EN
Өнеркәсіптік лазерлі кесудің артқы жағындағы технология
А лазердің кесу жинақталған жарық шоғын — қазіргі заманғы өнеркәсіптік жүйелерде әдетте талшықты лазер көзінен — 50–100 микрон диаметрлі дақыға фокустайды. Осы фокустық нүктеде қуат тығыздығы шамамен 1–10 МВт/см²-ге жетеді, бұл лазер шоғының тиісуынан кейін микросекунд ішінде металды балқытуға немесе будаға айналдыруға жеткілікті. Кесу процесі көмекші газды пайдаланады — жеңіл болат үшін оттегі (экзотермиялық реакцияны тудырып, тиімді кесу жылдамдығын екі есе арттырады) немесе тозған болат пен алюминий үшін азот (балқыған материалды тотығусыз шығару үшін).
Кабылданбалы лазер көздері CO2 лазерлерін өнеркәсіптік кесудің көпшілігінде ауыстырды, өйткені олар кіріс электр қуатының шамамен 30~40%-ын лазер шығысына айналдырады, CO2 көздері үшін 10~15%-ға қарағанда. Жоғары тиімділік электр энергиясын тұтынуды азайтады және лазерлік газ қоспасын гелий, азот, CO2 жояды, бұл CO2 жүйелері сәуле шығару үшін қажет. Техникалық қызмет көрсету газды басқарудан және айнаны туралаудан диод модулін кейде ауыстыруға ауысады, әдетте 50 000-100 000 жұмыс сағатынан кейін.
Қазба құрауыштарын шығаратын құрылыс жабдығы өндірушісі, 610 мм жұмсақ болатқа талшықты көздің жоғары кесу жылдамдығы шамамен 4060% жылдам болатынын есептегеннен кейін, көміртегі газын көбейту арқылы 14 ай ішінде капиталдың шығынының айырмасын қалпына келтіреді. Лазерлік газды толтыруды болдырмау жылына 12 000 долларды үнемдеді.
Материалдық қабілет спектрі
Темір металдарды кесудің тиімділігі
Қабық лазердің кесу 1–3 кВт қуатында жұмыс істегенде оттегі көмекші газын пайдаланып, 12–16 мм қалыңдықтағы жеңіл болатты таза, тік шетпен кесуге болады; бұл шетті екінші дайындықсыз дәнекерлеуге болады. Оттегі балқыған болатпен экзотермиялық реакцияға түседі, ол кесу энергиясының шамамен 60%-ын қамтамасыз етеді; бұл қуат деңгейі бірдей болғанда азотпен кесуге қарағанда кесу жылдамдығын екі есе арттырады.
Темірден басқа болатты кескенде тотығуды болдырмау үшін азот көмекші газы қолданылады; бұл коррозияға төзімділік қамтамасыз ететін хром оксидінің пассивті қабатын сақтайды. 3 кВт қуатында темірден басқа болатты азотпен кескенде әдетте 8–10 мм қалыңдықта таза кесіледі; кесілген шет жарқырақ, тотықсыз болады және кесуден кейін тазарту қажет емес.
Көміртегілі болатты кесу қабілеті лазерлік қуат 6 кВт-қа дейін шамамен сызықты түрде артады, одан кейін кесілетін ойық қалыңдығы артқан сайын көмекші газ балқыған материалды тиімді түрде шығара алмайтындықтан, бұл қатынас жазықтайды. Өндірістік жағдайларда көміртегілі болатты талшықты лазермен кесудің практикалық максималды қалыңдығы 12–15 кВт қуатта шамамен 25–30 мм құрайды.
Тұрақсыз металдарға қойылатын талаптар
Алюминий екі қиындыққа әкеледі: жоғары жылу өткізгіштігі кесу аймағынан жылуды тез өткізеді, ал талшықты лазердің толқын ұзындығында (шамамен 1070 нм) жоғары шағылу қабілеті сәулелік энергияны оптикалық жүйеге шағылдыруы мүмкін. Қазіргі заманғы талшықты лазерлер кері шағылуға қарсы қорғаныс функциясын қамтиды, ол шағылған энергияны бақылайды және автоматты түрде қуатты азайтады немесе сәулелік ағынды тоқтатады.
Мыс пен қола құймаларын талшықты лазер толқын ұзындығында кесу — бұл шағылуға ұшырайтын материалдар үшін оптималды сәулелердің сапасын қамтамасыз ететін жүйелерде іске асырылады. Негізгі параметр — сәуленің параметрлерінің көбейтіндісі (BPP), яғни фокусталу қабілетін сипаттайтын шама; BPP мәні неғұрлым төмен болса, мыстың жоғары жылу өткізгіштігін жеңуге қажетті қуат тығыздығын қамтамасыз етуге болады. 3 кВт қуаты бар және BPP мәні 2 мм·мрад-тан төмен жүйелерде 4–6 мм дейінгі мыс кесіледі.
Кесу сапасының параметрлері
Теңеш ені мен өлшемдік дәлдік
Керф — лазер сәулесі арқылы алынатын материалдың ені — әдетте материал қалыңдығына, лазер қуатына және фокустың орнына байланысты 0,15–0,5 мм құрайды. Керф ені ең аз ішкі элементтің өлшемін анықтайды: керфтің енінің шамамен 1,5 еселенгенінен тарырақ паз кесілмейді, себебі сәуле екі жағынан да материалды алып тастайды, нәтижесінде екі параллель жиек емес, бір ғана кесілген сызық пайда болады.
Қазіргі заманғы талшықты лазерлік кесу машиналарында өлшемдік дәлдік жұқа материалдар үшін (1–3 мм) ±0,05–0,1 мм, ал қалың материалдар үшін (6–12 мм) ±0,1–0,3 мм құрайды. Жылулық деформация — яғни кесу кезінде парақтың кеңеюі мен сығылуы — жылу әсерінің аймағы кесілетін шеттен одан әрі таралған кезде, шамамен 10 мм-ден астам қалыңдықта дәлдіктің негізгі шектеуші факторына айналады.
Қабырға сапасы және екіншілік операциялар
Оттегі көмекші газымен кесілген болатта жіңішке тот борпылдағы қабат пайда болады, оны бояу немесе порошкалық бояу алдында алып тастау қажет. Азотпен кесілген шойын және алюминийдің қабырғалары бояуға дайын, оларды тазарту қажет емес. Оңтайландырылған параметрлер кезінде кесілген қабырғаның тегіс еместігі (Rz) әдетте 10–30 мкм құрайды, бұл дәлірек айтқанда, дәл осындай қабырғаларды дәнекерлеу алдында минималды дайындық қажет ететін механикалық өңделген бетке теңестіріледі.
Жылу әсерінің аймағы (ЖӘА) — кесу кезінде жылу әсерінен материал қасиеттері өзгеретін аймақ — жұқа материалдарда кесілген шеттен 0,1–0,3 мм, ал қалың бөліктерде 0,3–0,8 мм-ге созылады. Тар ЖӘА плазмалық кесуде ЖӘА 2–4 мм-ге дейін созылуы мүмкін болған жағдайда қалың бөліктерді кесуден кейін жылумен өңдеуді азайтады.
Жиі қойылатын сұрақтар
3 кВттық талшықты лазерлік кескіш қанша қалыңдықтағы жұмсақ болатты кесе алады?
3 кВттық талшықты лазерлік кескіш оттегі көмекші газын пайдаланғанда 12–16 мм-ге дейінгі жұмсақ болатты, ал тотығызсыз шеттер алу үшін азот газын пайдаланғанда 6–8 мм-ге дейінгі жұмсақ болатты кеседі. Кесу жылдамдығы қалыңдықпен экспоненциалды түрде азаяды — 16 мм болатты кесу жылдамдығы шамамен 0,6–0,8 м/мин құрайды, ал 3 мм болат үшін бұл көрсеткіш 3–4 м/мин құрайды.
Талшықты лазерді өнеркәсіптік кесуге арналған CO₂ лазерімен салыстырғанда қандай айырмашылықтар бар?
Файбралы лазерлер 23 есе жоғары электр тиімділігін (3040% vs 1015%), жұқа және орта материалдарды жылдам кесуді, лазерлік газды тұтынуды жоюды және төмен қызмет көрсетуді ұсынады. CO2 лазерлері сәулелерді сіңірудің әртүрлі ерекшеліктеріне байланысты 15 мм-ден аса қалыңдығы бар материалдарда сапа жағынан артықшылықтарын сақтайды.
Қандай газ лазермен кесу үшін ең жақсы?
99,95%+ тазалықтағы азот тот баспайтын болатқа жарқын, оксидсіз жиектер береді. Қышқылмен кесу жылдам, бірақ дәнекерлеу немесе қаптау алдында алып тастауды қажет ететін тотығу шеті қалдырады. Rayman CNC лазерлік кесу машиналары екі газ үшін де автоматты газ таңдауды және қысымды басқаруды қолдайды.
Алюминий мен мыс сияқты шағылыстыратын материалдарды лазерлік кескішпен өңдеуге бола ма?
Иә, артқа айналғаннан қорғайтын жүйелері бар қазіргі заманғы талшықты лазерлер алюминийді 1216 мм (3 кВт) және мысты 46 мм-ге дейін кесіп алады. 2 мм·мрад-тан төмен сәуле параметрінің өнімділігі (BPP) бар жүйелер шағылыстырмалы материалдар үшін жоғары қуат тығыздығына қол жеткізеді.
Талшықты лазерлі кескіш қандай қолданысқа қажет?
Қорғаныс линзасын тазарту немесе әрбір 200–500 сағат сайын ауыстыру, сызықтық бағыттаушыларды апта сайын майлау, көмекші газ сүзгісін ай сайын ауыстыру және су салқындатқышының сұйықтығын жыл сайын ауыстыру. Талшықты лазерлі көздер әдетте диодты модульді қызметке іске қосуға дейін 50 000-нан астам жұмыс істеу сағатына көңіл бөлуді қажет етпейді.
Лазермен кесілген бөлшектердің дәлдігі өңделген бөлшектерге қарағанда қандай?
Лазермен кесу ±0,05–0,3 мм өлшемдік дәлдікті (материалға байланысты) қамтамасыз етеді, ол кесілген бөлшектерді өңдеусіз дәнекерлеуге дайын болуы үшін жеткілікті. Шынайы өңделген дәлдік (±0,01–0,02 мм) лазердің мүмкіндігінен тыс қалады — мұндай дәлдікті талап ететін бөлшектер кесу әдісіне қарамастан, кесуден кейін өңделуге тиіс.