Definition
Laserskärning är en termisk skärmetod som använder en fokuserad laserstråle med hög effekttäthet för att bestråla materialet som ska skäras, vilket gör att materialet snabbt värms upp och når antändningspunkten, och sedan smälter, ablaterar, förångas och avdunstar för att bilda hål. När strålen rör sig över materialet växer hålen till smalare slitsar, samtidigt som det smälta materialet blåses bort av högtrycksarbetsgas för att slutföra ett jämnt och rent snitt.
Princip
Lasern använder substansexcitation för att generera en stråle. Denna stråle har en stark temperatur. Vid kontakt med materialet kan det snabbt smälta på materialets yta och bilda ett hål. Enligt registreringspunktens rörelse bildas skärningen. Jämfört med den traditionella skärmetoden har skärmetoden ett mindre gap och kan spara det mesta av materialet. Analysen definieras dock efter skäreffekten. Materialet som skärs enligt lasern har en tillfredsställande skäreffekt och hög noggrannhet. Detta ärvs Förutom fördelarna med laser är det också oöverträffat med vanliga skärmetoder.
Typer
Laserskärning finns i 4 kategorier: förångningsskärning, smältskärning, syreskärning, ritsning och kontrollerad fraktur.
1. Laserskärning
Med hjälp av en laserstråle med hög energidensitet för att värma upp arbetsstycket stiger temperaturen snabbt, når materialets kokpunkt på mycket kort tid, och materialet börjar förångas för att bilda ånga. Utstötningshastigheten för dessa ångor är mycket stor, och samtidigt som ångorna stöts ut bildas ett skär i materialet. Förångningsvärmen av material är i allmänhet mycket stor, så laserförångning och skärning kräver mycket kraft och effekttäthet.
Förångningsskärning används mest för extremt tunna metallmaterial och icke-metalliska material (som papper, tyg, trä, plast och gummi, etc.).
2. Lasersmältande skärning
Vid smältskärning smälts metallmaterialet genom laseruppvärmning, och sedan sprutas den icke-oxiderande gasen (Ar, He, N, etc.) genom munstycket koaxiellt med strålen, och den flytande metallen släpps ut av det starka trycket av gasen för att bilda ett snitt. Lasersmältskärning behöver inte förånga metallen fullständigt, och energin som krävs är bara 1/10 av förångningsskärningen.
Smältskärning används mest för material som inte är lätt oxiderade eller aktiva metaller, såsom rostfritt stål, titan, aluminium och deras legeringar.
3. Syrgasskärning med laser
Principen för laserskärning av syre liknar oxyacetylenskärning. Den använder en laserstråle som en förvärmningsvärmekälla och en aktiv gas som syre som skärgas. Å ena sidan interagerar den blåsta gasen med skärmetallen för att orsaka en oxidationsreaktion och avge en stor mängd oxidationsvärme; å andra sidan blåses den smälta oxiden och smältan ut från reaktionszonen för att bilda ett skär i metallen. Eftersom oxidationsreaktionen i skärprocessen genererar mycket värme, är energin som krävs för laserskärning endast 1/2 av den smältande skärningen, och skärhastigheten är mycket snabbare än den förångande skärningen och smältskärningen. Laserskärning används mest för lättoxiderade metallmaterial som kolstål, titanstål och värmebehandlat stål.
4. Laserritning och kontrollerad fraktur
Laserritning använder laser med hög energidensitet för att skanna ytan på det spröda materialet, så att materialet värms upp för att förånga ett litet spår, och sedan applicera ett visst tryck, det spröda materialet kommer att spricka längs det lilla spåret. Lasrar för ritning är i allmänhet Q-switchade och CO2 lasrar.
Brottkontroll är användningen av den branta temperaturfördelningen som genereras av laserspårning, som genererar lokal termisk spänning i det spröda materialet och bryter materialet längs med det lilla spåret.
Funktioner
Jämfört med andra termiska skärmetoder har laserskärning med snabb skärhastighet och hög kvalitet. Specifikt sammanfattas som följande aspekter.
1. Bra skärkvalitet
På grund av den lilla skärpunkten, hög energitäthet och snabb skärhastighet kan den få hög skärkvalitet.
a. Skärningssnittet är smalt, båda sidorna av slitsen är parallella och vinkelräta mot ytan, och dimensionsnoggrannheten för de skurna delarna kan nå ±0.05mm.
b. Skärytan är slät och ren, ytråheten är bara tiotals mikron, utan mekanisk bearbetning, och delarna kan användas direkt.
c. Efter att materialet har laserskurits är bredden på den värmepåverkade zonen mycket liten, materialets prestanda nära slitsen påverkas nästan inte, och arbetsstyckets deformation är liten, skärnoggrannheten är hög, slitsens geometri är bra, och tvärsnittsformen på slitsen är mer Regelbunden rektangel.
2. Hög skäreffektivitet
På grund av transmissionens funktioner är laserskäraren i allmänhet utrustad med flera CNC-arbetsbord, och hela skärprocessen kan vara helt CNC-styrd. Under drift behöver du bara ändra det numeriska styrprogrammet, det kan appliceras på skärning av delar av olika former, både 2-dimensionell skärning och 3-dimensionell skärning.
3. Snabb skärhastighet
Använda en laser med styrkan 1200W att skära en 2mm tjock stålplåt med låg kolhalt, skärhastigheten kan nå 600 cm/min; skära en 5mm tjock polypropenhartsskiva, skärhastigheten kan nå 1200 cm/min. Materialet behöver inte klämmas fast och fixeras under skärning, vilket inte bara kan spara verktygsfixturer utan också spara extra tid för lastning och lossning.
4. Beröringsfri skärning
Skärbrännaren har ingen kontakt med arbetsstycket och det finns inget verktygsslitage. För bearbetning av delar av olika former finns det inget behov av att ändra "verktyget", bara ändra utmatningsparametrarna för lasern. Skärprocessen har lågt ljud, små vibrationer och ingen förorening.
5. Det finns många typer av skärmaterial
Jämfört med oxyacetylenskärning och plasmaskärning finns det många typer av laserskärbara material, inklusive metall, icke-metall, metallbaserade och icke-metallbaserade kompositmaterial, läder, trä och fiber. Men för olika material, på grund av deras olika termofysiska egenskaper och olika absorptionshastigheter för lasrar, visar de olika anpassningsförmåga för laserskärning.
Tillämpningar
De flesta laserskärare styrs av CNC-program eller görs till skärrobotar. Som en exakt bearbetningsmetod kan lasern skära nästan alla material, inklusive 2-dimensionell skärning eller 3-dimensionell skärning av tunna metallplåtar.
Inom biltillverkning har skärtekniken för rymdkurvor, såsom bilfönster, använts i stor utsträckning. Det tyska Volkswagen-företaget använder en laser med en kraft på 500W för att skära komplext formade karosserier och olika krökta delar. Inom flyg- och rymdområdet används laserteknik för skärning av speciella flygmaterial, såsom titanlegeringar, aluminiumlegeringar, nickellegeringar, kromlegeringar, rostfritt stål, berylliumoxid, kompositmaterial, plast, keramik och kvarts. Flyg- och rymddelarna som skärs med laser inkluderar motorns flamrör, titanlegering tunnväggigt hölje, flygplansram, titanlegeringsskinn, vingfackverk, stjärtvingepanel, helikopterhuvudrotor, rymdfärjans keramiska värmeisoleringsplattor, etc.
Laserskärningsteknik används också inom området icke-metalliska material. Inte bara kan skära material med hög hårdhet och sprödhet, såsom kiselnitrid, keramik, kvarts, etc.; men kan också skära och bearbeta flexibla material, såsom tyg, papper, plastplattor, gummi, etc., såsom skärning av kläder med laser, kan spara kläder 10 % ~ 12 %, förbättra effektiviteten med mer än 3 gånger.
Trender
1. Laserskärmaskinen kommer att fortsätta den epokskapande produktrevolutionen.
Laserkällan är kärnkomponenten i skäraren, och även en viktig indikator som bestämmer typen och skärförmågan hos en laserskärare. Naturligtvis kommer framtida förändringar i laserskärare också att ske i laserkällor. Som nämnts ovan, ersättning av CO2 laserskäranläggningen av fiberlaserskärare är den viktigaste tekniska revolutionen under de 40 åren sedan laserskäraren föddes, vilket har gett epokgörande ekonomiska fördelar för tillverkare och nya och gamla användare inom detta område. Så i framtiden, kommer det att finnas en ny ljuskälla som är billigare än fiberlasrar, har bättre prestanda, bättre strålläge, högre elektrooptisk konverteringsfrekvens eller lägre totalkostnad? Svaret är förstås ja. Fråga sedan, vilken typ av laser? Naturligtvis är det omöjligt att ge ett exakt svar nu. Vetenskap och teknik vacklar ibland, ibland tusentals mil om dagen.
2. Högeffektfiberlaser kommer att bli huvudkraften på marknaden för laserskärning.
Nuförtiden har optiska fiberskärmaskiner av olika effektområden inlett en stor utveckling. Men var finns den vanliga kraften hos laserskärmaskiner i framtiden? Även om maskinerna i varje effektområde har sin egen användning, men familjen av lasrar som började med högeffektfiberlasrar och utlöste den globala laserteknikrevolutionen, betraktar högre effekt, högre precision och större skärkapacitet som en av de viktiga utvecklingarna riktningar för fiberlaserskäraren. STYLECNC lanserade nyligen en 15KW ultrahög hastighet fiberlaserskärmaskin, som har uppnått ett aldrig tidigare skådat genombrott i skärhastighet och skärtjocklek, vilket har uppmärksammats av branschen. Innehåller detta den framtida utvecklingstrenden av laserskärare? Det är värt att se fram emot branschexperter, forskare och användarvänner. Dessutom kan vi vara säkra på att många inhemska och utländska tillverkare av fiberlaserskärare inom en snar framtid kommer att inleda en hård konkurrens på marknaden. Endast företag med utmärkt produktkvalitet, kontinuerligt fokus på FoU-investeringar och behärskar konkurrenskraftiga kärnteknologier kan göra det och vara oövervinnerliga.
3. Intelligenstiden är på väg.
Oavsett om det är Industry 4.0 i Tyskland eller intelligent tillverkning i Kina, kommer den fjärde industriella revolutionen på industriområdet. Som en hög precision CNC laserskärmaskin, laserskäraren kommer säkert att hålla jämna steg med tiden och flyga med tekniken. Utvecklingen av laserskärarautomation har kraftigt förbättrat produktionskapaciteten och automationsnivån i plåtverkstaden.
I framtiden, på grundval av detta, brygger en era av intelligent tillverkning av laserskärare inom områdena nätverksteknik, kommunikationsteknik, mjukvaruteknik och andra områden. Det är förutsägbart att den, som ett sätt för precisionsstansning av plåt, oundvikligen kommer att använda sina egna nätverkskommunikationsmöjligheter för att kommunicera med fabrikens plåtupprullningslinje, bockningsmaskin, CNC-stansmaskin, svets- (nitnings-) fogenhet, kulblästring och beläggningslinje . Övrig utrustning, inbäddad i en enhetlig produktionsplan, uppgifts- och bedömningsledningssystem, har blivit en viktig del av ledningssystemet för plåtverkstaden. Som ett resultat kommer lasertillverkare gradvis att förvandlas till entreprenörer för plåttillverkning.
