže laserom ima zadovoljavajući učinak rezanja i visoku točnost. To je naslijeđeno. Osim prednosti lasera, on je također neusporediv s uobičajenim metodama rezanja.
Tipovi
Lasersko rezanje dolazi u 4 kategorije: rezanje isparavanjem, rezanje taljenjem, rezanje kisikom, graviranje i kontrolirani lom.
1. Lasersko rezanje vaporizacijom
Korištenjem laserske zrake visoke gustoće energije za zagrijavanje obratka, temperatura brzo raste, materijal u vrlo kratkom vremenu doseže vrelište, a materijal počinje isparavati stvarajući paru. Brzina izbacivanja tih para je vrlo velika, a istovremeno s izbacivanjem para, u materijalu se stvara rez. Toplina isparavanja materijala je općenito vrlo velika, pa lasersko isparavanje i rezanje zahtijevaju puno snage i gustoće snage.
Rezanje isparavanjem se uglavnom koristi za izuzetno tanke metalne materijale i nemetalne materijale (kao što su papir, tkanina, drvo, plastika i guma itd.).
2. Rezanje laserskim taljenjem
Kod rezanja taljenjem, metalni materijal se topi laserskim zagrijavanjem, a zatim se neoksidirajući plin (Ar, He, N, itd.) raspršuje kroz mlaznicu koaksijalnu sa snopom, a tekući metal se ispušta jakim tlakom plina kako bi se formirao rez. Rezanje taljenjem lasera ne mora potpuno ispariti metal, a potrebna energija je samo 1/10 isparavanja rezanja.
Rezanje taljenjem se uglavnom koristi za materijale koji se ne oksidiraju lako ili nisu aktivni metali, kao što su nehrđajući čelik, titan, aluminij i njihove legure.
3. Rezanje laserskim kisikom
Princip laserskog rezanja kisikom sličan je rezanju oksiacetilenom. Koristi lasersku zraku kao izvor topline za predgrijavanje i aktivni plin poput kisika kao plin za rezanje. S jedne strane, upuhani plin reagira s metalom za rezanje kako bi izazvao oksidacijsku reakciju i emitirao veliku količinu topline oksidacije; s druge strane, rastaljeni oksid i talina se ispuhuju iz reakcijske zone i tvore rez u metalu. Budući da oksidacijska reakcija u procesu rezanja stvara puno topline, energija potrebna za lasersko rezanje kisikom je samo 1/2 rezanja taljenjem, a brzina rezanja je mnogo veća od rezanja isparavanjem i rezanja taljenjem. Rezanje laserskim kisikom uglavnom se koristi za lako oksidirane metalne materijale kao što su ugljični čelik, titan čelik i toplinski obrađeni čelik.
4. Lasersko graviranje i kontrolirani lom
Lasersko graviranje koristi laser visoke gustoće energije za skeniranje površine krhkog materijala, tako da se materijal zagrijava kako bi se ispario mali utor, a zatim se primjenjuje određeni pritisak, krhki materijal će puknuti duž malog utora. Laseri za graviranje su općenito Q-prekidači i CO2 laseri.
Kontrola loma je korištenje strme raspodjele temperature generirane laserskim utorima, koja stvara lokalno toplinsko naprezanje u krhkom materijalu i lomi materijal duž malog utora.
Značajke
U usporedbi s drugim metodama termičkog rezanja, lasersko rezanje odlikuje se velikom brzinom rezanja i visokom kvalitetom. Konkretno, sažeto u sljedećim aspektima.
1. Dobra kvaliteta rezanja
Zbog male točke rezanja, visoke gustoće energije i velike brzine rezanja, može se postići visoka kvaliteta rezanja.
a. Rez je uzak, obje strane proreza su paralelne i okomite na površinu, a dimenzijska točnost izrezanih dijelova može doseći ±0.05mm.
b. Površina rezanja je glatka i čista, hrapavost površine je samo nekoliko desetaka mikrona, bez mehaničke obrade, a dijelovi se mogu izravno koristiti.
c. Nakon što je materijal laserski izrezan, širina zone utjecaja topline je vrlo mala, performanse materijala u blizini proreza gotovo da nisu pogođene, a deformacija obratka je mala, točnost rezanja je visoka, geometrija proreza je dobra, a oblik poprečnog presjeka proreza je više pravilni pravokutnik.
2. Visoka učinkovitost rezanja
Zbog karakteristika prijenosa, laserski rezač je općenito opremljen s više CNC radnih stolova, a cijeli proces rezanja može biti u potpunosti CNC kontroliran. Tijekom rada, potrebno je samo promijeniti program numeričkog upravljanja, a može se primijeniti na rezanje dijelova različitih oblika, kako dvodimenzionalno tako i trodimenzionalno.
3. Velika brzina rezanja
Korištenje lasera snage 1200W izrezati 2mm debela ploča od niskougljičnog čelika, brzina rezanja može doseći 600 cm/min; rezanje a 5mm Debela polipropilenska ploča od smole, brzina rezanja može doseći 1200 cm/min. Materijal ne treba stezati i fiksirati tijekom rezanja, što ne samo da može uštedjeti alate, već i uštedjeti dodatno vrijeme za utovar i istovar.
4. Beskontaktno rezanje
Rezač nema kontakta s obratkom i nema trošenja alata. Za obradu dijelova različitih oblika nije potrebno mijenjati "alat", samo se mijenjaju izlazni parametri lasera. Proces rezanja ima nisku razinu buke, male vibracije i nema onečišćenja.
5. Postoji mnogo vrsta materijala za rezanje
U usporedbi s rezanjem oksiacetilenom i rezanjem plazmom, postoje mnoge vrste materijala koji se mogu rezati laserom, uključujući metalne, nemetalne, kompozitne materijale na bazi metala i nemetalnih materijala, kožu, drvo i vlakna. No, zbog različitih termofizičkih svojstava i različitih stopa apsorpcije lasera, različiti materijali pokazuju različitu prilagodljivost za lasersko rezanje.
Aplikacije
Većinu laserskih rezača kontroliraju CNC programi ili su napravljeni kao roboti za rezanje. Kao precizna metoda obrade, laser može rezati gotovo sve materijale, uključujući dvodimenzionalno rezanje ili trodimenzionalno rezanje tankih metalnih ploča.
U području proizvodnje automobila, tehnologija rezanja prostornih krivulja poput krovnih prozora automobila široko se koristi. Njemačka tvrtka Volkswagen koristi laser snage 500W za rezanje složenih limova karoserije i raznih zakrivljenih dijelova. U zrakoplovnom području laserska tehnologija koristi se za rezanje posebnih zrakoplovnih materijala, kao što su legure titana, aluminijeve legure, legure nikla, legure kroma, nehrđajući čelik, berilijev oksid, kompozitni materijali, plastika, keramika i kvarc. Zrakoplovni dijelovi izrezani laserom uključuju plamenu cijev motora, tankostijeno kućište od legure titana, okvir zrakoplova, oblogu od legure titana, rešetku krila, ploču repnog krila, glavni rotor helikoptera, keramičke toplinsko-izolacijske pločice space shuttlea itd.
Tehnologija laserskog rezanja koristi se i u području nemetalnih materijala. Ne samo da može rezati materijale visoke tvrdoće i krhkosti, poput silicijevog nitrida, keramike, kvarca itd.; već može rezati i obrađivati fleksibilne materijale poput tkanine, papira, plastičnih ploča, gume itd., poput rezanja odjeće laserom, što može uštedjeti odjeću 10% do 12%, poboljšavajući učinkovitost za više od 3 puta.
Trendovi
1. Stroj za lasersko rezanje nastavit će epohalnu revoluciju proizvoda.
Izvor lasera je glavna komponenta rezača, a ujedno i važan pokazatelj koji određuje vrstu i sposobnost rezanja laserskim rezačem. Nepotrebno je reći da će se buduće promjene u laserskim rezačima dogoditi i u laserskim izvorima. Kao što je gore spomenuto, zamjena CO2 Laserski stroj za rezanje Rezanje vlaknima laserom najvažnija je tehnološka revolucija u 40 godina od rođenja laserskog rezača, koja je donijela epohalne ekonomske koristi proizvođačima i novim i starim korisnicima u ovom području. Dakle, hoće li u budućnosti postojati novi izvor svjetlosti koji je jeftiniji od vlakana lasera, ima bolje performanse, izvrsniji način rada snopa, veću elektrooptičku stopu pretvorbe ili nižu ukupnu cijenu? Odgovor je naravno da. Zatim se pitajte, kakav laser? Naravno, sada je nemoguće dati točan odgovor. Znanost i tehnologija ponekad posustaju, ponekad tisućama kilometara dnevno.
2. Visokosnažni vlaknasti laser postat će glavna snaga na tržištu laserskog rezanja.
Danas su strojevi za rezanje optičkih vlakana različitih raspona snage doživjeli veliki razvoj. Međutim, gdje je glavna snaga strojeva za lasersko rezanje u budućnosti? Iako strojevi u svakom rasponu snage imaju svoju namjenu, obitelj lasera koja je započela s visokosnažnim vlaknastim laserima i pokrenula globalnu revoluciju laserske tehnologije, smatra veću snagu, veću preciznost i veći kapacitet rezanja jednim od važnih smjerova razvoja vlaknastih laserskih rezača. STYLECNC nedavno je pokrenuo 15KW ultra-brzina stroja za rezanje laserom vlakana, koji je postigao neviđeni proboj u brzini rezanja i debljini rezanja, što je privuklo pozornost industrije. Sadrži li to budući trend razvoja laserskih rezača? Vrijedi očekivati od stručnjaka iz industrije, znanstvenika i prijatelja korisnika. Osim toga, možemo biti sigurni da će u bliskoj budućnosti mnogi domaći i strani proizvođači vlaknastih laserskih rezača uvesti žestoku tržišnu konkurenciju. Samo tvrtke s izvrsnom kvalitetom proizvoda, kontinuiranim fokusom na ulaganja u istraživanje i razvoj te savladavanjem ključnih konkurentnih tehnologija mogu to učiniti i biti nepobjedive.
3. Dolazi era inteligencije.
Bilo da se radi o Industriji 4.0 u Njemačkoj ili inteligentnoj proizvodnji u Kini, dolazi 4. industrijska revolucija u industrijskom području. Kao visokoprecizna CNC stroj za lasersko rezanje, laserski rezač će sigurno ići ukorak s vremenom i letjeti s tehnologijom. Razvoj automatizacije laserskog rezača uvelike je poboljšao proizvodni kapacitet i razinu automatizacije radionice za obradu lima.
U budućnosti, na temelju toga, započinje era inteligentne proizvodnje laserskih rezača u područjima mrežne tehnologije, komunikacijske tehnologije, tehnologije računalnog softvera i drugim područjima. Predvidljivo je da će se kao sredstvo preciznog izrezivanja lima neizbježno koristiti vlastite mrežne komunikacijske mogućnosti za komunikaciju s tvorničkom linijom za odmotavanje lima, strojem za savijanje, CNC strojem za probijanje, jedinicom za zavarivanje (zakivanje) spojeva, linijom za pjeskarenje i premazivanje. Ostala oprema, ugrađena u jedinstveni sustav upravljanja planom proizvodnje, zadacima i procjenom, postala je važan dio sustava upravljanja radionicom za obradu lima. Kao rezultat toga, proizvođači lasera postupno će se transformirati u izvođače radova na obradi lima.
