La máquina de corte por láser es ampliamente utilizada en los campos de enseñanza, militar e industrial debido a su alta calidad de corte y alta eficiencia de corte. La máquina de corte por láser puede cortar metales y no metales, y la máquina de corte por láser de súper energía de Han se utiliza principalmente para cortar materiales metálicos, entonces, ¿cuál es el principio de la máquina de corte por láser?
Principio de la máquina de corte por láser - introducción
La tecnología de máquinas de corte por láser utiliza la energía liberada cuando el rayo láser golpea la superficie de la placa de metal. La placa de metal se derrite y la escoria es arrastrada por el gas. Debido a que la potencia del láser está tan concentrada, solo se transfiere una pequeña cantidad de calor a otras partes de la placa de metal, lo que da como resultado una deformación mínima o nula. Los espacios en blanco de formas complejas se pueden cortar con mucha precisión con láser, y los espacios en blanco cortados no necesitan procesamiento adicional.
La fuente de láser generalmente utiliza un rayo láser de dióxido de carbono con una potencia de trabajo de 500-5000 vatios. Este nivel de potencia es inferior a los requisitos de muchos calentadores eléctricos domésticos. El rayo láser se enfoca en un área pequeña a través de una lente y un reflector. La alta concentración de energía hace que el calentamiento local rápido derrita la placa de metal.
El acero inoxidable de menos de 16 mm se puede cortar con un equipo de corte por láser, y el acero inoxidable con un grosor de 8-10 mm se puede cortar agregando oxígeno al rayo láser, pero se formará una película delgada de óxido en la superficie de corte después del corte con oxígeno. El grosor máximo de corte se puede aumentar a 16 mm, pero el error de dimensión de las piezas de corte es grande.
Como tecnología láser de alta tecnología, desde sus inicios, ha estado desarrollando productos láser adecuados para diversas industrias de acuerdo con las diferentes necesidades sociales, como impresoras láser, máquinas de belleza láser, máquinas de corte por láser CNC de marcado por láser, máquinas de corte por láser y otros productos . Debido al inicio tardío de la industria láser nacional, se ha quedado rezagada con respecto a algunos países desarrollados en investigación y desarrollo de tecnología. En la actualidad, los fabricantes nacionales de productos láser producen productos láser. Algunas piezas de repuesto clave, como tubos láser, motores de accionamiento, galvanómetros y lentes de enfoque, todavía se importan. Esto ha resultado en un aumento de los costos y ha aumentado la carga para los consumidores.
En los últimos años, con el progreso de la tecnología láser nacional, la I + D y la producción de la máquina completa y algunas piezas se han acercado gradualmente a productos avanzados extranjeros. En algunos aspectos, es incluso mejor que los productos extranjeros. Además de las ventajas de Jaeger, todavía domina el mercado nacional. Sin embargo, en términos de procesamiento y equipo de precisión, estabilidad y resistencia, los productos avanzados extranjeros aún tienen ventajas absolutas.
Principio de la máquina de corte por láser - principio.
En la máquina de corte por láser, el trabajo principal es el tubo láser, por lo que es necesario que entendamos el tubo láser.
Todos conocemos la importancia de los tubos láser en los equipos láser. Usemos los tubos láser más comunes para juzgar. Tubo láser de CO2.
La composición del tubo láser es de vidrio duro, por lo que es un material frágil y quebradizo. Para comprender el tubo láser de CO2, primero debemos comprender la estructura del tubo láser. Los láseres de dióxido de carbono como este usan una estructura de manga en capas, y la capa más interna es un tubo de descarga. Sin embargo, el diámetro del tubo de descarga del láser de CO2 es más grueso que el propio tubo del láser. El grosor del tubo de descarga es proporcional a la reacción de difracción causada por el tamaño del punto de luz, y la longitud del tubo de descarga también está relacionada con la potencia de salida del tubo de descarga. La escala de la muestra.
Durante el funcionamiento de la máquina de corte por láser, el tubo láser generará una gran cantidad de calor, lo que afectará el funcionamiento normal de la máquina de corte. Por lo tanto, se necesita un enfriador de agua en un área especial para enfriar el tubo láser y garantizar que la máquina de corte por láser pueda funcionar normalmente a una temperatura constante. El láser de 200 W puede usar CW-6200 y la capacidad de enfriamiento es de 5,5 KW. El láser de 650 W utiliza CW-7800 y la capacidad de enfriamiento puede alcanzar los 23 KW.
Principio de la máquina de corte por láser: características de corte.
Ventajas del corte por láser:.
Ventaja 1 - alta eficiencia.
Debido a las características de transmisión del láser, la máquina de corte por láser generalmente está equipada con múltiples mesas de trabajo de control numérico, y todo el proceso de corte puede controlarse completamente de forma digital. En el proceso de operación, solo cambiando el programa NC, se puede aplicar al corte de piezas con diferentes formas, que pueden realizar cortes bidimensionales y tridimensionales.
Ventaja 2 - rápido.
Placa de acero con bajo contenido de carbono de 2 mm de espesor de corte por láser de 1200 W, velocidad de corte de hasta 600 cm / min. La velocidad de corte del tablero de resina de polipropileno de 5 mm de espesor puede alcanzar los 1200 cm/min. No es necesario sujetar y fijar el material durante el corte por láser.
Ventaja 3 - buena calidad de corte.
1: la hendidura de corte por láser es delgada y estrecha, ambos lados de la hendidura son paralelos y perpendiculares a la superficie cortada, y la precisión dimensional de la parte cortada puede alcanzar± 0,05 mm.
2： La superficie de corte es suave y hermosa, y la rugosidad de la superficie es de solo decenas de micras. Incluso el corte por láser se puede usar como último proceso, y las piezas se pueden usar directamente sin procesamiento.
3： Después de cortar el material con láser, el ancho de la zona afectada por el calor es muy pequeño, y el rendimiento del material cerca de la ranura casi no se ve afectado, y la deformación de la pieza de trabajo es pequeña, la precisión de corte es alta, la forma geométrica del La hendidura es buena y la forma de la sección transversal de la hendidura es relativamente suave. Rectángulo normal. En la Tabla 1 se muestra una comparación de los métodos de corte por láser, corte por oxiacetileno y corte por plasma. El material de corte es una placa de acero con bajo contenido de carbono de 6,2 mm de espesor.
Ventaja IV - corte sin contacto.
Durante el corte por láser, no hay contacto directo entre la antorcha de soldadura y la pieza de trabajo y no hay desgaste de la herramienta. Para procesar piezas con diferentes formas, no es necesario cambiar la "herramienta", sino solo los parámetros de salida del láser. El proceso de corte por láser tiene poco ruido, poca vibración y poca contaminación.
Ventaja 5: se pueden cortar muchos materiales.
En comparación con el corte por oxiacetileno y el corte por plasma, el corte por láser tiene muchos tipos de materiales, incluidos materiales metálicos, no metálicos, de matriz metálica y materiales compuestos de matriz no metálica, cuero, madera y fibra, etc.
Principio de la máquina de corte por láser - método de corte.
Corte personalizado.
Esto significa que la eliminación del material tratado se realiza principalmente por evaporación del material.
Durante el proceso de corte por vaporización, la temperatura de la superficie de la pieza de trabajo aumenta rápidamente a la temperatura de vaporización bajo la acción del rayo láser enfocado, y una gran cantidad de materiales se vaporizan, y el vapor de alta presión formado se rocía hacia afuera a una velocidad supersónica. Al mismo tiempo, se forma un "agujero" en el área de acción del láser, y el rayo láser se refleja en el agujero muchas veces, de modo que la absorción del material por el láser aumenta rápidamente.
En el proceso de inyección de vapor a alta presión a alta velocidad, la masa fundida en la rendija se expulsa de la rendija al mismo tiempo hasta que se corta la pieza de trabajo. El corte por vaporización intrínseca se lleva a cabo principalmente vaporizando el material, por lo que el requerimiento de densidad de potencia es muy alto, que generalmente debe alcanzar más de 108 vatios por centímetro cuadrado.
El corte por vaporización es un método común para cortar con láser algunos materiales de bajo punto de ignición (como la madera, el carbono y algunos plásticos) y materiales refractarios (como la cerámica). El corte por vaporización también se usa a menudo cuando se cortan materiales con láser pulsado.
Corte por fusión de reacción II
En el corte por fusión, si el flujo de aire auxiliar no solo expulsa el material fundido en la costura de corte, sino que también puede reaccionar con la pieza de trabajo para cambiar el calor, a fin de agregar otra fuente de calor al proceso de corte, dicho corte se denomina reactivo. corte por fusión. Generalmente, el gas que puede reaccionar con la pieza de trabajo es oxígeno o una mezcla que contiene oxígeno.
Cuando la temperatura de la superficie de la pieza de trabajo alcanza la temperatura del punto de ignición, se producirá una fuerte reacción exotérmica de combustión, lo que puede mejorar en gran medida la capacidad de corte por láser. Para acero bajo en carbono y acero inoxidable, la energía proporcionada por reacción exotérmica de combustión es del 60%. Para metales activos como el titanio, la energía proporcionada por la combustión es de alrededor del 90%.
Por lo tanto, en comparación con el corte por vaporización láser y el corte por fusión general, el corte por fusión reactiva requiere menos densidad de potencia láser, que es solo 1/20 de la del corte por vaporización y la mitad de la del corte por fusión. Sin embargo, en la fusión y el corte reactivos, la reacción de combustión interna provocará algunos cambios químicos en la superficie del material, lo que afectará el rendimiento de la pieza de trabajo.
Ⅲ Corte por fusión
En el proceso de corte por láser, si se agrega un sistema de soplado auxiliar que es coaxial con el rayo láser, la eliminación de sustancias fundidas en el proceso de corte no solo depende de la vaporización del material en sí, sino que depende principalmente del efecto de soplado de alta -Acelere el flujo de aire auxiliar para expulsar continuamente las sustancias fundidas de la costura de corte, dicho proceso de corte se denomina corte por fusión.
En el proceso de fusión y corte, la temperatura de la pieza de trabajo ya no necesita calentarse por encima de la temperatura de vaporización, por lo que la densidad de potencia láser requerida puede reducirse considerablemente. De acuerdo con la relación de calor latente de la fusión y vaporización del material, la potencia del láser requerida para la fusión y el corte es solo 1/10 de la del método de corte por vaporización.
Ⅳ Trazado láser
Este método se utiliza principalmente para: materiales semiconductores; Se utiliza un rayo láser con alta densidad de potencia para dibujar una ranura poco profunda en la superficie de la pieza de trabajo de material semiconductor. Debido a que este surco debilita la fuerza de unión del material semiconductor, puede romperse por métodos mecánicos o de vibración. La calidad del trazado con láser se mide por el tamaño de los desechos de la superficie y la zona afectada por el calor.
Ⅴ Corte en frío
Este es un nuevo método de procesamiento, que se propone con la aparición de los láseres excimer de alta potencia en la banda ultravioleta en los últimos años. Su principio básico: la energía de los fotones ultravioleta es similar a la energía de enlace de muchos materiales orgánicos. Use estos fotones de alta energía para golpear el enlace de unión de los materiales orgánicos y romperlo. Para lograr el propósito de cortar. Esta nueva tecnología tiene amplias perspectivas de aplicación, especialmente en la industria electrónica.
Ⅵ Corte por estrés térmico
Bajo el calentamiento del rayo láser, los materiales quebradizos son propensos a generar una gran tensión en su superficie, lo que puede causar fracturas a través de los puntos de tensión calentados por el láser de manera clara y rápida. Tal proceso de corte se llama corte por estrés térmico por láser. El mecanismo de corte por estrés térmico es que el rayo láser calienta un área determinada de material quebradizo para producir un gradiente de temperatura evidente.
La expansión ocurrirá cuando la temperatura de la superficie de la pieza de trabajo sea alta, mientras que la temperatura más baja de la capa interna de la pieza de trabajo dificultará la expansión, lo que dará como resultado tensión de tracción en la superficie de la pieza de trabajo y tensión de extrusión radial en la capa interna. Cuando estos dos esfuerzos superan la resistencia límite a la fractura de la propia pieza de trabajo. Aparecerán grietas en la pieza de trabajo. Haga que la pieza de trabajo se rompa a lo largo de la grieta. La velocidad de corte por tensión térmica es de m/s. Este método de corte es adecuado para cortar vidrio, cerámica y otros materiales.
Resumen: La máquina de corte por láser es una tecnología de corte que utiliza las características del láser y el enfoque de la lente para concentrar la energía para derretir o vaporizar la superficie del material. Puede lograr las ventajas de una buena calidad de corte, alta velocidad, múltiples materiales de corte, alta eficiencia, etc.