Corte por láser e o seu sistema de procesamento

Corte por láseraplicación

Os láseres de CO2 de fluxo axial rápido úsanse principalmente para o corte por láser de materiais metálicos, principalmente pola boa calidade do seu feixe. Aínda que a reflectividade da maioría dos metais aos feixes láser de CO2 é bastante alta, a reflectividade da superficie do metal á temperatura ambiente aumenta co aumento da temperatura e o grao de oxidación. Unha vez que a superficie do metal está danada, a reflectividade do metal é próxima a 1. Para o corte por láser de metal, é necesaria unha potencia media maior, e só os láseres de CO2 de alta potencia teñen esta condición.

1. Corte por láser de materiais de aceiro

1.1 Corte continuo con láser de CO2 Os principais parámetros do proceso de corte continuo con láser de CO2 inclúen a potencia do láser, o tipo e a presión do gas auxiliar, a velocidade de corte, a posición focal, a profundidade focal e a altura da boquilla.

(1) Potencia do láser A potencia do láser ten unha grande influencia no grosor de corte, na velocidade de corte e na anchura da incisión. Cando outros parámetros son constantes, a velocidade de corte diminúe co aumento do grosor da placa de corte e aumenta co aumento da potencia do láser. Noutras palabras, canto maior sexa a potencia do láser, máis grosa será a placa que se pode cortar, máis rápida será a velocidade de corte e lixeiramente maior será a anchura da incisión.

(2) Tipo e presión do gas auxiliar Ao cortar aceiro baixo en carbono, utilízase CO2 como gas auxiliar para aproveitar a calor da reacción de combustión ferro-osíxeno para promover o proceso de corte. A velocidade de corte é alta e a calidade da incisión é boa, especialmente a incisión sen escoria pegañenta pódese obter. Ao cortar aceiro inoxidable, utilízase CO2. A escoria adhírese facilmente á parte inferior da incisión. Adoita usarse gas mesturado CO2 + N2 ou fluxo de gas de dobre capa. A presión do gas auxiliar ten un efecto significativo no efecto de corte. Aumentar adecuadamente a presión do gas pode aumentar a velocidade de corte sen escoria pegañenta debido ao aumento do momento do fluxo de gas e á mellora da capacidade de eliminación de escoria. Non obstante, se a presión é demasiado alta, a superficie de corte vólvese rugosa. O efecto da presión de osíxeno na rugosidade media da superficie de incisión móstrase na figura seguinte.

A presión do corpo tamén depende do grosor da placa. Ao cortar aceiro con baixo contido en carbono cun láser de CO2 de 1 kW, a relación entre a presión de osíxeno e o grosor da placa móstrase na figura seguinte.

(3) Velocidade de corte A velocidade de corte ten un impacto significativo na calidade do corte. En determinadas condicións de potencia láser, existen valores críticos superiores e inferiores correspondentes para unha boa velocidade de corte ao cortar aceiro con baixo contido en carbono. Se a velocidade de corte é maior ou menor que o valor crítico, producirase adherencia de escoria. Cando a velocidade de corte é lenta, o tempo de acción da calor da reacción de oxidación no filo de corte amplíase, o ancho do corte aumenta e a superficie de corte vólvese rugosa. A medida que aumenta a velocidade de corte, a incisión faise gradualmente máis estreita ata que o ancho da incisión superior é equivalente ao diámetro do punto. Neste momento, a incisión ten unha forma lixeiramente de cuña, ancha na parte superior e estreita na parte inferior. A medida que a velocidade de corte continúa aumentando, o ancho da incisión superior continúa a ser máis pequeno, pero a parte inferior da incisión faise relativamente máis ancha e adquire unha forma de cuña invertida.

(5) Profundidade de foco

A profundidade de foco ten certo impacto na calidade da superficie de corte e na velocidade de corte. Ao cortar placas de aceiro relativamente grandes, débese usar unha viga cunha gran profundidade focal; ao cortar placas delgadas, débese usar unha viga cunha pequena profundidade focal.

(6) Altura da boquilla

A altura da boquilla refírese á distancia desde a superficie final da boquilla de gas auxiliar ata a superficie superior da peza de traballo. A altura da boquilla é grande e o momento do fluxo de aire auxiliar expulsado flutúa facilmente, o que afecta á calidade e á velocidade de corte. Polo tanto, ao cortar con láser, a altura da boquilla xeralmente minimízase, normalmente de 0,5 a 2,0 mm.

① Aspectos do láser

a. Aumentar a potencia do láser. Desenvolver láseres máis potentes é unha forma directa e eficaz de aumentar o grosor de corte.

b. Procesamento por pulsos. Os láseres pulsados ​​teñen unha potencia máxima moi alta e poden penetrar en placas de aceiro grosas. A aplicación da tecnoloxía de corte por láser por pulsos de alta frecuencia e ancho de pulso estreito permite cortar placas de aceiro grosas sen aumentar a potencia do láser, e o tamaño da incisión é menor que o do corte por láser continuo.

c. Usar novos láseres

②Sistema óptico

a. Sistema óptico adaptativo. A diferenza co corte por láser tradicional é que non precisa colocar o foco debaixo da superficie de corte. Cando a posición do foco flutúa cara arriba e cara abaixo uns poucos milímetros ao longo da dirección do grosor da placa de aceiro, a distancia focal no sistema óptico adaptativo cambiará co cambio da posición do foco. Os cambios cara arriba e cara abaixo na distancia focal coinciden co movemento relativo entre o láser e a peza de traballo, o que fai que a posición do foco cambie cara arriba e cara abaixo ao longo da profundidade da peza de traballo. Este proceso de corte no que a posición do foco cambia coas condicións externas pode producir cortes de alta calidade. A desvantaxe deste método é que a profundidade de corte é limitada, xeralmente non superior a 30 mm.

b. Tecnoloxía de corte bifocal. Úsase unha lente especial para enfocar o feixe dúas veces en partes diferentes. Como se mostra na Figura 4.58, D é o diámetro da parte central da lente e é o diámetro da parte do bordo da lente. O radio de curvatura no centro da lente é maior que a área circundante, formando un foco dobre. Durante o proceso de corte, o foco superior está situado na superficie superior da peza de traballo e o foco inferior está situado preto da superficie inferior da peza de traballo. Esta tecnoloxía especial de corte láser de dobre foco ten moitas vantaxes. Para cortar aceiro doce, non só pode manter un feixe láser de alta intensidade na superficie superior do metal para cumprir as condicións necesarias para que o material se igni, senón tamén manter un feixe láser de alta intensidade preto da superficie inferior do metal para cumprir os requisitos de ignición. A necesidade de producir cortes limpos en toda a gama de grosores de material. Esta tecnoloxía amplía a gama de parámetros para obter cortes de alta calidade. Por exemplo, usando un CO2 de 3 kW. láser, o grosor de corte convencional só pode alcanzar os 15~20 mm, mentres que o grosor de corte mediante tecnoloxía de corte de dobre foco pode alcanzar os 30~40 mm.

③Boquilla e fluxo de aire auxiliar

Deseña a boquilla de forma razoable para mellorar as características do campo de fluxo de aire. O diámetro da parede interior da boquilla supersónica primeiro contrae e despois expándese, o que pode xerar un fluxo de aire supersónico na saída. A presión de subministración de aire pode ser moi alta sen xerar ondas de choque. Ao usar unha boquilla supersónica para o corte por láser, a calidade de corte tamén é ideal. Dado que a presión de corte da boquilla supersónica na superficie da peza é relativamente estable, é especialmente axeitada para o corte por láser de placas de aceiro grosas.