Η μηχανή κοπής με λέιζερ είναι μια τεχνολογική επανάσταση στην επεξεργασία λαμαρίνας και ένα από τα κοινά μέσα επεξεργασίας λαμαρίνας σήμερα. Η μηχανή κοπής λέιζερ έχει υψηλό βαθμό ευελιξίας, γρήγορη ταχύτητα κοπής, υψηλή απόδοση παραγωγής και σύντομο κύκλο παραγωγής, που έχει κερδίσει μια ευρεία αγορά για τους πελάτες. Προς το παρόν, το μεγαλύτερο μέρος της επεξεργασίας στον τομέα των μεσαίων και λεπτών πλακών στην αγορά χρησιμοποιεί τον κόφτη λέιζερ, ο οποίος είναι ευρέως σεβαστός για την υψηλή απόδοση και την ακρίβειά του. Ακόμη και το πεδίο παχιάς πλάκας έχει αντικαταστήσει ορισμένες από τις αγορές πλάσματος και φλόγας. Ωστόσο, εάν ο εντοπισμός σφαλμάτων είναι ακατάλληλος, θα επηρεαστεί και το αποτέλεσμα κοπής της μηχανής κοπής λέιζερ. Συγκεκριμένα, υπάρχουν έξι παράγοντες που είναι καθοριστικοί για το αποτέλεσμα κοπής.
1. Επίδραση της ταχύτητας κοπής στο αποτέλεσμα κοπής
Για δεδομένη πυκνότητα και υλικό ισχύος λέιζερ, η ταχύτητα κοπής συμμορφώνεται με έναν εμπειρικό τύπο. Εφόσον είναι πάνω από το κατώφλι διέλευσης, η ταχύτητα κοπής του υλικού είναι ανάλογη με την πυκνότητα ισχύος λέιζερ, δηλαδή, η αύξηση της πυκνότητας ισχύος μπορεί να βελτιώσει την ταχύτητα κοπής. Η πυκνότητα ισχύος που αναφέρεται εδώ δεν σχετίζεται μόνο με την ισχύ εξόδου του λέιζερ, αλλά και με τη λειτουργία ποιότητας δέσμης. Επιπλέον, τα χαρακτηριστικά του συστήματος εστίασης δέσμης, δηλαδή το μέγεθος του εστιασμένου σημείου, έχουν επίσης μεγάλη επίδραση στην κοπή με λέιζερ. Η ταχύτητα κοπής είναι αντιστρόφως ανάλογη με την πυκνότητα (ειδικό βάρος) και το πάχος του προς κοπή υλικού.
Όταν άλλες παράμετροι παραμένουν αμετάβλητες, οι παράγοντες για την αύξηση της ταχύτητας κοπής είναι: αύξηση της ισχύος (εντός ορισμένου εύρους, όπως 500~2000W). Βελτιώστε τη λειτουργία δέσμης. Μειώστε το μέγεθος του σημείου εστίασης (για παράδειγμα, εστίαση με φακό μικρής εστίασης). Υλικά κοπής με χαμηλή αρχική ενέργεια εξάτμισης (όπως πλαστικό, πλεξιγκλάς κ.λπ.). Κοπή υλικών χαμηλής πυκνότητας (όπως λευκό πεύκο). Κόψτε λεπτό υλικό.
Ειδικά για μεταλλικά υλικά, όταν άλλες μεταβλητές διεργασίας διατηρούνται σταθερές, η ταχύτητα κοπής με λέιζερ μπορεί να έχει ένα σχετικό εύρος προσαρμογής και να διατηρεί μια ικανοποιητική ποιότητα κοπής. Αυτό το εύρος ρύθμισης είναι ελαφρώς ευρύτερο από αυτό των παχιών κομματιών κατά την κοπή λεπτών μετάλλων. Μερικές φορές, η ταχύτητα κοπής είναι πολύ αργή, γεγονός που οδηγεί στην επιφάνεια αφαίρεσης του εκκενωμένου θερμοτηκόμενου υλικού, καθιστώντας την επιφάνεια κοπής πολύ τραχιά.
2. Επίδραση της ρύθμισης της θέσης εστίασης στην ποιότητα κοπής
Επειδή η πυκνότητα ισχύος λέιζερ έχει μεγάλη επίδραση στην ταχύτητα κοπής, η επιλογή της εστιακής απόστασης του φακού είναι ένα σημαντικό ζήτημα. Αφού εστιαστεί η δέσμη λέιζερ, το μέγεθος του σημείου είναι ανάλογο με την εστιακή απόσταση του φακού. Αφού εστιαστεί η δέσμη από τον φακό μικρής εστιακής απόστασης, το μέγεθος του σημείου είναι πολύ μικρό και η πυκνότητα ισχύος στο εστιακό σημείο είναι πολύ υψηλή, γεγονός που είναι ευνοϊκό για την κοπή υλικού. Ωστόσο, τα μειονεκτήματά του είναι ότι το εστιακό βάθος είναι πολύ μικρό και το περιθώριο προσαρμογής μικρό, κάτι που γενικά είναι κατάλληλο για κοπή λεπτών υλικών υψηλής ταχύτητας. Εφόσον ο φακός μεγάλης εστιακής απόστασης έχει μεγάλο εστιακό βάθος, είναι πιο κατάλληλος για την κοπή παχιών τεμαχίων, εφόσον έχει επαρκή πυκνότητα ισχύος.
Μετά τον καθορισμό του φακού εστιακής απόστασης που θα χρησιμοποιηθεί, η σχετική θέση της εστίασης και της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας είναι ιδιαίτερα σημαντική για τη διασφάλιση της ποιότητας κοπής. Επειδή η πυκνότητα ισχύος στην εστίαση είναι η υψηλότερη, στις περισσότερες περιπτώσεις, η θέση εστίασης είναι ακριβώς στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας ή ελαφρώς κάτω από την επιφάνεια κατά την κοπή. Σε όλη τη διαδικασία κοπής, είναι σημαντική προϋπόθεση να διασφαλιστεί ότι η σχετική θέση μεταξύ της εστίας και του τεμαχίου εργασίας είναι σταθερή για να επιτευχθεί σταθερή ποιότητα κοπής. Μερικές φορές, ο φακός θερμαίνεται λόγω κακής ψύξης κατά τη λειτουργία, με αποτέλεσμα μια αλλαγή στην εστιακή απόσταση, η οποία απαιτεί έγκαιρη προσαρμογή της θέσης εστίασης.
Όταν η εστίαση είναι στην καλύτερη θέση, η κεφαλή είναι η μικρότερη και η αποτελεσματικότητα είναι η υψηλότερη. Η καλύτερη ταχύτητα κοπής μπορεί να επιτύχει το καλύτερο αποτέλεσμα κοπής. Στις περισσότερες εφαρμογές, η εστίαση της δέσμης ρυθμίζεται ακριβώς κάτω από το ακροφύσιο. Η απόσταση μεταξύ του ακροφυσίου και της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας είναι γενικά περίπου 1,5 mm.
3. Επίδραση της πίεσης του βοηθητικού αερίου στο αποτέλεσμα κοπής
Γενικά, απαιτείται βοηθητικό αέριο για την κοπή υλικού και το πρόβλημα αφορά κυρίως τον τύπο και την πίεση του βοηθητικού αερίου. Γενικά, το βοηθητικό αέριο και η δέσμη λέιζερ εκτοξεύονται ομοαξονικά για να προστατεύσουν τον φακό από μόλυνση και να διώξουν τη σκωρία στο κάτω μέρος της περιοχής κοπής. Για μη μεταλλικά υλικά και ορισμένα μεταλλικά υλικά, χρησιμοποιήστε πεπιεσμένο αέρα ή αδρανές αέριο για να αφαιρέσετε λιωμένα και εξατμισμένα υλικά, ενώ εμποδίζετε την υπερβολική καύση στην περιοχή κοπής.
Για τις περισσότερες κοπές με λέιζερ μετάλλων, το ενεργό αέριο (εφόσον είναι O2) χρησιμοποιείται για να σχηματίσει εξώθερμη αντίδραση οξείδωσης με θερμό μέταλλο. Αυτή η πρόσθετη θερμότητα μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα κοπής κατά 1/3~1/2.
Στην προϋπόθεση της εξασφάλισης του βοηθητικού αερίου, η πίεση του αερίου είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας. Κατά την κοπή λεπτών υλικών με υψηλή ταχύτητα, απαιτείται υψηλή πίεση αερίου για να αποτραπεί η προσκόλληση της σκωρίας στο πίσω μέρος της κοπής (η θερμή σκωρία θα καταστρέψει την κομμένη άκρη όταν χτυπήσει στο τεμάχιο εργασίας). Όταν το πάχος του υλικού αυξάνεται ή η ταχύτητα κοπής είναι αργή, η πίεση του αερίου πρέπει να μειωθεί κατάλληλα. Για να αποφύγετε το πάγωμα της πλαστικής κοπτικής άκρης, είναι προτιμότερο να κόβετε με χαμηλότερη πίεση αερίου.
Η πρακτική της κοπής με λέιζερ δείχνει ότι όταν το βοηθητικό αέριο είναι Ο2, η καθαρότητά του έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα κοπής. Μια μείωση 2 τοις εκατό στην καθαρότητα O2 θα μειώσει την ταχύτητα κοπής κατά 50 τοις εκατό και θα οδηγήσει σε σημαντική υποβάθμιση της ποιότητας της τομής.
4. Ανακλαστικότητα της επιφάνειας του υλικού
Για ακτίνα μακρινής υπέρυθρης ακτινοβολίας 10,6 mm που εκπέμπεται από μηχανή κοπής λέιζερ CO2, τα μη μεταλλικά υλικά μπορούν να την απορροφήσουν καλά, δηλαδή έχουν υψηλή απορροφητικότητα. Τα μεταλλικά υλικά έχουν κακή απορρόφηση δέσμης 10,6 mm, ειδικά τα μέταλλα χρυσού, ασημιού, χαλκού και αλουμινίου με υψηλή ανακλαστικότητα. Γενικά, η δέσμη λέιζερ CO2, ειδικά η δέσμη συνεχών κυμάτων, δεν είναι κατάλληλη για την κοπή τέτοιων υλικών. Για τα μέταλλα αλουμινίου και χαλκού, γενικά απαιτεί περισσότερα από 3 kW για να σχηματιστεί επαρκής αρχική ισχύς για να ληφθούν οι αρχικές οπές που απαιτούνται για το φαινόμενο διείσδυσης. Τα υλικά από σιδηρούχο χάλυβα, το νικέλιο, το τιτάνιο κ.λπ. έχουν ορισμένο ρυθμό απορρόφησης για δέσμη CO2 10,6 mm, ειδικά όταν η επιφάνεια του υλικού θερμαίνεται σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία ή φιλμ οξειδίου, ο ρυθμός απορρόφησής του θα βελτιωθεί σημαντικά, ώστε να επιτευχθεί καλύτερη κοπή αποτέλεσμα. Για αδιαφανή υλικά, η απορροφητικότητα=({1 - ανακλαστικότητα) σχετίζεται με την κατάσταση της επιφάνειας, τη θερμοκρασία και το μήκος κύματος του υλικού.
Η απορρόφηση του υλικού στη δοκό παίζει σημαντικό ρόλο στο αρχικό στάδιο της θέρμανσης, αλλά μόλις σχηματιστούν οι οπές στο τεμάχιο εργασίας, η επίδραση του μαύρου σώματος των οπών κάνει την απορρόφηση του υλικού στη δοκό κοντά στο 100 τοις εκατό.
Η επιφανειακή κατάσταση των υλικών επηρεάζει άμεσα την απορρόφηση των ακτίνων φωτός, ειδικά η τραχύτητα της επιφάνειας και το επιφανειακό στρώμα οξειδίου θα προκαλέσουν εμφανείς αλλαγές στην απορροφητικότητα της επιφάνειας. Στην πρακτική της κοπής με λέιζερ, μερικές φορές η επίδραση της κατάστασης της επιφάνειας του υλικού στην απορρόφηση της δέσμης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της απόδοσης κοπής των υλικών.
5. Επίδραση κοπτικού φακού και ακροφυσίου
Ο σχεδιασμός και η κατασκευή του κοπτικού φακού έχουν σημαντική επίδραση στην απόκτηση καλής ποιότητας κοπής, ειδικά του ακροφυσίου. Εάν το ακροφύσιο δεν έχει επιλεγεί ή συντηρηθεί σωστά, είναι εύκολο να προκληθεί ρύπανση ή ζημιά, ή η στρογγυλότητα του στομίου του ακροφυσίου δεν είναι καλή ή οι θερμές πιτσιλιές μετάλλου προκαλούν τοπικό μπλοκάρισμα, το οποίο θα σχηματίσει δινορεύματα στο ακροφύσιο, με αποτέλεσμα σημαντικά επιδείνωση της απόδοσης κοπής. Μερικές φορές, το στόμιο του ακροφυσίου είναι διαφορετικό από τον άξονα της εστιασμένης δέσμης, σχηματίζοντας μια δοκό για την κοπή της άκρης του ακροφυσίου, η οποία θα επηρεάσει επίσης την ποιότητα κοπής, θα αυξήσει το πλάτος της σχισμής και θα κάνει το μέγεθος κοπής να μη ευθυγραμμιστεί. Για το ακροφύσιο, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή σε δύο προβλήματα, δηλαδή στη διάμετρο του ακροφυσίου και στην απόσταση μεταξύ του ακροφυσίου και της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας.
6. Επιρροή εξωτερικού οπτικού συστήματος
Η αρχική δέσμη που εκπέμπεται από το λέιζερ μεταδίδεται μέσω του συστήματος εξωτερικής οπτικής διαδρομής (συμπεριλαμβανομένης της ανάκλασης και της μετάδοσης) και λάμπει με ακρίβεια στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας με εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα ισχύος.
Τα οπτικά στοιχεία του συστήματος εξωτερικής οπτικής διαδρομής πρέπει να ελέγχονται τακτικά και να ρυθμίζονται έγκαιρα για να διασφαλίζεται ότι όταν ο κοπτικός φακός τρέχει πάνω από το τεμάχιο εργασίας, η δέσμη μεταδίδεται σωστά στο κέντρο του φακού και εστιάζεται σε ένα μικρό φωτεινό σημείο για κοπή το τεμάχιο εργασίας με υψηλή ποιότητα. Μόλις αλλάξει ή μολυνθεί η θέση οποιουδήποτε οπτικού στοιχείου, θα επηρεαστεί η ποιότητα κοπής ή ακόμη και η κοπή δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί.
Ο εξωτερικός φακός οπτικής διαδρομής μολύνεται από ακαθαρσίες στη ροή του αέρα, τα πιτσιλισμένα σωματίδια στην περιοχή κοπής είναι συνδεδεμένα ή ο φακός δεν ψύχεται επαρκώς, γεγονός που θα υπερθερμάνει τον φακό και θα επηρεάσει τη μετάδοση ενέργειας της δέσμης. Θα προκαλέσει τη μετατόπιση της συμπλοκής της οπτικής διαδρομής και θα οδηγήσει σε σοβαρές συνέπειες. Η υπερθέρμανση του φακού θα προκαλέσει επίσης εστιακή παραμόρφωση και ακόμη και να θέσει σε κίνδυνο τον ίδιο τον φακό.
Οι παραπάνω είναι οι έξι παράγοντες που επηρεάζουν το αποτέλεσμα κοπής της μηχανής κοπής λέιζερ. Στην πραγματική διαδικασία λειτουργίας, θα πρέπει να δοθεί προσοχή.
Σχετικά με την HGTECH: Η HGTECH είναι ο πρωτοπόρος και ηγέτης της βιομηχανικής εφαρμογής λέιζερ στην Κίνα και ο έγκυρος πάροχος παγκόσμιων λύσεων επεξεργασίας λέιζερ. Έχουμε τακτοποιήσει πλήρως ευφυή εξοπλισμό λέιζερ, γραμμές παραγωγής μέτρησης και αυτοματισμού και έξυπνη εργοστασιακή κατασκευή για να παρέχουμε συνολικές λύσεις για έξυπνη κατασκευή.
