EN
Технологијата зад индустријалното ласерско сечење
А ласерски резач генерира фокусиран зрак на посилена светлина — обично од извор на фибер ласер во современите индустријални системи — кој концентрира енергија во точка со пречник од 50–100 микрони. Во оваа фокусна точка, густината на моќност достигнува приближно 1–10 MW/cm², доволно за топење или испарување на метал во текот на неколку микросекунди од контактот со зракот. Процесот на сечење користи помошен гас — кислород за благ челик за поттикнување на егзотермна реакција што двојно го зголемува ефективната брзина на сечење, или азот за нерѓослив челик и алуминиум за отстранување на стопен материјал без оксидација.
Силичните ласерски извори ги замениле CO2 ласерите во повеќето индустриски апликации за сечење бидејќи тие конвертираат околу 3040% од влезната електрична енергија во ласерски износ, во споредба со 1015% за CO2 извори. Повисоката ефикасност ја намалува потрошувачката на електрична енергија и го елиминира мешавината на ласерски гасови хелиум, азот, CO2 што се потребни за системите за CO2 за генерирање зраци. Удржувањето се менува од управување со гасот и израмнување на огледалото до повремена замена на диодниот модул, обично по 50.000100.000 работни часа.
Производителот на градежна опрема кој произведува компоненти за екскаватори, кој се надградил од CO2 на ласер со влакна, откако пресмета дека повисоката брзина на сечење на изворот на влакна на 610mm мека челик приближно 4060% побрзо ќе ја надоме Со елиминирање на ласерското полнење со гас, годишно се заштедувале 12.000 долари во трошоците за потрошувачки производи.
Спектр на материјални способности
Перформанси за сечење на железни метали
Флакон ласерски резач работењето на 1–3 kW овозможува резање на благ челик со дебелина до 12–16 mm со помош на кислород како помошен гас, што произведува чист, прав агол кој е погоден за заварување без потреба од вторична подготовка. Кислородот реагира со течниот челик во егзотермна реакција која допринасува приближно 60% од енергијата за резање, што ефективно го удвојува брзината на резање во споредба со резањето со азот како помошен гас на иста ниво на моќност.
При резањето на нерѓосувачки челик се користи азот како помошен гас за спречување на оксидацијата по работ на резот, со што се задржува пасивниот слој од хром оксид кој обезбедува отпорност кон корозија. Резањето на нерѓосувачки челик со азот на 3 kW обично овозможува чисти резови низ дебелина од 8–10 mm со светел, оксид-слободен работ кој не бара пост-резна почистка.
Способноста за резање на челик со висок содржини на јаглерод линеарно расте со зголемувањето на моќта на ласерот до приближно 6 kW, по што односот се сплескува бидејќи помошниот гас не може ефикасно да отстрани течната материја од сè поширока расцепина. Практичната максимална дебелина за резање на челик со висок содржини на јаглерод со фибер ласер под производствени услови изнесува приближно 25–30 мм при моќност од 12–15 kW.
Размислувања за неферозни метали
Алуминиумот претставува две предизвики: високата топлинска проводливост брзо одведува топлина од зоната на резење, а високата рефлексивност на брановите должини на фибер ласерот (приближно 1070 нм) може да го одбие ласерскиот зрак кон оптичкиот систем. Современите фибер ласери вклучуваат заштита од обратно одбивање која го следи одбиениот енергетски зрак и автоматски го намалува интензитетот или го прекинува зракот.
Сечењето на бакар и латун на брановите должини на влакнестите ласери е практично на системи со оптимизиран квалитет на зракот за рефлективни материјали. Клучниот параметар е производот на параметрите на зракот (BPP) — мерка за фокусирањето — при што пониските вредности на BPP постигнуваат густина на моќноста потребна за надминување топлинската спроводливост на бакарот. Бакар со дебелина до 4–6 мм може да се сече со ласер од 3 kW на системи со BPP помал од 2 mm·mrad.
Параметри на квалитетот на сечењето
Ширина на резот и димензионална точност
Резот — ширината на материјалот отстранет од ласерскиот зрак — обично изнесува 0,15–0,5 мм, во зависност од дебелината на материјалот, моќноста на ласерот и позицијата на фокусот. Ширината на резот ја определува минималната внатрешна големина на деталите: процеп поумен од приближно 1,5 пати ширината на резот не може да се исече, бидејќи зракот отстранува материјал од двете страни, па така се спојуваат во еден рез наместо во две паралелни рабови.
Точноста на димензиите на современите фибер ласерски машини за резење достигнува ±0,05–0,1 мм за тенки материјали (1–3 мм) и ±0,1–0,3 мм за поедебели материјали (6–12 мм). Топлинската деформација — ширењето и скрцнувањето на листот во текот на резењето — станува доминантна ограничувања на точноста при дебелини поголеми од околу 10 мм, бидејќи зоната под влијание на топлината се проширува подалеку од работ на резот.
Квалитет на работ и второстепени операции
Работ на ласерски резани делови од благ челик со помош на кислород има тенок оксиден слој кој мора да се отстрани пред бојење или прашково премазување. Работ на ласерски резани делови од нерѓослив челик и алуминиум со азот е подготвен за бојење без дополнително чистење. Неравномерноста на работ (Rz) обично изнесува 10–30 μm при правилно оптимизирани параметри, што е споредливо со машински обработена површина која бара минимална подготовка пред заварување.
Зоната под влијание на топлината (HAZ) — регионот каде што се менуваат својствата на материјалот поради топлината од резењето — се протега 0,1–0,3 мм од работ на резот кај тенки материјали и 0,3–0,8 мм кај дебели секции. Тесната HAZ минимизира пост-резна термичка обработка која може да биде потребна за дебелите секции по плазма резење, каде што HAZ може да се протега 2–4 мм.
Често поставувани прашања
Која дебелина на благ челик може да обработи влакнест ласер со моќност од 3 kW?
Влакнест ласер со моќност од 3 kW може да реже благ челик до 12–16 мм со помош на кислород како гас за резење и 6–8 мм со азот за добивање работ без оксиди. Брзината на резење експоненцијално опаѓа со зголемување на дебелината — резењето на материјал со дебелина од 16 мм изнесува приближно 0,6–0,8 м/мин, во споредба со 3–4 м/мин за материјал со дебелина од 3 мм.
Како се споредува влакнестото ласерско резење со CO₂ ласерското резење за индустриско резење?
Влакнестите ласери имаат 2–3 пати повисока електрична ефикасност (30–40% спротив 10–15%), побрзо резење на тенки и средно дебели материјали, елиминирање на потрошувачките ласерски гасови и пониски одржување. CO₂ ласерите задржуваат предност во квалитетот на рабовите при резење на материјали со дебелина поголема од 15 мм поради различните карактеристики на апсорпција на ласерскиот зрак.
Кој помошен гас е најдобар за ласерско резење на нерѓослив челик?
Азот со чистота од 99,95% и повеќе произведува сјајни, безоксидни рабови на нерѓослив челик без потреба од пост-резно чистење. Резењето со кислород е побрзо, но остава оксидиран раб кој мора да се отстрани пред заварување или премазување. Ласерските машини за CNC резење од Rayman поддржуваат автоматско избирање на гас и контрола на притисокот за двата гаса.
Дали влакнест ласер може да обработува рефлексивни материјали како алуминиум и бакар?
Да, современите влакнести ласери со системи за заштита од обратно одразување можат да режат алуминиум до дебелина од 12–16 мм (3 kW) и бакар до дебелина од 4–6 мм. Системите со производ на параметрите на зракот (BPP) помал од 2 mm·mrad постигнуваат повисока густина на моќност за рефлексивни материјали.
Каква одржување бара ласерскиот резач со влакна?
Чистење или замена на заштитната леќа секој 200–500 часа, мазење на линеарните водачи секоја недела, менување на филтрите за помошен гас секој месец и замена на хладната течност во хладилникот годишно. Ласерските извори со влакна обично не бараат одржување во тек на 50.000+ работни часови пред сервисирање на диодниот модул.
Колку прецизни се деловите исечени со ласер споредено со машински обработените компоненти?
Ласерското резање постигнува точност од ±0,05–0,3 мм (во зависност од материјалот), што е доволно за делови подготвени за заварување без дополнителна машинска обработка. Вистинската машинска точност (±0,01–0,02 мм) останува над можностите на ласерското резање — деловите кои бараат таква прецизност мора да се машинираат по резањето, независно од методот на резање.