Тъй като няма разходи за обработка на инструмента, оборудването за лазерно рязане е подходящо и за производство на малки партиди от части с различни размери, които не са могли да бъдат обработени преди. Оборудването за лазерно рязане обикновено използва устройства с компютърна технология за цифрово управление (CNC). След като използвате това устройство, можете да използвате телефонни линии, за да получавате данни за рязане от работни станции за компютърно проектиране (CAD).
Принцип
Лазерното рязане използва фокусиран лазерен лъч с висока плътност за облъчване на детайла, което кара облъчения материал бързо да се стопи, изпари, аблира или достигне точката на запалване, като в същото време разтопеният материал се издухва от високоскоростен въздушен поток, коаксиален с гредата, като по този начин се постига рязане на детайла. Лазерното рязане е един от методите за термично рязане.
Принципът на лазерно рязане е показан на фигурата по-долу.
Класификация
Лазерното рязане може да бъде разделено на четири категории: рязане с лазерно изпаряване, рязане с лазерно топене, лазерно рязане с кислород и лазерно писане и контролирано счупване.
1. Лазерно изпарително рязане
Заготовката се нагрява от лазерен лъч с висока енергийна плътност, което води до бързо повишаване на температурата, достигайки точката на кипене на материала за много кратко време и материалът започва да се изпарява и да образува пара. Парите се изхвърлят с висока скорост и по време на изхвърлянето на парата върху материала се образува разрез. Топлината на изпаряване на материалите обикновено е много голяма, така че лазерното рязане с изпаряване изисква много мощност и плътност на мощността.
Лазерното изпаряване се използва най-вече за рязане на изключително тънки метални материали и неметални материали (като хартия, плат, дърво, пластмаса и гума и др.).
2. Лазерно рязане чрез топене
При рязане с лазерно топене се използва лазерно нагряване за стопяване на металния материал и след това неокисляващ газ (Ar, He, N и др.) се впръсква през дюза, коаксиална на лъча. Течният метал се освобождава от силното налягане на газа, за да образува разрез. Лазерното рязане с топене не изисква металът да бъде напълно изпарен, а необходимата енергия е само 1/10 от изпарителното рязане.
Лазерното рязане чрез топене се използва главно за рязане на някои материали, които не са лесни за окисляване или активни метали, като неръждаема стомана, титан, алуминий и неговите сплави.
3. Лазерно кислородно рязане
Принципът на лазерно кислородно рязане е подобен на оксиацетиленовото рязане. Той използва лазер като източник на топлина за предварително нагряване и активни газове като кислород като газ за рязане. От една страна, изпръсканият газ реагира с режещия метал, за да предизвика окислителна реакция и да освободи голямо количество окислителна топлина; от друга страна, стопеният оксид и стопилката се издухват от реакционната зона, за да образуват разрез в метала. Тъй като реакцията на окисление по време на процеса на рязане генерира много топлина, енергията, необходима за лазерно рязане с кислород, е само 1/2 от тази за рязане с топене, а скоростта на рязане е много по-голяма от тази за рязане с лазерно изпаряване и рязане с топене. Лазерното кислородно рязане се използва главно за лесно окисляеми метални материали като въглеродна стомана, титанова стомана и топлинно обработена стомана.
4. Лазерно скрайбиране и контролирана фрактура
Лазерното писане използва лазер с висока енергийна плътност за сканиране на повърхността на чуплив материал, което кара материала да изпари малък жлеб при нагряване и след това се прилага определено налягане, така че крехкият материал да се напука по малкия жлеб. Лазерите, използвани за лазерно скрайбиране, обикновено са лазери с Q-превключване и CO2 лазери.
Контролираното счупване използва стръмното разпределение на температурата, генерирано от лазерно нарязване, за генериране на локално термично напрежение в крехкия материал, което кара материала да се счупи по малката бразда.
Характеристика
В сравнение с други термични методи на рязане, общите характеристики на лазерното рязане са бърза скорост на рязане и високо качество. Може да се обобщи по следния начин.
⑴ Добро качество на рязане
Благодарение на малкото лазерно петно, високата енергийна плътност и бързата скорост на рязане, лазерното рязане може да постигне по-добро качество на рязане.
① Лазерният разрез е тесен, двете страни на прореза са успоредни и перпендикулярни на повърхността и точността на размерите на изрязаните части може да достигне ±0.05 mm.
② Повърхността на рязане е гладка и красива, с грапавост на повърхността от само десетки микрони. Лазерното рязане може дори да се използва като последен процес без механична обработка, а частите могат да се използват директно.
③ След лазерно рязане на материала ширината на засегнатата от топлина зона е много малка, производителността на материала в близост до процепа е почти незасегната и деформацията на детайла е малка, точността на рязане е висока, геометрията на процепа е добро и формата на напречното сечение на процепа представлява сравнително правилна правоъгълна форма. Сравнението на методите за лазерно рязане, рязане с оксиацетилен и плазмено рязане е показано в таблица 1. Материалът за рязане е нисковъглеродна стоманена плоча с дебелина 6,2 mm.
⑵ Висока ефективност на рязане Поради характеристиките на предаване на лазера, машината за лазерно рязане обикновено е оборудвана с множество CNC работни маси и целият процес на рязане може да бъде напълно контролиран с CNC. По време на работа трябва само да промените CNC програмата, за да приложите рязането на части с различни форми, които могат да извършват както двуизмерно, така и триизмерно рязане.
⑶ Бърза скорост на рязане
При рязане на нисковъглеродна стоманена плоча с дебелина 2 mm с лазер от 1200 W, скоростта на рязане може да достигне 600 cm / min; при рязане на плоча от полипропиленова смола с дебелина 5 мм, скоростта на рязане може да достигне 1200 см/мин. Не е необходимо материалът да се затяга и фиксира по време на лазерно рязане, което може да спести както инструменти, така и приспособления и допълнително време за товарене и разтоварване.
⑷ Безконтактно рязане
По време на лазерно рязане режещият факел не влиза в контакт с детайла и няма износване на инструмента. За да обработвате детайли с различни форми, не е необходимо да сменяте "инструмента", трябва да промените само изходните параметри на лазера. Процесът на лазерно рязане има нисък шум, ниски вибрации и никакво замърсяване.
⑸ Много видове материали за рязане
В сравнение с оксиацетиленовото рязане и плазменото рязане, материалите за лазерно рязане са от много видове, включително метали, неметали, композитни материали на основата на метал и на основата на неметали, кожа, дърво и влакна. Въпреки това, за различни материали, поради техните собствени термофизични свойства и различни скорости на абсорбция на лазерите, те показват различна адаптивност за лазерно рязане. Използвайки CO2 лазер, ефективността на лазерното рязане на различни материали е показана в таблица 2.
(6) Недостатъци: Поради ограниченията на лазерната мощност и размера на оборудването, лазерното рязане може да реже само плочи и тръби със средна и малка дебелина и с увеличаване на дебелината на детайла скоростта на рязане намалява значително.
