Metallni lazer kesish: mutaxassislarning tavsiyalari

Lazer kesish qanday ishlaydi: metallni ishlashning asoslari va texnologiyasi

Lazer kesish nima va u metallga qanday ta'sir qiladi?

Lazer kesish metall yuzalarga yorug'likning kuchli nuri yo'nal-tirish orqali amalga oshiriladi, ularni mikron darajadagi aniqlik bilan eritib yoki bug'latib yuboradi. Jarayon boshlan-ganda, lazer generatori fotonlarni yuboradi, ular esa akslarda qaytadi va linzalardan o'tadi, so'ng ishchi qismga kvadrat santimetriga taxminan bir million vatt energiya zichligi bilan uriladi. Po'lat odatda 1400 dan 1500 gрадус Целсий gacha bo'lgan haroratda eriydi, shu sababli shu qattiq issiq nurlar urilgan joyda kichik eritma hovuzlarini yaratadi. Ishlarni tozalash uchun ishlab chiqaruvchilar ko'pincha shu hududga azot yoki kislorod oqimini yuborishadi, erigan material hosil bo'lganda uni sudirib yuborish uchun. Bu jarayon davomida hech qanday jismoniy aloqa bo'lmaganligi sababli, qismlar kesishdan kelib chiqadigan kuchlanish tufayli deformatsiyalanmaydi, bu esa lazer kesishni avtomobil dvigatellarida yoki samolyot qismlarida kerak bo'lgan murakkab shakllar uchun ayniqsa yaxshi qiladi, chunki hatto eng kichik deformatsiyalar ham muammo bo'lishi mumkin.

Yuqori aniqlik va aniqlikni qo'lga kiritishda fokuslangan nurlarning roli

Maxsus to'lqin uzunliklar va CNC kalibrovka tizimlari uchun mo'ljallangan maxsus optika tufayli aniq fokuslangan lazer nurlari ±0,1 mm atrofida bo'lgan noaniqlikka erisha oladi. Dog'ning o'lchami ham muhim rol o'ynaydi - 100 mikronli o'lchamda lazer nurlari energiyasini boshqa alternativ usullarga qaraganda ancha yaxshi jamlash qobiliyatiga ega, masalan, plazma yoki suvli o'qlar. Bunday jamlash kesish kengligini sezilarli darajada kamaytiradi, oddiy 3 mm qalinlikdagi po'lat varaqalarda taxminan 0,2 mm gacha. Zamonaviy CNC nazorat tizimlari ish jarayonida fokus masofasini doimiy ravishda sozlaydi va nurlanishni og'ishli yoki murakkab shakllarda ham barqaror saqlaydi. Bunday darajadagi nazorat elektr qopqoqlarida bevosita 0,5 mm diametrli teshiklarni yaratish imkonini beradi va kam aniq usullar bilan bajarilganda qo'shimcha frezalash bosqichlarini olib tashlaydi.

Lazer kesishda metall ablyatsiyasining termal dinamikasi

Kesish jarayonida qancha issiqlik berilayotganligi va qanday material ustida ishlanayotganligi o'rtasida nozik muvozanat saqlanishi kerak. Shuningdek, shunday metallar sifatida shu kabi shirshu va alyuminiy bilan ishlashda, 1 dan 10 kGts chastota oralig'ida ishlaydigan impul'sli tolali lazerlar haqiqatan ham yaxshi natija beradi. Bu lazerlar ishchi sirt bo'ylab issiqlikni bir xil tarqatadi, natijada sovutish jarayonida noqulay metall qoldiqlarining hosil bo'lishi oldini oladi. 10 mm dan qalinroq materiallar, masalan, chiqaruvchi po'lat bilan ishlashda, aksariyat korxonalar uzluksiz to'lqinli lazerlardan foydalanadi, chunki ular 2 dan 4 metrgacha tezlikda kesish imkonini beradi daqiqasiga metr va yarim millimetrdan katta issiqlik ta'sir qiluvchi sohalarni yaratmaydi. Eng so'nggi lazerli kesish mashinalari material qalinligi to'g'risida sensor ko'rsatkichlariga qarab o'z quvvat chiqishini sozlaydi, bu esa eski tizimlarga qaraganda energiya xarajatlarini taxminan 18% tejaydi, chunki ular nurlanish ostida bo'lgan narsalarga qaramay doimiy quvvat darajasida ishlaydi.

Metalni kesish uchun lazer turlari: tolali, CO₂ va Nd:YAG taqqoslash

Tolali lazerlar: zamonaviy metall ishlab chiqarishda samaradorlik va hukmronlik

Tolali lazerlar sanoat metall ishlashda hukmronlik qiladi, ular CO₂ tizimlariga qaraganda 35% energiya samaradorligiga ega bo'lib, yuqori tezlikda nержавеющий po'lat, aluminiy va misni kesish imkonini beradi. Ularning yarimo'tkazgichli dizayni minimal texnik xizmat talab qiladi, 1,06–1,08 mikron to'lqin uzunligi metallarni 25 mm qalinligacha yutishni optimallashtiradi.

CO₂ lazerlari: aks ettiruvchi metallarda cheklovlar bilan qolgan samaradorlik

CO₂ lazerlar 12 mm dan qalin bo'lmagan metallmas po'lat uchun qo'llaniladi, lekin ularning 10,6 mikron to'lqin uzunligi o'tkazuvchan sirtlardan aks ettirilgani tufayli mis va latunni kesishda qiyinchiliklarga duch keladi. Metallarni ishlashda ular tolali analoglarga qaraganda 2–3 marta ko'proq quvvat iste'mol qiladi, garchi ular hali ham gravировка sohasida qo'llanilmoqda.

Nd:YAG lazerlari: maxsus sohalarda qo'llaniladi va sanoatda kamaytirilayotgan foydalanish

Neodim bilan legirlangan Ittriy aluminiy granat (Nd:YAG) lazerlar hozirda sanoat kesish sohasining 5% dan kam vazifalarini bajaradi, asosan submillimetrli tibbiyot komponentlarini ishlab chiqarishda. Ular kesishni impul'sli rejimda amalga oshiradi, lekin yirik metall buyumlarni ishlab chiqarish uchun yetarli samaradorlikka ega emas.

Turli metall turlarini kesishda lazer quvvati va to'lqin uzunligining ta'siri

Metall	Eng yaxshi lazer turi	Quvvat oralig'i	To'lqin uzunligining samaradorligi
Yumshoq po'lat	Ичкиси	2–6 kW	Yuqori (1,06 µm)
Alyuminiy	Ичкиси	3–8 kW	O'rtacha (1,08 µm)
Боғий	Fiber (Yashil)	4–10 kW	Past (1,06 µm)

2024-yilgi materiallarni ablyatsiya qilish o'rganish natijasida ko'rsatilgani kabi, yashil spektr kuchaytirish bilan juftlanganda, past to'lqinli tolali lazerlar aks ettiruvchi metallarni kesadi.

Metallarni lazer bilan kesishda aniqlik, kesish sifati va materiallarni hisobga olish

Chidatuvchanlikni qo'lga kiritish: Metallarni kesishda lazer qanchalik aniq? (±0,1 mm)

Bugungi kunda metallarda chidatuvchanlik darajasi ±0,1 mm po'lat va alyuminiy kabi sanoat metallarida tekis kesish bo'yicha an'anaviy CNC ishlov berishni oshib ketadi. Bu aniqlik adaptiv optikadan hosil bo'ladi, diametri 0,0025 mm dan past bo'lgan nuqtalarni nazorat qilish orqali 0,0025 mm va issiqlik kengayishini kompensatsiya qilish uchun haqiqiy vaqtli harakat to'g'rilash tizimlari.

Kesish sifatiga ta'sir qiluvchi omillar: kesish eni, chiqindi va konusimonlik

Optimal kesish sifati uchta o'lchanuvchi natijaga bog'liq:

• Kesish kengligi (odatda 10kW lazerlar uchun 0.1–0.3 mm) gaz bosimi va fokal masofa orqali boshqariladi
• Tomchi hosil bo'lishi suvlanish havosiga qaraganda azotli assistiv gaz ishlatish bilan 60–80% kamaytiriladi
• Kengayish burchaklari quyidagi darajada saqlanadi 0.5° nosil ta'kidlsh kalibrovkasi orqali

Lazer kesishdan keyin yuzaki tozalash va keyingi qayta ishlash talablari

Lazer kesilgan po'lat namoyish qiladi Ra 3,2–12,5 μm sirt notekisligi , ko'pincha moslashuvchi sirtlarni o'chirishni talab qiladi. Alyuminiy kabi nojins metallarda 20 μm gacha oksidlanish qatlami hosil bo'ladi 20 μm oksidlanish qatlami , ikkinchi martta polirovka yoki anodlanishni talab qiladi. Kesish parametrlari bevosita keyingi qayta ishlash xarajatlariga ta'sir qiladi—masalan, 30% tez kesish oksidlanishni kamaytiradi, lekin striatsiya chuqurligini 15% ga oshiradi.

Po'lat, Alyuminiy, Mis va Latunni kesish: Qiyinchiliklar va imkoniyatlar

Material	Refleksivlik	Issiqlik o'tkazuvchanligi (Vt/m·K)	Maksimal tezlik (10 mm)
Yumshoq po'lat	35%	50	4,5 m/dak
Alyuminiy	85%	237	3,2 m/dak
Боғий	95%	401	1,8 m/dak

Asosiy muammolar : Yorug'lik aks ettiruvchi metallar ko'k-yashil to'lqin uzunlikli lazerlarni foton aks ettirish yo'qotishini bartaraf etish uchun talab qiladi. Shuning uchun misdan foydalanishda tez harorat tarqatish kerak bo'ladi 3 marta uzunroq bo'lishi kerak etkazib berish nosozligini oldini olish uchun.

Maksimal metall qalinligi: Po'lat uchun 25 mm gacha, ferrometallmaslar uchun kamroq

Sanoat tolali lazerlar kesadi 25 mm uglerodli po'lat o‚‚ yordami bilan 0,6 m/min tezlikda, 6 kVt li tizim esa 15 mm Alyuminiy 1,2 m/min tezlikda. Nomial ferromagnit chegaralar to'lqin uzunligi yutish tezligidan kelib chiqadi: Nd:YAG nurlari kesadi 8mm latun 40% tezroq CO‚‚ tizimlaridan 1,06μm to'lqin uzunligida aks ettirish kamaygani uchun varaqalar

Lazer kesish va an'anaviy usullar: Tezlik, narx va avtomatlashtirishdagi afzalliklar

Zamonaviy ishlab chiqarish tezlik, aniqlik va xarajatlarni muvozanat qiluvchi yechimlarni talab qiladi. Lazer kesish, kompyuter boshqaruvchi aniqlovchi aniqlikni va minimal inson ta'sirini birlashtirish orqali CNC ishlov berish, plazma kesish va suvli tizimlarni aniq kesishda aniq kesishda ommaviy usullarni oshiradi.

Lazer va CNC ishlov berish: Tezlik va qismlar murakkabligi

CNC ishlov berish murakkab 3D geometriyani ishlab chiqarishda ustun bo'lsa ham, lazer kesish tekis varaqsimetall komponentlari uchun ishlab chiqarish vaqtini 65% gacha qisqartiradi. Bitta lazer tizimi frezerlash operatsiyalarida talab qilinadigan vositalarni almashtirishni bekor qiladi va qo'lda qayta sozlashsiz murakkab naqshlarni uzluksiz qayta ishlash imkonini beradi.

Plazma va lazer kesish: Metall konstruktsiyalarda qachon qaysi birini tanlash kerak

Plazma kesish 15 mm dan qalinroq bo'lgan oddiy po'lat uchun xavfsiz narxni saqlab turadi, lekin nurlanish tizimlari yupqa po'lat sohalarda (10 mm dan kam) ±0,1 mm aniqlik bilan yetakchi o'rin tutadi. Tolali lazerlar ayniqsa aluminiy kabi yorug'likni aks ettiruvchi metallarni kesishda plazma cheklovlarini yengib o'tadi.

Gidroabraziv (suvli jet) va lazer: sovuq kesish va termal aniqlik

Gidroabraziv tizimlar haroratga noyob materiallarda issiqlik ta'sir qiluvchi zonani oldini oladi, lekin 3 mm dan qalinroq nixrom po'latni kesish tezligi lazerdan uch barobar sekinroq. Lazer kesish kesma kengligini 20% kamaytiradi, materialni yiqilishini kamaytirishda saqlab turadi va 20 metr/daqiqa tezlikdan oshib ketadi.

Lazer tizimlarining xarajatlarni tejash va avtomatlashtirish imkoniyati

Avtomatik joylashtirish dasturi materiallardan foydalanishni qo'lda joylashtirish usullariga qaraganda 15-20% ga oshiradi. Zamonaviy tolali lazerlar CO₂ tizimlariga qaraganda energiya iste'molini 30-50% kamaytiradi va ularning xizmat ko'rsatish xarajatlari plazma kesish operatsiyalariga qaraganda 70% kam. Sun'iy intellektga asoslangan bashorat qiluvchi texnik xizmat tizimini integratsiya qilish ishlab chiqarish jarayonlarida kechikishlarni minimal darajada kamaytiradi, bu esa toliq avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish imkoniyatlarini ochadi.

Sanoat metallini lazer bilan kesish sohasidagi dasturlar va kelajakdagi tendentsiyalar

Asosiy sanoat tarmoqlari: aviatsiya, avtomobil va tibbiyot qurilmalari ishlab chiqarish

Soxta xatolarga yo'l qo'ymaydigan sanoet sohalarida ishlab chiqarishda endi lazer kesish muhim ahamiyat kasb etdi. Titan va alyuminiy qotishmalari kabi qiyin materiallar bilan ishlashda, mikron darajadagi o'lchov talab qilinadigan havo transporti qismlarini yasash uchun kosmik soha ushbu texnologiyaga katta e'tibor qaratadi. Shu bilan birga, avtomobillar zavodlari esa murakkab shassi panellarini va chiqish tizimlarini eski usullarga qaraganda tezroq kesib o'tish uchun tolali lazerlarga murojaat qilmoqda. Tibbiyot qurilmalari ishlab chiqarishda esa kompaniyalar steril operatsiya vositalari va implantlar yasashda lazer texnologiyasidan foydalanadi, chunki hatto eng maydaroq qirralarning nuqsoni ham bemorlar uchun jiddiy oqibatlarga olib kelishi mumkin. Shu sababli ham ayni ushbu muhim sohalarning 60% atrofi sanoatda ishlatilayotgan barcha lazer kesish ishlarini qamrab olganligi ajablanarli emas - ular aynan shu katta ehtimom bilan hamda aniqlik bilan ishlov beriladigan materiallarni talab qiladi.

Me'morchilik va Dizayn Sohalarida Qo'llanilishi: Metall ishlarini Murakkab Bajara Olish Imkonini Beradi

Lazer kesish faqat fabrikalarda ishlatish bilan cheklangan emas, balki metall binolarda san'at uchun yangi imkoniyatlarni ham ochadi. Arxitektorlar va dizaynerlar endi 10 000 vattdan ortiq quvvatga ega bo'lgan shu kabi kuchli lazerlarni ishlatib, nerssiz po'lat va latun kabi metallardan turli guruhdagi buyumlarni yasay boshladilar. Bunga chiroyli binolarning tashqi qoplamalari, maxsus devor qoplamalari hamda boshqa usullar bilan yaratib bo'lmaydigan noyob konstruksiyalar kiradi. Zamonaviy arxitekturaga ta'siri esa juda katta. Shunday qilib, muzeyga mos keladigan darajada murakkab naqshlar, lekin binoning o'zini ushlab turuvchi elementlar ham borligini tasavvur qiling! Eng so'nggi qurilishlarda ham imkoniyatlar namoyish etilgan – qalinligi yetarli (taxminan 10 mm) bo'lgan panellarda ham batafsil naqshlar kesib chiqilgan, bu esa mustahkamlikni saqlab turadi. Oddiy metall ishlov berish usullari esa shu darajadagi batafsillikni mustahkamlikni yo'qotmasdan ta'minlay olmaydi.

Kelajak tendentsiyalari: Sun'iy Intellekt, Avtomatlashtirish va Lazer Qayta Ishlashda Aqlli Integratsiya

Keyingi bosqichda biz sanoat 4.0 texnologiyasini integratsiya qilish orqali aqlli lazer kesishni kuzatamiz. Aqlli mashinalar o'tmishdagi kesishlardan o'rganadi va o'z harakat yo'nalishlarini o'zgartiradi, bu esa qayta ishlash vaqtining taxminan 15 dan 20 foizigacha tejaydi va umumiy sifatda kamroq material sarflaydi. Yangi bashorat qiluvchi texnik xizmat ko'rsatish doimiy ravishda lazerli rezonatorlarni tekshirib turadi, shu sababli ham eng noqulay vaqtgacha ishdan chiqish ehtimoli kamayadi. Shuningdek, ko'p o'qli murakkab robot qo'llar tufayli fabrikalar deyarli hech kimga nazorat qilmasdan ham kechasi ishlayveradi. Ba'zi kompaniyalar allaqachon an'anaviy kesish usullari bilan 3D bosma xususiyatlarini birlashtiruvchi g'ildirakli tizimlarni sinovdan o'tkazmoqda. Bu savdo do'konlarida qismlarni butun kun davomida bir joydan ikkinchisiga ko'chirish o'rniga, bir xil stansiyada kesishdan payvandlashga o'tish imkonini beradi. Bu o'zgarishlar metallarni qayta ishlash sohasida o'rta o'yinda bo'lishi kutilmoqda.

FAQ Bo'limi: Lazer Kesish Texnologiyasi

Qanday materiallarni lazer bilan kesish mumkin?

Lazer kesish ayniqsa po'lat, aluminiy, mis va latun kabi metallar uchun samarali. Bu texnologiya shu moddalarga moslashtirilgan bo'lib, aniq, toza kesish imkonini beradi.

An'anaviy usullarga qaraganda lazer kesishning afzalliklari nimalardan iborat?

Lazer kesish tezlik, aniqlik va xarajatlarni tejash imkonini beradi, shu bilan birga ishlab chiqarish vaqtini qisqartirish va asboblar ishdan chiqishini kamaytirish orqali an'anaviy mexanik ishlashni o'zidan ustun qiladi.

Lazer nurlarining to'lqin uzunligi metallarni kesishga qanday ta'sir qiladi?

Lazer kesish samaradorligi turli metallarda farq qiladi va bu to'lqin uzunligiga bog'liq. Past to'lqin uzunligiga ega fibra laserlar yorqin spektrli texnologiyalar bilan kuchaytirilganda yorug'lik aks ettiruvchi metallarni kesish uchun optimaldir.

Lazer kesish murakkab va batafsil dizaynlarni ham qayta ishlashga qodirmi?

Ha, lazer kesishning aniqligi uni murakkab dizaynlarda foydalanish uchun ideal qiladi, materialning mustahkamligini saqlab qoldirgan holda batafsil shakllarni hosil qilish imkonini beradi.