تستخدم آلة القطع بالليزر على نطاق واسع في المجالات التعليمية والعسكرية والصناعية بسبب جودة القطع العالية وكفاءة القطع العالية. يمكن لآلة القطع بالليزر أن تقطع المعادن وغير المعدنية ، وآلة القطع بالليزر ذات الطاقة الفائقة من Han تستخدم بشكل أساسي لقطع المواد المعدنية ، فما هو مبدأ آلة القطع بالليزر؟
مبدأ آلة القطع بالليزر - مقدمة
تستخدم تقنية آلة القطع بالليزر الطاقة المنبعثة عندما يضرب شعاع الليزر سطح اللوحة المعدنية. تذوب الصفيحة المعدنية وينفجر الخبث بالغاز. نظرًا لأن طاقة الليزر مركزة جدًا ، يتم نقل كمية صغيرة فقط من الحرارة إلى أجزاء أخرى من اللوحة المعدنية ، مما يؤدي إلى حدوث تشوه بسيط أو عدم حدوث أي تشوه. يمكن قطع الفراغات المعقدة بدقة شديدة بواسطة الليزر ، ولا تحتاج الفراغات المقطوعة إلى مزيد من المعالجة.
يستخدم مصدر الليزر بشكل عام شعاع ليزر ثاني أكسيد الكربون بقوة عمل تتراوح من 500 إلى 5000 واط. مستوى الطاقة هذا أقل من متطلبات العديد من السخانات الكهربائية المنزلية. يتم تركيز شعاع الليزر في منطقة صغيرة من خلال عدسة وعاكس. يتسبب التركيز العالي للطاقة في تسخين محلي سريع لإذابة الصفيحة المعدنية.
يمكن قطع الفولاذ المقاوم للصدأ أقل من 16 مم بواسطة معدات القطع بالليزر ، ويمكن قطع الفولاذ المقاوم للصدأ بسماكة 8-10 مم بإضافة الأكسجين إلى شعاع الليزر ، ولكن سيتم تشكيل فيلم أكسيد رفيع على سطح القطع بعد قطع الأكسجين. يمكن زيادة السماكة القصوى للقطع إلى 16 مم ، لكن خطأ أبعاد أجزاء القطع كبير.
باعتبارها تقنية ليزر عالية التقنية ، منذ إنشائها ، تقوم بتطوير منتجات الليزر المناسبة لمختلف الصناعات وفقًا للاحتياجات الاجتماعية المختلفة ، مثل طابعات الليزر ، وآلات التجميل بالليزر ، وآلات القطع بالليزر CNC ، وآلات القطع بالليزر وغيرها من المنتجات . نظرًا للبدء المتأخر في صناعة الليزر المحلية ، فقد تخلفت عن بعض البلدان المتقدمة في البحث والتطوير التكنولوجي. في الوقت الحاضر ، ينتج مصنعو منتجات الليزر المحليون منتجات الليزر ، ولا تزال بعض قطع الغيار الرئيسية ، مثل أنابيب الليزر ، ومحركات الدفع ، وأجهزة قياس الجلفانومتر ، وعدسات التركيز ، مستوردة. وقد أدى ذلك إلى زيادة التكاليف وزيادة العبء على المستهلكين.
في السنوات الأخيرة ، مع تقدم تكنولوجيا الليزر المحلية ، اقترب البحث والتطوير وإنتاج الماكينة الكاملة وبعض الأجزاء تدريجيًا من المنتجات الأجنبية المتقدمة. في بعض الجوانب ، إنه أفضل من المنتجات الأجنبية. بالإضافة إلى مزايا Jaeger ، فإنه لا يزال يهيمن على السوق المحلية. ومع ذلك ، فيما يتعلق بالمعالجة الدقيقة والمعدات ، والاستقرار والتحمل ، لا تزال المنتجات الأجنبية المتقدمة تتمتع بمزايا مطلقة.
مبدأ آلة القطع بالليزر - المبدأ.
في آلة القطع بالليزر ، العمل الرئيسي هو أنبوب الليزر ، لذلك من الضروري بالنسبة لنا فهم أنبوب الليزر.
نعلم جميعًا أهمية أنابيب الليزر في معدات الليزر. دعنا نستخدم أنابيب الليزر الأكثر شيوعًا للحكم. أنبوب ليزر ثاني أكسيد الكربون.
يتكون أنبوب الليزر من الزجاج الصلب ، لذلك فهو مادة هشة وهشة. لفهم أنبوب ليزر ثاني أكسيد الكربون ، يجب أن نفهم أولاً بنية أنبوب الليزر. تستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون مثل هذا هيكل غلاف متعدد الطبقات ، والطبقة الأعمق عبارة عن أنبوب تفريغ. ومع ذلك ، فإن قطر أنبوب تفريغ ليزر ثاني أكسيد الكربون يكون أكثر سمكًا من أنبوب الليزر نفسه. يتناسب سمك أنبوب التفريغ مع تفاعل الانعراج الناتج عن حجم بقعة الضوء ، كما يرتبط طول أنبوب التفريغ بالطاقة الناتجة لأنبوب التفريغ. حجم العينة.
أثناء تشغيل آلة القطع بالليزر ، سيولد أنبوب الليزر كمية كبيرة من الحرارة ، مما يؤثر على التشغيل العادي لآلة القطع. لذلك ، هناك حاجة إلى مبرد ماء في منطقة خاصة لتبريد أنبوب الليزر لضمان أن آلة القطع بالليزر يمكن أن تعمل بشكل طبيعي عند درجة حرارة ثابتة. يمكن أن يستخدم الليزر 200 واط CW-6200 ، وقدرة التبريد 5.5 كيلو واط. يستخدم الليزر 650W CW-7800 ، وقدرة التبريد يمكن أن تصل إلى 23KW.
مبدأ آلة القطع بالليزر - خصائص القطع.
مزايا القطع بالليزر:.
ميزة 1 - كفاءة عالية.
نظرًا لخصائص نقل الليزر ، فإن آلة القطع بالليزر مجهزة بشكل عام بطاولات عمل متعددة التحكم العددي ، ويمكن التحكم في عملية القطع بالكامل رقميًا. في عملية التشغيل ، فقط من خلال تغيير برنامج NC ، يمكن تطبيقه على قطع الأجزاء ذات الأشكال المختلفة ، والتي يمكن أن تحقق القطع ثنائي الأبعاد والقطع ثلاثي الأبعاد.
ميزة 2 - سريع.
1200 واط القطع بالليزر 2 مم لوحة الصلب منخفض الكربون ، سرعة القطع تصل إلى 600 سم / دقيقة. يمكن أن تصل سرعة القطع للوح راتنجات البولي بروبلين بسمك 5 مم إلى 1200 سم / دقيقة. ليست هناك حاجة لربط وإصلاح المواد أثناء القطع بالليزر.
ميزة 3 - جودة قطع جيدة.
1: شق القطع بالليزر رفيع وضيق ، وكلا جانبي الشق متوازيين وعموديان على سطح القطع ، ويمكن أن تصل دقة الأبعاد للجزء المقطوع± 0.05 ملم
2： سطح القطع أملس وجميل ، وخشونة السطح لا تتجاوز عشرات الميكرونات. يمكن استخدام القطع بالليزر كعملية أخيرة ، ويمكن استخدام الأجزاء مباشرة دون معالجة.
3： بعد قطع المادة بالليزر ، يكون عرض المنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرًا جدًا ، كما أن أداء المادة بالقرب من الشق لا يتأثر تقريبًا ، وتشوه قطعة العمل صغير ، ودقة القطع عالية ، والشكل الهندسي للقطعة الشق جيد ، وشكل المقطع العرضي للشق سلس نسبيًا. مستطيل عادي. يتم عرض مقارنة بين طرق القطع بالليزر والقطع بالأوكسي أسيتيلين والقطع بالبلازما في الجدول 1. مادة القطع عبارة عن لوح فولاذي منخفض الكربون بسمك 6.2 مم.
ميزة الرابع - قطع عدم الاتصال.
أثناء القطع بالليزر ، لا يوجد اتصال مباشر بين شعلة اللحام وقطعة العمل ، ولا يوجد تآكل للأداة. لمعالجة الأجزاء ذات الأشكال المختلفة ، ليس من الضروري تغيير "الأداة" ، ولكن فقط معلمات إخراج الليزر. تتميز عملية القطع بالليزر بضوضاء منخفضة واهتزاز صغير وتلوث صغير.
ميزة 5 - يمكن قطع العديد من المواد.
بالمقارنة مع قطع أوكسي أسيتيلين وقطع البلازما ، فإن القطع بالليزر يحتوي على العديد من المواد ، بما في ذلك المواد المعدنية وغير المعدنية والمصفوفة المعدنية والمواد المركبة غير المعدنية والجلود والخشب والألياف ، إلخ.
مبدأ آلة القطع بالليزر - طريقة القطع.
قطع مخصص.
هذا يعني أن إزالة المادة المعالجة تتم بشكل أساسي عن طريق تبخير المادة.
أثناء عملية القطع بالتبخير ، ترتفع درجة حرارة سطح قطعة العمل بسرعة إلى درجة حرارة التبخر تحت تأثير شعاع الليزر المركّز ، ويتبخر عدد كبير من المواد ، ويتم رش البخار عالي الضغط المتكون إلى الخارج بسرعة تفوق سرعة الصوت. في الوقت نفسه ، يتم تكوين "ثقب" في منطقة عمل الليزر ، وينعكس شعاع الليزر في الفتحة عدة مرات ، بحيث يزداد امتصاص الليزر للمادة بسرعة.
في عملية الحقن بالبخار عالي الضغط بسرعة عالية ، يتم نفخ المادة المنصهرة في الشق بعيدًا عن الشق في نفس الوقت حتى يتم قطع قطعة العمل. يتم تنفيذ عملية القطع بالتبخير الجوهري بشكل أساسي عن طريق تبخير المادة ، وبالتالي فإن متطلبات كثافة الطاقة عالية جدًا ، والتي يجب أن تصل عمومًا إلى أكثر من 108 واط لكل سنتيمتر مربع.
القطع بالتبخير طريقة شائعة لقطع بعض المواد ذات نقطة الاشتعال المنخفضة (مثل الخشب والكربون وبعض المواد البلاستيكية) والمواد المقاومة للحرارة (مثل السيراميك). غالبًا ما يستخدم القطع بالتبخير عند قطع المواد بالليزر النبضي.
II قطع ذوبان رد الفعل
في القطع المصهور ، إذا كان تدفق الهواء الإضافي لا ينفخ فقط المواد المنصهرة في خط القطع ، بل يمكن أيضًا أن يتفاعل مع قطعة العمل لتغيير الحرارة ، وذلك لإضافة مصدر حرارة آخر إلى عملية القطع ، فإن هذا القطع يسمى رد الفعل قطع تذوب. بشكل عام ، الغاز الذي يمكن أن يتفاعل مع قطعة العمل هو الأكسجين أو خليط يحتوي على الأكسجين.
عندما تصل درجة حرارة سطح قطعة العمل إلى درجة حرارة نقطة الاشتعال ، سيحدث تفاعل طارد للحرارة قوي للاحتراق ، والذي يمكن أن يحسن بشكل كبير من قدرة القطع بالليزر. بالنسبة للفولاذ منخفض الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ ، فإن الطاقة التي يوفرها تفاعل طارد للحرارة للاحتراق هي 60٪. بالنسبة للمعادن النشطة مثل التيتانيوم ، تبلغ الطاقة التي يوفرها الاحتراق حوالي 90٪.
لذلك ، بالمقارنة مع القطع بالتبخير بالليزر والقطع الصهر العام ، يتطلب قطع الذوبان التفاعلي كثافة طاقة ليزر أقل ، وهي فقط 1/20 من كثافة القطع بالتبخير و 1/2 من كثافة القطع الذائب. ومع ذلك ، في الذوبان والقطع التفاعليين ، فإن تفاعل الاحتراق الداخلي سوف يسبب بعض التغييرات الكيميائية على سطح المادة ، مما سيؤثر على أداء قطعة العمل.
Ⅲ قطع ذوبان
في عملية القطع بالليزر ، إذا تمت إضافة نظام نفخ إضافي محوري مع شعاع الليزر ، فإن إزالة المواد المنصهرة في عملية القطع لا تعتمد فقط على تبخير المادة نفسها ، ولكنها تعتمد بشكل أساسي على تأثير النفخ العالي - تدفق هواء إضافي سريع لتفجير المواد المنصهرة باستمرار بعيدًا عن خط القطع ، وتسمى عملية القطع هذه بالقطع الصهر.
في عملية الصهر والقطع ، لم تعد درجة حرارة قطعة العمل بحاجة إلى التسخين فوق درجة حرارة التبخير ، لذلك يمكن تقليل كثافة طاقة الليزر المطلوبة بشكل كبير. وفقًا لنسبة الحرارة الكامنة لذوبان المواد وتبخرها ، فإن طاقة الليزر المطلوبة للذوبان والقطع هي 1/10 فقط من طريقة القطع بالتبخير.
Ⅳ النقش بالليزر
تستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي في: مواد أشباه الموصلات ؛ يتم استخدام شعاع ليزر بكثافة طاقة عالية لرسم أخدود ضحل على سطح قطعة عمل مادة أشباه الموصلات. نظرًا لأن هذا الأخدود يضعف قوة الربط لمادة أشباه الموصلات ، فيمكن كسرها بطرق ميكانيكية أو اهتزازية. تقاس جودة النقش بالليزر بحجم الحطام السطحي والمنطقة المتأثرة بالحرارة.
Ⅴ قطع بارد
هذه طريقة معالجة جديدة ، تم اقتراحها مع ظهور ليزر الإكسيمر عالي الطاقة في النطاق فوق البنفسجي في السنوات الأخيرة. مبدأها الأساسي: طاقة فوتونات الأشعة فوق البنفسجية تشبه طاقة الربط للعديد من المواد العضوية. استخدم مثل هذه الفوتونات عالية الطاقة لضرب رابطة المواد العضوية وكسرها. وذلك لتحقيق الغرض من القطع. هذه التكنولوجيا الجديدة لها آفاق تطبيق واسعة ، لا سيما في الصناعة الإلكترونية.
Ⅵ قطع الإجهاد الحراري
تحت تسخين شعاع الليزر ، تكون المواد الهشة عرضة لتوليد ضغط كبير على سطحها ، مما قد يتسبب في حدوث كسر من خلال نقاط الضغط التي يتم تسخينها بواسطة الليزر بطريقة أنيقة وسريعة. تسمى عملية القطع هذه القطع بالليزر الحراري. تتمثل آلية قطع الإجهاد الحراري في أن شعاع الليزر يسخن منطقة معينة من مادة هشة لإنتاج تدرج درجة حرارة واضح.
سيحدث التمدد عندما تكون درجة حرارة سطح قطعة العمل عالية ، في حين أن درجة الحرارة المنخفضة للطبقة الداخلية لقطعة العمل ستعيق التمدد ، مما يؤدي إلى إجهاد الشد على سطح قطعة العمل وإجهاد البثق الشعاعي على الطبقة الداخلية. عندما يتجاوز هذان الإجهادان حد الكسر لقوة الشغل نفسها. ستظهر تشققات على الشغل. اجعل قطعة العمل تنكسر على طول الكراك. سرعة قطع الإجهاد الحراري م / ث. طريقة القطع هذه مناسبة لقطع الزجاج والسيراميك والمواد الأخرى.
الملخص: آلة القطع بالليزر هي تقنية قطع تستخدم خصائص الليزر وتركز العدسة على تركيز الطاقة لإذابة أو تبخير سطح المادة. يمكنها تحقيق مزايا جودة القطع الجيدة ، والسرعة العالية ، ومواد القطع المتعددة ، والكفاءة العالية ، وما إلى ذلك.