Cơ bản về công nghệ cắt thép tấm bằng laser

Định nghĩa

Cắt bằng tia la-zelà sử dụng chùm tia laser mật độ công suất cao để chiếu vật liệu cần cắt, để vật liệu nhanh chóng được nung nóng đến nhiệt độ hóa hơi và bay hơi tạo thành lỗ. Khi chùm tia di chuyển đường cắt liên tục tạo thành một khe có chiều rộng hẹp và tạo thành biên dạng cắt vật liệu.

Nguyên lý

Laser sử dụng vật liệu kích thích để tạo ra ánh sáng. Ánh sáng này có nhiệt độ mạnh. Khi tiếp xúc với vật liệu, nó có thể nhanh chóng đốt chảy trên bề mặt vật liệu để tạo thành lỗ. Theo chuyển động của điểm đầu cắt, việc cắt được hình thành. So với phương pháp cắt truyền thống, phương pháp cắt có khe hở nhỏ hơn và có thể tiết kiệm phần lớn vật liệu.  Vật liệu được cắt theo tia laser có hiệu quả cắt vừa ý và độ chính xác cao. Điều này được kế thừa Ngoài những ưu điểm của tia laser, nó cũng không thể so sánh với các phương pháp cắt thông thường. Cắt laser là sử dụng chùm tia laser mật độ công suất cao tập trung để chiếu xạ phôi, sao cho vật liệu được chiếu xạ nhanh chóng tan chảy, bốc hơi, cắt bỏ hoặc đạt đến điểm bắt lửa, đồng thời, vật liệu nóng chảy bị thổi bay bởi cường độ cao. tốc độ luồng không khí đồng trục với chùm tia, do đó cắt mở phôi.

Cắt laser là một trong những phương pháp cắt nhiệt. các loại Cắt laser có thể được chia thành bốn loại: cắt bay hơi bằng laser, cắt nóng chảy bằng laser, cắt oxy bằng laser, cắt bằng laser và đứt gãy có kiểm soát. 1. Cắt bay hơi bằng laser Sử dụng chùm tia laser mật độ năng lượng cao để làm nóng phôi, nhiệt độ tăng nhanh, đạt đến điểm sôi của vật liệu trong thời gian rất ngắn và vật liệu bắt đầu bốc hơi để tạo thành hơi nước. Tốc độ phun ra của những hơi này rất lớn, đồng thời khi hơi bay ra, một vết cắt được hình thành trên vật liệu. Nhiệt hóa hơi của vật liệu nói chung là rất lớn, do đó quá trình hóa hơi và cắt laser đòi hỏi rất nhiều năng lượng và mật độ năng lượng. Cắt bay hơi bằng laser chủ yếu được sử dụng để cắt các vật liệu kim loại cực mỏng và vật liệu phi kim loại (như giấy, vải, gỗ, nhựa và cao su, v.v.). 2. Cắt nóng chảy bằng laser Trong quá trình cắt nóng chảy bằng laser, vật liệu kim loại được nung chảy bằng cách đốt nóng bằng laser, sau đó khí không oxy hóa (Ar, He, N, v.v.) được phun qua vòi phun đồng trục với chùm tia và kim loại lỏng được thải ra bởi lực tác động mạnh. áp suất của khí tạo thành vết cắt. Cắt nóng chảy bằng laser không cần phải làm bay hơi hoàn toàn kim loại và năng lượng cần thiết chỉ bằng 1/10 so với cắt hóa hơi. Cắt nóng chảy bằng laser chủ yếu được sử dụng để cắt các vật liệu không dễ bị oxy hóa hoặc kim loại hoạt động, chẳng hạn như thép không gỉ, titan, nhôm và hợp kim của chúng. 3. Cắt oxy bằng laser Nguyên tắc cắt oxy bằng laser tương tự như cắt oxyacetylene. Nó sử dụng tia laser làm nguồn nhiệt gia nhiệt trước và khí hoạt tính như oxy làm khí cắt. Một mặt, khí thổi tương tác với kim loại cắt để gây ra phản ứng oxy hóa và tỏa ra một lượng lớn nhiệt oxy hóa; mặt khác oxit nóng chảy và nóng chảy bị thổi ra khỏi vùng phản ứng tạo thành vết cắt trên kim loại. Do phản ứng oxy hóa trong quá trình cắt tạo ra rất nhiều nhiệt nên năng lượng cần thiết để cắt oxy bằng laser chỉ bằng 1/2 so với cắt nóng chảy và tốc độ cắt nhanh hơn nhiều so với cắt bay hơi và cắt nóng chảy bằng laser. Cắt oxy bằng laser chủ yếu được sử dụng cho các vật liệu kim loại dễ bị oxy hóa như thép carbon, thép titan và thép được xử lý nhiệt. 4. Khắc laser và kiểm soát gãy xương Đánh dấu bằng laser sử dụng tia laser có mật độ năng lượng cao để quét bề mặt của vật liệu giòn, sao cho vật liệu được nung nóng để làm bay hơi một rãnh nhỏ, sau đó tác dụng một áp suất nhất định, vật liệu giòn sẽ nứt dọc theo rãnh nhỏ. Laser để ghi chép bằng laser nói chung là laser Q-switched và laser CO2.

Kiểm soát đứt gãy là việc sử dụng phân bố nhiệt độ dốc do tạo rãnh bằng laser, tạo ra ứng suất nhiệt cục bộ trong vật liệu giòn và phá vỡ vật liệu dọc theo rãnh nhỏ. Đặc trưng So với các phương pháp cắt nhiệt khác, cắt laser có đặc điểm tổng thể là tốc độ cắt nhanh và chất lượng cao. Cụ thể được tóm tắt như các khía cạnh sau đây.

1. Chất lượng cắt tốt Do điểm laser nhỏ, mật độ năng lượng cao và tốc độ cắt nhanh, cắt laser có thể đạt được chất lượng cắt tốt. Một. Vết rạch cắt bằng laser hẹp, cả hai mặt của khe song song và vuông góc với bề mặt, độ chính xác về kích thước của các phần cắt có thể đạt tới ± 0,05mm. b. Bề mặt cắt nhẵn và đẹp, độ nhám bề mặt chỉ vài chục micron, thậm chí có thể sử dụng cắt laser làm quy trình cuối cùng, không cần gia công cơ học, có thể sử dụng trực tiếp các bộ phận. c. Sau khi vật liệu được cắt bằng laser, chiều rộng của vùng ảnh hưởng nhiệt rất nhỏ, hiệu suất của vật liệu gần khe hầu như không bị ảnh hưởng và biến dạng phôi nhỏ, độ chính xác cắt cao, hình dạng của khe là tốt, và hình dạng mặt cắt ngang của khe là hình chữ nhật thông thường hơn. 2. Hiệu quả cắt cao Do đặc tính truyền của tia laser, máy cắt laser thường được trang bị nhiều bàn làm việc CNC và toàn bộ quá trình cắt có thể được điều khiển hoàn toàn bằng CNC. Trong quá trình vận hành, chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển số, nó có thể được áp dụng để cắt các bộ phận có hình dạng khác nhau, cả cắt hai chiều và cắt ba chiều.

3. Tốc độ cắt nhanh Sử dụng tia laser có công suất 1200W để cắt tấm thép carbon thấp dày 2mm, tốc độ cắt có thể đạt tới 600cm/phút; cắt tấm nhựa polypropylene dày 5mm, tốc độ cắt có thể đạt tới 1200cm/phút. Vật liệu không cần phải được kẹp và cố định trong quá trình cắt laser, điều này không chỉ có thể tiết kiệm đồ gá dụng cụ mà còn tiết kiệm thời gian phụ trợ cho việc bốc dỡ.

4. Cắt không tiếp xúc Trong quá trình cắt laser, mỏ cắt không tiếp xúc với phôi và không có sự mài mòn của dụng cụ. Để xử lý các bộ phận có hình dạng khác nhau, không cần thay đổi “công cụ”, chỉ cần thay đổi các tham số đầu ra của tia laser. Quá trình cắt laser có tiếng ồn thấp, độ rung nhỏ và không gây ô nhiễm.

5. Có nhiều loại vật liệu cắt So với cắt oxyacetylene và cắt plasma, có nhiều loại vật liệu cắt laser, bao gồm vật liệu composite kim loại, phi kim loại, kim loại và phi kim loại, da, gỗ và sợi. Nhưng đối với các vật liệu khác nhau, do tính chất vật lý nhiệt khác nhau và tốc độ hấp thụ tia laser khác nhau, chúng cho thấy khả năng thích ứng khác nhau để cắt laser. Các ứng dụng Hầu hết các máy cắt laser đều được điều khiển bằng chương trình CNC hoặc được chế tạo thành robot cắt. Là một phương pháp gia công chính xác, cắt laser có thể cắt hầu hết mọi loại vật liệu, kể cả cắt hai chiều hoặc cắt ba chiều các tấm kim loại mỏng.

Trong lĩnh vực sản xuất ô tô, công nghệ cắt các đường cong không gian như cửa sổ trên ô tô đã được sử dụng rộng rãi. Công ty Volkswagen của Đức sử dụng tia laser có công suất 500W để cắt các tấm thân xe có hình dạng phức tạp và các bộ phận cong khác nhau. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, công nghệ cắt laser chủ yếu được sử dụng để cắt các vật liệu hàng không đặc biệt, chẳng hạn như hợp kim titan, hợp kim nhôm, hợp kim niken, hợp kim crom, thép không gỉ, oxit berili, vật liệu composite, nhựa, gốm sứ và thạch anh. Các bộ phận hàng không vũ trụ được xử lý bằng cách cắt laser bao gồm ống ngọn lửa động cơ, vỏ thành mỏng bằng hợp kim titan, khung máy bay, vỏ hợp kim titan, giàn cánh, bảng điều khiển cánh đuôi, cánh quạt chính của máy bay trực thăng, gạch cách nhiệt bằng gốm của tàu con thoi, v.v. Công nghệ cắt laser cũng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực vật liệu phi kim loại. Không chỉ có thể cắt các vật liệu có độ cứng và độ giòn cao như silicon nitride, gốm sứ, thạch anh, v.v.; mà còn có thể cắt và xử lý các vật liệu dẻo, chẳng hạn như vải, giấy, tấm nhựa, cao su, v.v., chẳng hạn như cắt quần áo bằng laser, có thể tiết kiệm quần áo 10% ～ 12%, nâng cao hiệu quả hơn 3 lần. Xu hướng 1. Máy cắt Laser sẽ tiếp tục Cuộc cách mạng Sản phẩm Tạo ra Kỷ nguyên.

Nguồn sáng laser là thành phần cốt lõi của máy cắt laser, đồng thời cũng là một chỉ số quan trọng quyết định loại và khả năng cắt của máy cắt laser. Không cần phải nói, những thay đổi trong tương lai của máy cắt laze cũng sẽ xảy ra với nguồn sáng laze. Như đã đề cập ở trên, việc thay thế máy cắt laser CO2bằng máy cắt laser sợi quang là cuộc cách mạng công nghệ quan trọng nhất trong 40 năm kể từ khi máy cắt laser ra đời, mang lại lợi ích kinh tế mang tính thời đại cho các nhà sản xuất cũng như người dùng mới và cũ trong lĩnh vực này. Vì vậy, trong tương lai, sẽ có một nguồn sáng mới rẻ hơn so với laser sợi quang, có hiệu suất tốt hơn, chế độ chùm tia tuyệt vời hơn, tỷ lệ chuyển đổi quang điện cao hơn hay chi phí tổng thể thấp hơn