Sanoatda laserli kesish uskunalari imkoniyatlarini tushunish

Sanoatda lazer kesish texnologiyasi

A laser Kesuvchi zamonaviy sanoat tizimlarida odatda volframli lazer manbadan kelib chiqadigan, kuchaytirilgan yorug'likning yaqinlashtirilgan nuri — bu nur kesish jarayonida 50–100 mikron diametrli nuqtada energiyani jamlashga xizmat qiladi. Ushbu fokus nuqtasida quvvat zichligi taxminan 1–10 MW/sm² ga yetadi va bu lazer nuri metall bilan aloqaga kirganidan keyin mikrosekundlar ichida uni eritish yoki bug'latish uchun yetarli. Kesish jarayoni yordamchi gazdan foydalanadi — yumshoq po'latni kesishda oksigen ishlatiladi, chunki bu eksotermik reaksiyani keltirib chiqaradi va samarali kesish tezligini ikki baravar oshiradi; qattiq po'lat va alyuminiyni kesishda esa azot ishlatiladi, chunki u erigan materialni oksidlanishsiz chiqarib tashlaydi.

Tarmoqli lazer manbalari ko'p sanoat kesish dasturlarida CO2 lazerlarini almashtirdi, chunki ular kiruvchi elektr quvvatining taxminan 30 ~ 40% ni lazer chiqishiga aylantiradi, CO2 manbalari uchun 10 ~ 15% ga nisbatan. Yuqori samaradorlik elektr energiyasi sarfini kamaytiradi va lazer gaz aralashmasini helium, azot, CO2 yo'q qiladi, bu CO2 tizimlari nurlanish uchun kerak bo'ladi. Ta'mirlash ishlari gazni boshqarish va ko'zgularni moslashtirishdan vaqti-vaqti bilan diod modullarini almashtirishga o'tadi, odatda 50,000100,000 ish soatidan keyin.

Quruv uskunalari ishlab chiqaruvchi ishlab chiqaruvchi ishlab chiqaruvchi, ko'proq ishlov berish natijasida kapital xarajatlar farqiga 14 oy ichida erishadi. Lazerli gaz bilan to'ldirishni bekor qilish har yili 12 000 dollar miqdorida sarf-xarajatlarni tejaydi.

Moddiy qobiliyat spektrini

Temir metallni kesish samaradorligi

To'qima laser Kesuvchi 1–3 kVt quvvatda ishlayotganda, oksigen yordamchi gazidan foydalanib, qalinligi 12–16 mm gacha bo'lgan yumshoq po'latni kesish mumkin; bu kesish natijasida tozalik va qo'shimcha tayyorgarlik talab qilmasdan payvandlash uchun mos bo'lgan to'g'ri burchakli, tekis kesilgan chet hosil bo'ladi. Oksigen suyuq po'lat bilan eksotermik reaksiyaga kirishadi va kesish energiyasining taxminan 60% ni ta'minlaydi; bu esa bir xil quvvat darajasida azot yordamchi gazidan foydalangan holda kesish tezligini ikki baravar oshiradi.

Zinkirli po'latni kesishda kesilgan chetda oksidlanishni oldini olish uchun azot yordamchi gazidan foydalaniladi; bu esa korroziyaga chidamlilikni ta'minlaydigan xrom oksid passiv qatlamini saqlaydi. 3 kVt quvvatda zinkirli po'latni azot bilan kesish odatda 8–10 mm qalinlikdagi materiallarni tozalik bilan kesish imkonini beradi va kesilgan chet yorqin, oksidlanmagan bo'ladi; shuning uchun kesishdan keyin qo'shimcha tozalash talab qilinmaydi.

Uglerodli po'latni kesish qalinligi lazer quvvati taxminan 6 kW gacha bo'lganda deyarli chiziqli darajada o'sadi, shundan so'ng munosabatlar tekislashadi, chunki yordamchi gaz erigan materialni tobora qalinlashayotgan kesishdan samarali chiqara olmaydi. Ishlab chiqarish sharoitida uglerodli po'latni lazerli kesish uchun maksimal qo'llanma qalinligi taxminan 2530 mm va 1215 kW.

Temirsiz metallar bo'yicha ko'rib chiqilishlar

Alyuminiy ikkita qiyinchilikni keltirib chiqaradi: yuqori issiqlik oʻtkazuvchanligi issiqlikni kesilgan zonadan tezda olib ketadi va yuqori reflektivlik tolali lazer toʻlqin uzunliklarida (taxminan 1070 nm) nur quyruq energiyasini optik tizimga aks ettirishi mumkin. Zamonaviy tolali lazerlar o'z ichiga o'zgaruvchan energiyani kuzatadigan va avtomatik ravishda quvvatni kamaytiradigan yoki nur nurini uzadigan orqaga qarab o'zgaruvchan himoyani oladi.

Mis va latunni tolali laser uzunliklari bilan kesish — aks ettiruvchi materiallarga moslashtirilgan nurlanish sifatiga ega tizimlarda amalga oshiriladigan amaliy jarayon. Asosiy parametr — nurning parametrlar ko'paytmasi (BPP), ya'ni fokuslanish qobiliyatini o'lchovchi kattalik; BPP qiymati pastroq bo'lganda, misning issiqlik o'tkazuvchanligini yengish uchun kerakli quvvat zichligi erishiladi. 3 kW quvvatda BPP 2 mm·mrad dan past bo'lgan tizimlarda 4–6 mm gacha mis kesilishi mumkin.

Kesish sifati parametrlari

Kerf kengligi va o'lchamdagi aniqlik

Kerf — ya'ni lazer nuri tomonidan olib tashlangan materialning kengligi — odatda material qalinligiga, lazer quvvatiga va fokal joylashuviga qarab 0,15–0,5 mm ni tashkil qiladi. Kerf kengligi minimal ichki xususiyat o'lchamini belgilaydi: kerf kengligining taxminan 1,5 barobaridan torroq slot kesib chiqish mumkin emas, chunki nuri materialni ikkala tomondan olib tashlaydi va natijada ikkita parallel chet emas, balki bitta kesish hosil bo'ladi.

Zamonaviy tolali lazerli kesish uskunalari qalinligi 1–3 mm bo'lgan ingichka materiallar uchun ±0,05–0,1 mm, qalinligi 6–12 mm bo'lgan qalinroq materiallar uchun esa ±0,1–0,3 mm o'lchov aniqligini ta'minlaydi. Issiqlik shakl o'zgarishi — kesish jarayonida varaqning kengayishi va siqilishi — issiqlik ta'sir qiladigan zona kesish chetidan yanada uzoqqa tarqalganda, ya'ni taxminan 10 mm dan ortiq qalinlikda aniqlik chegarasining asosiy omili bo'lib qoladi.

Yopiq metall qutilarni ishlab chiqarishda lazer tizimlaridagi issiqlik kesish jarayoni ko'pincha qo'shimcha yakuniy ishlov berish operatsiyalarini talab qilmasdan silliq, aniq chetlarni hosil qiladi. Bu qo'shimcha ishlov berish talablari kamayishiga olib keladi va natijada qo'shimcha mehnat va jihozlar xarajatlari yo'qoladi, ya'ni umumiy xarajatlar kamayadi. Biroq, ba'zi ilovalar uchun oksidlanishni olib tashlash yoki ma'lum sirt finishlarini erishish uchun chetlarga qo'shimcha ishlov berish talab qilinishi mumkin.

Oksigen yordamchi gazidan foydalangan holda yumshoq po'latni lazer bilan kesish natijasida kesish chetida bo'yoq yoki changli bo'yoq qo'llashdan oldin olib tashlanadigan ingichka oksid qatlam hosil bo'ladi. Azot bilan kesilgan alyuminiy va chelikdan tayyorlangan narsalarning kesish chetlari tozalashsiz bo'yoq qo'llashga tayyor. To'g'ri optimallashtirilgan parametrlarda kesish chetining notekisligi (Rz) odatda 10–30 μm ni tashkil etadi, bu esa payvandlashdan oldin minimal tayyorgarlik talab qiladigan ishlov berilgan sirtga teng.

Issiqlik ta'sir qilgan zona (HAZ) — kesish issiqligi tufayli material xususiyatlari o'zgaradigan hudud — ingichka materiallarda kesilgan chetdan 0,1–0,3 mm, qalinroq qismlarda esa 0,3–0,8 mm masofaga cho'ziladi. Tor HAZ plazma kesishda HAZ 2–4 mm gacha cho'zilishi mumkin bo'lganida, qalinroq qismlarga keyingi issiqlik ishlashini minimal darajada kamaytiradi.

Koʻpincha soʻraladigan savollar

3 kW li volfрамli laser kesgichi qanday qalinlikdagi yumshoq po'latni kesishi mumkin?

3 kW li volfрамli laser yumshoq po'latni kislorod yordamchi gazidan foydalangan holda 12–16 mm gacha, oksidlar hosil bo'lmasligi uchun azotdan foydalangan holda esa 6–8 mm gacha kesadi. Kesish tezligi qalinlik bilan eksponensial tarzda kamayadi — 16 mm li material 0,6–0,8 m/daqiqada kesiladi, bu esa 3 mm li material uchun 3–4 m/daqiqaga teng.

Sanoatda kesishda volfрамli laser CO₂ laserga qanday qilib solishtiriladi?

Volokli laserlar elektr energiyasidan foydalanish samaradorligini 2–3 baravar oshiradi (30–40% ga qaraganda 10–15%), ingichka va o'rtacha qalinlikdagi materiallarni tezroq kesadi, laserni gazli iste'mol qiluvchi moddalarni yo'q qiladi hamda texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini kamaytiradi. CO₂ laserlar nurlarning turli so'rilish xususiyatlari tufayli 15 mm dan yuqori qalinlikdagi materiallarda kesish sifatida afzallikka ega.

Zanglamaydigan po'latni lazer bilan kesishda qanday yordamchi gaz eng yaxshisidir?

99,95% va undan yuqori tozalikdagi azot zanglamaydigan po'latda kesishdan keyin tozalashni talab qilmaydigan, yorug' va oksidlanmagan chetlarga sabab bo'ladi. Kislorod bilan kesish tezroq bo'lsa-da, u kesishdan keyin paydo bo'ladigan oksidlangan chetni qo'llanishdan oldin (qo'lda yoki qoplamadan oldin) olib tashlashni talab qiladi. Rayman CNC lazer kesish uskunalari ikkala gaz uchun avtomatik gaz tanlovi va bosimni boshqarishni qo'llab-quvvatlaydi.

Volokli lazer kesgich alyuminiy va mis kabi yorug'likni aks ettiruvchi materiallarni qayta ishlashi mumkinmi?

Ha, orqa aks etishni himoya qiluvchi tizimlarga ega zamonaviy volokli lazerlar 3 kW quvvatda alyuminiyni 12–16 mm gacha va misni 4–6 mm gacha kesishi mumkin. Nurlanish parametrlari ko'paytmasi (BPP) 2 mm·mrad dan past bo'lgan tizimlar yorug'likni aks ettiruvchi materiallar uchun yuqori quvvat zichligini ta'minlaydi.

Fiberli laser kesuvchi qurilmaga qanday texnik xizmat ko'rsatish talab etiladi?

Himoya linzasi tozalash yoki almashtirish har 200–500 soatda, chiziqli yo'nalishli yo'nalish tizimini haftasiga bir marta moylash, yordamchi gaz filtrlarini oylik ravishda almashtirish va sovitgich suyuqliklarini yillik ravishda almashtirish. Fiberli laser manbalari odatda diod modulini xizmat ko'rsatishdan oldin 50 000+ ish soati davomida hech qanday texnik xizmat talab qilmaydi.

Laser bilan kesilgan detallar aniqlovchi detallarga nisbatan qanchalik aniqlikka ega?

Laser kesish ±0,05–0,3 mm o'lchov aniqligini ta'minlaydi (materialga bog'liq), bu esa kesishdan keyin qo'shishga tayyor detallar uchun yetarli. Haqiqiy aniqlovchi aniqlik (±0,01–0,02 mm) hali ham laser imkoniyatlaridan tashqari — shunday aniqlik talab qilinadigan detallarga kesish usuliga qaramasdan kesishdan keyingi aniqlovchi ishlash kerak.