Tăiere cu laser

Tăierea cu laser a metalelor a câștigat popularitate pe scară largă în toate industriile datorită ‌preciziei‌, ‌eficienței‌, ‌versatilității‌ și ‌-eficienței costurilor‌. Unul dintre marile avantaje este că poate reduce semnificativ cheltuielile cu sculele prin ‌eliminarea matrițelor‌, ‌minimizarea deșeurilor de materiale‌ și ‌îmbunătățirea flexibilității producției‌, iar mai jos este o scurtă listă a beneficiilor:

 

 

Caracteristici de tăiere cu laser a diferitelor materiale metalice

 

Aluminiu

Grosimea: de obicei până la ‌20 mm‌ cu lasere cu fibre de-putere mare (mai mare sau egală cu 6 kW), foile subțiri (1–6 mm) ating cea mai bună calitate

Lățimea crestăturii‌: ‌0,1–0,3 mm‌, influențată de reflectivitatea materialului și gazul de asistență (azot de preferat pentru a evita oxidarea) ‌Toleranță‌: ±‌0,05–0,1 mm‌ pentru foile subțiri; materiale mai groase (±0,15 mm) din cauza distorsiunii termice.

Tăiați de calitate‌, margini netede cu zgură minimă atunci când utilizați azot.

Risc de ‌oxidare‌ cu ajutorul oxigenului, necesitând o post-procesare.

Laserele cu fibre oferă destul de puține avantaje care le fac opțiunile preferate de tăiere a metalelor pentru aluminiu:

 

√Densitate mare de-putere, concentrează energia lor într-un loc foarte mic, permițând tăierea eficientă chiar și cu materiale reflectorizante precum aluminiul.

√Viteza de tăiere rapidă, puterea mare și calitatea excelentă a fasciculului laserelor cu fibre permit tăierea rapidă, crescând productivitatea.

√Zona afectată de căldură minimizată (HAZ)-, poate produce mai puțină căldură decât alte tipuri de laser, rezultând tăieturi mai curate, cu mai puțină distorsiune termică.

√Versatilitate, poate tăia o gamă largă de grosimi și aliaje de aluminiu.

 

Considerații pentru tăierea cu laser a aluminiului

 

Există puțini factori foarte critici implicați în tăierea cu laser a sunetului pe materiale din aluminiu, iar operatorii trebuie întotdeauna să ia în considerare următoarele aspecte:

 

√Opțiunea de gaz de asistență, azotul este adesea preferat pentru tăierea aluminiului, deoarece produce tăieturi fără oxid-, în timp ce oxigenul este adesea folosit pentru materiale mai groase, dar poate duce la o margine oxidată. Dezavantajul azotului este costul.

√Punct de focalizare, este înțelept să încercați poziția de focalizare în raport cu suprafața materialului înainte de a începe tăierea în masă, iar un operator experimentat încearcă întotdeauna ajustarea pentru focalizare pozitivă sau negativă poate uneori îmbunătăți calitatea tăierii.

√Viteza de tăiere, pentru a găsi echilibrul potrivit între viteza de tăiere și putere, este esențială, deoarece viteza scăzută poate genera prea mult aport de căldură excesiv, în timp ce viteza mare ar putea să nu atingă penetrarea completă.

√Curățenie, operatorul trebuie să se asigure întotdeauna că foile de aluminiu sunt curate și lipsite de uleiuri sau contaminanți care ar putea afecta calitatea tăierii.

√Management termic, intervale periodice de răcire-pentru a preveni acumularea de căldură care ar putea cauza deformarea materialului.

√Calitatea marginilor, operatorul trebuie să ajusteze parametrii dacă observă probleme precum formarea de zgură sau topirea excesivă.

 

Probleme de calitate a aluminiului de tăiat cu laser

 

 

Există puține dureri de cap în legătură cu tăierea cu laser a materialelor din aluminiu care ofilesc tuburile, foile sau plăcile, iar dacă puteți înțelege aceste obstacole, vă poate ajuta să obțineți rezultate optime, minimizând în același timp costul de tăiere a metalelor.

 

√Reflectivitatea, este aproape principala provocare în tăierea cu laser a aluminiului, deoarece poate provoca, de asemenea, reflexii din spate, care pot deteriora mașina. Aluminiul reflectă în mod natural o parte semnificativă a fasciculului laser, ceea ce poate reduce eficiența tăierii și poate deteriora sistemul laser dacă nu este gestionat corespunzător. Această reflectivitate necesită utilizarea unor tipuri specifice de laser și niveluri de putere pentru a asigura o tăiere eficientă și, din cauza acestei probleme, laserul cu fibră este o alegere foarte populară.

√Conductivitatea termică, conductivitatea bună la căldură face ca tăierea cu laser să fie destul de dificilă, deoarece materialul disipează rapid căldura, ceea ce poate face dificilă obținerea topirii localizate necesară pentru tăieturi precise. Prin urmare, o bună conductivitate termică poate duce la lățimi mai largi ale tăieturii și la zone potențiale afectate de căldură-în jurul marginilor tăiate.

√Stratul de oxid, stratul subțire de oxid format pe suprafețele de aluminiu interferează de obicei cu procesul de tăiere cu laser-și are un punct de topire mai mare decât aluminiul în sine, ceea ce poate cauza inconsecvențe în calitatea tăierii sau necesită putere suplimentară pentru a pătrunde.

√Structura moleculară, structura sa moleculară maleabilă poate duce uneori la o calitate mai puțin dorită a muchiei și adesea muchia prezintă bavuri sau prezintă un ușor efect de topire de-a lungul marginilor tăiate, post{0}}procesarea este necesară pentru unele proiecte solicitante.

 

Oţel inoxidabil

 

 

√ Setarea puterii, în funcție de grosimea și tipul materialului din oțel inoxidabil, și este important ca orificiul tăiat cu laser să fie coaxial cu centrul duzei. Opțiunea de putere populară este indicată după cum urmează:

1. Placă subțire (1-3mm), putere 1000-2000W cu protecție la azot pentru a preveni deformarea termică

2‌. Placă medie (10-25 mm), se recomandă o putere de 4000-6000 W, iar oxigenul este folosit pentru a reduce defectele de zgură

‌3. Extra thick plate (>50 mm): 12000 W + putere este necesară în combinație cu tehnologia de perforare multiplă, controlând în același timp stabilitatea presiunii gazului pentru a reduce situația de conicitate.

 

√ Dimensiunea duzei, determină forma fluxului de gaz care intră în incizie, zona de difuzie a gazului și debitul de gaz, afectând astfel stabilitatea îndepărtării topiturii și tăierii. Fluxul de aer care intră în incizie este mare, viteza este rapidă și poziția piesei de prelucrat în fluxul de aer este corectă, cu atât capacitatea de pulverizare de a îndepărta materialul topit este mai puternică. Cu cât oțelul inoxidabil este mai gros, cu atât trebuie folosită duza mai mare, cu atât setarea supapei proporționale este mai mare și debitul este mai mare, se poate asigura presiunea și se poate reduce efectul secțiunii normale. Diametrul duzei recomandat pentru tăierea diferitelor grosimi de oțel inoxidabil este următorul:

1. 1mm, φ1,0 mm

2. 2-3mm, φ1,5 mm

3. 3-5mm, φ2.0mm

4. 5-10mm,φ 3,0 mm +

 

√ Tipul de gaz de asistență, oxigenul, azotul și aerul sunt utilizate în mod normal pentru tăierea cu laser din oțel inoxidabil și fiecare are un impact diferit asupra calității tăierii. Oxigenul va suferi o reacție exotermă, adăugând căldură suplimentară suprafeței de tăiere, ceea ce oferă o margine tăiată mai netedă, dar generează marginea tăiată cu tentă galbenă. Azotul poate împiedica oxidarea culorii inițiale a oțelului inoxidabil, iar tăierea cu azot are ca rezultat o lățime îngustă a tăieturii din cauza lipsei reacției de oxidare exotermă, astfel încât sunt necesare presiuni mai mari de azot pentru a expulza metalul topit din tăietura inferioară. Prin urmare, azotul este gazul auxiliar preferat pentru tăierea oțelului inoxidabil. Gazul de asistență este direcționat coaxial pe piesa de prelucrat alături de fasciculul laser și scopul său principal este de a expulza materialul topit din tăietură și de a preveni formarea de zgură.

 

√ Poziția focală, grosimi diferite ale plăcii și grade de oțel inoxidabil necesită o poziție focală diferită. Înainte de tăiere, se măsoară focalizarea zero reală, iar testarea și analiza parametrilor procesului de tăiere pot fi efectuate cu focalizarea zero ca punct de referință. Defocalizarea negativă este direcția principală de selecție a procesului pentru tăierea oțelului inoxidabil. Când tăiați plăci groase, focalizarea ar trebui să fie stabilită în interiorul plăcii (de obicei, 1/3 până la 1/4 din grosimea plăcii) pentru a optimiza distribuția energiei.

 

√ Setarea frecvenței, tăierea cu frecvență înaltă-(400-500Hz) poate reduce reziduurile de zgură și poate îmbunătăți calitatea tăierii pentru plăcile subțiri și pentru piesele de prelucrat cu cerințe de înaltă precizie. La tăierea plăcilor cu grosime medie (6-10 mm), reducerea frecvenței la 200-300 Hz poate îmbunătăți calitatea tăierii, dacă setarea la 100 Hz va cauza eșecul tăierii.

 

√ Ciclul de funcționare, ciclul de funcționare 53% este valoarea critică. Dacă continuați să reduceți ciclul de lucru, vor exista urme de tăiere incompletă pe suprafața inferioară, ciclul de funcționare va crește la 60%, iar secțiunea va deveni aspră și stratificată. Ciclul de funcționare al impulsului se referă la proporția timpului de iradiere a fasciculului în fiecare impuls.

 

Oțel carbon

 

 

Tăierea cu laser a oțelului carbon necesită în mod normal un domeniu specific de putere, grosimea oțelului, precum și diametrul duzei, iar mai jos este o configurație populară cu parametri fixe aleasă de mulți producători:

 

√Grosimea oțelului: 1,0-3,0 mm 1-2 Kw cu duză 1,0-1,5 mm

√Grosimea otelului: 3.0-6.0mm 2-4 Kw cu duza 1.5-2.0mm

√Grosimea otelului 6.0-10.0 mm,4-6 Kw cu duza 2.0-2.5mm

√Grosimea oțelului de mai sus necesită o putere de 6K+ Kw, iar dimensiunea duzei este adesea mai mare de 2,5 mm.

 

Considerații pentru tăierea cu laser a oțelului carbon

 

Placă de oțel carbon de 8 mm

Când discutăm despre modul de determinare a celor mai buni parametri de proces pentru tăierea cu laser, în mod normal trebuie să luăm în considerare câțiva factori cheie, inclusiv puterea laserului, viteza de tăiere, tipul de gaz, dimensiunea duzei și presiunea. Prin ajustarea corectă a acestor parametri, efectul de tăiere cu laser al plăcilor din oțel carbon poate fi optimizat, iar eficiența producției și calitatea tăierii pot fi îmbunătățite. În plus, diferite modele de tăiere vor afecta selecția și ajustarea parametrilor procesului de tăiere, care la rândul lor afectează viteza și calitatea de tăiere. Operatorul trebuie să înțeleagă că experimentele și parametrii de optimizare trebuie stabilite înainte de tăierea în masă. În același timp, prin încercări și optimizare continue, putem acumula treptat experiență și îmbunătăți acuratețea și eficiența tăierii. După o serie de experimente, putem obține parametrii optimi de proces pentru mașina de tăiat cu laser cu fibre de putere medie-pentru a tăia oțel carbon de 8 mm grosime. În continuare, vom explora în profunzime selecția și ajustările pentru tăierea cu laser a oțelului carbon de 8 mm și 3 mm.

 

√Tip laser: laser cu fibră

√Viteza de taiere: 13 mm/s

√Putere: 5Kw

√Poziția focală:+3.2mm

√Dimensiunea duzei: 2,3 mm

√Gaz de asistență: oxigen

√Presiunea gazului la 0,04 MPa.

√Frecvența de perforare: 80HZ.

 

Placă de oțel carbon de 3 mm

√Tip laser: laser cu fibră

√Viteza de taiere: 70 mm/s

√Putere: 3Kw

√Poziția focală:+2mm

√Dimensiunea duzei: 2,3 mm

√Gaz de asistență: oxigen

√Presiunea gazului la 0,35 MPa.

√Frecvența de perforare: 300HZ.

 

În aplicațiile industriale, lățimea tăieturii cu laserul CO2 este în general de aproximativ 0,2 până la 0,3 mm, ceea ce este deosebit de potrivit pentru tăierea plăcilor medii și groase și depinde, de asemenea, de tipul de tăiere cu laser și de grosimea materialului din oțel. Asistența cu oxigen mărește lățimea tăieturii, dar crește viteza, iar tăierea cu laser cu azot va avea margini curate, fără zgură-, în timp ce asistența cu oxigen generează bavuri care necesită șlefuire secundară.

Cupru și alamă

 

 

Reflexivitatea ridicată, conductivitatea și versatilitatea cuprului și alamei au reprezentat provocări unice pentru tăierea cu laser, iar cei doi factori principali sunt reflectivitatea și conductibilitatea termică care afectează eficiența și precizia tăierii cu laser. Laserul cu fibră este utilizat pe scară largă pentru a depăși aceste provocări, iar operatorul trebuie să ia în considerare următorii parametri atunci când efectuează tăierea cu laser pe metale reflectorizante, cum ar fi oțel inoxidabil, aluminiu, cupru și alama:

 

√Lungimea de undă, lungimea de undă de 1 μm, care poate fi bine-absorbită de metalele reflectorizante precum cuprul, aluminiul și oțelul inoxidabil, este recomandată în mod obișnuit pentru laserul cu fibră.

√Putere și puls, este foarte sensibil să ajustați puterea laserului și durata pulsului pentru a optimiza procesul de tăiere pentru a preveni acumularea excesivă de căldură și reflexiile. Pentru foile subțiri de cupru, o tehnică de perforare cu impulsuri poate fi eficientă și presupune creșterea treptată a puterii laserului pe o serie de impulsuri scurte până când materialul este străpuns, evitând tăieturile incomplete și formarea de zgură.

√Gazul de asistență, azotul și oxigenul sunt comune în tăierea cu laser a metalelor reflectorizante și pot ajuta la eliminarea materialului topit și la prevenirea reflexiilor.

√Optica de focalizare, este vital să vă asigurați că optica de focalizare este curată și aliniată corespunzător pentru a minimiza reflexia și a optimiza eficiența tăierii.

√Livrarea fasciculului, sistemele de difuzare a fasciculului-de înaltă calitate cu acoperiri reflectorizante pot ajuta la minimizarea reflexiilor.

√Calibrarea parametrilor de tăiere, cum ar fi viteza, puterea și distanța focală, pentru a obține calitatea de tăiere dorită, fără a provoca reflexii excesive sau acumulare de căldură, și tăierea de testare la scară mică este foarte recomandată înainte de începerea producției de masă.