شش عامل موثر بر اثر پردازش دستگاه برش لیزری

دستگاه برش لیزر یک انقلاب تکنولوژیکی در پردازش ورق فلز و یکی از ابزارهای رایج پردازش ورق فلز در حال حاضر است. دستگاه برش لیزری دارای درجه بالایی از انعطاف پذیری، سرعت برش سریع، راندمان تولید بالا و چرخه تولید کوتاه است که بازار گسترده ای را برای مشتریان به دست آورده است. در حال حاضر، بیشتر پردازش در زمینه صفحات متوسط ​​و نازک موجود در بازار از برش لیزری استفاده می کند که به دلیل کارایی و دقت بالا بسیار مورد احترام است، حتی میدان صفحه ضخیم جایگزین برخی از بازارهای پلاسما و شعله شده است. با این حال، اگر اشکال زدایی نامناسب باشد، اثر برش دستگاه برش لیزر نیز تحت تأثیر قرار می گیرد. به طور خاص، شش عامل وجود دارد که برای اثر برش بسیار مهم هستند.

1. تاثیر سرعت برش بر اثر برش

برای یک چگالی توان لیزری و مواد، سرعت برش مطابق با یک فرمول تجربی است. تا زمانی که بالاتر از آستانه عبور باشد، سرعت برش مواد متناسب با چگالی توان لیزر است، یعنی افزایش چگالی توان می تواند سرعت برش را بهبود بخشد. چگالی توان مورد اشاره در اینجا نه تنها به توان خروجی لیزر، بلکه به حالت کیفیت پرتو نیز مربوط می شود. علاوه بر این، ویژگی های سیستم فوکوس پرتو، یعنی اندازه نقطه متمرکز نیز تاثیر زیادی در برش لیزری دارد. سرعت برش با چگالی (وزن مخصوص) و ضخامت ماده ای که قرار است برش داده شود، نسبت معکوس دارد.

هنگامی که سایر پارامترها بدون تغییر باقی می مانند، عوامل افزایش سرعت برش عبارتند از: افزایش قدرت (در یک محدوده خاص، مانند 500 ~ 2000W). بهبود حالت پرتو؛ اندازه نقطه فوکوس را کاهش دهید (مثلاً با یک لنز فوکوس کوتاه فوکوس کنید). برش مواد با انرژی تبخیر اولیه کم (مانند پلاستیک، پلکسی و غیره)؛ برش مواد با چگالی کم (مانند کاج سفید)؛ مواد نازک را برش دهید.

به خصوص برای مواد فلزی، زمانی که سایر متغیرهای فرآیند ثابت نگه داشته می شوند، سرعت برش لیزری می تواند محدوده تنظیم نسبی داشته باشد و همچنان کیفیت برش رضایت بخشی را حفظ کند. این محدوده تنظیم کمی گسترده تر از قطعات ضخیم هنگام برش فلزات نازک است. گاهی اوقات، سرعت برش بسیار آهسته است، که منجر به سطح فرسایش مواد مذاب داغ تخلیه می شود و سطح برش را بسیار ناهموار می کند.

2. تأثیر تنظیم موقعیت فوکوس بر کیفیت برش

از آنجایی که چگالی توان لیزر تأثیر زیادی بر سرعت برش دارد، انتخاب فاصله کانونی لنز موضوع مهمی است. پس از فوکوس شدن پرتو لیزر، اندازه نقطه متناسب با فاصله کانونی لنز است. پس از فوکوس پرتو توسط لنز با فاصله کانونی کوتاه، اندازه نقطه بسیار کوچک است، و چگالی توان در نقطه کانونی بسیار بالا است، که برای برش مواد مطلوب است. اما معایب آن این است که عمق کانونی بسیار کوتاه و حاشیه تنظیم کم است که به طور کلی برای برش با سرعت بالا مواد نازک مناسب است. از آنجایی که لنز با فاصله کانونی طولانی دارای عمق کانونی گسترده است، تا زمانی که چگالی توان کافی داشته باشد، برای برش قطعات ضخیم مناسب تر است.

پس از تعیین اینکه از کدام لنز فاصله کانونی استفاده شود، موقعیت نسبی فوکوس و سطح قطعه کار برای اطمینان از کیفیت برش اهمیت ویژه ای دارد. از آنجایی که چگالی توان در فوکوس بالاترین است، در بیشتر موارد، موقعیت فوکوس فقط روی سطح قطعه کار یا کمی زیر سطح در هنگام برش است. در کل فرآیند برش، اطمینان از ثابت بودن موقعیت نسبی بین فوکوس و قطعه کار برای به دست آوردن کیفیت برش پایدار، شرط مهمی است. گاهی اوقات، لنز به دلیل خنک شدن ضعیف در حین کار گرم می شود و در نتیجه فاصله کانونی تغییر می کند که نیاز به تنظیم به موقع موقعیت فوکوس دارد.

وقتی فوکوس در بهترین موقعیت باشد، قسمت کوچکترین و بازده بالاترین است. بهترین سرعت برش می تواند بهترین نتیجه برش را به دست آورد. در بیشتر کاربردها، فوکوس پرتو درست زیر نازل تنظیم می شود. فاصله بین نازل و سطح قطعه کار به طور کلی حدود 1.5 میلی متر است.

3. تأثیر فشار گاز کمکی بر اثر برش

عموماً گاز کمکی برای برش مواد مورد نیاز است و مشکل عمدتاً مربوط به نوع و فشار گاز کمکی است. به طور کلی، گاز کمکی و پرتو لیزر به صورت کواکسیال خارج می شوند تا از لنز در برابر آلودگی محافظت کنند و سرباره را در پایین ناحیه برش از بین ببرند. برای مواد غیر فلزی و برخی از مواد فلزی، از هوای فشرده یا گاز بی اثر برای حذف مواد ذوب شده و تبخیر شده استفاده کنید و در عین حال از احتراق بیش از حد در ناحیه برش جلوگیری کنید.

برای اکثر برش های لیزری فلزات، از گاز فعال (تا زمانی که O2 باشد) برای ایجاد واکنش گرمازا اکسیداسیون با فلز داغ استفاده می شود. این گرمای اضافی می تواند سرعت برش را 1/3 ~ 1/2 افزایش دهد.

در فرض اطمینان از گاز کمکی، فشار گاز یک عامل بسیار مهم است. هنگام برش مواد نازک با سرعت بالا، فشار گاز بالا برای جلوگیری از چسبیدن سرباره در پشت برش مورد نیاز است (سرباره داغ هنگام برخورد با قطعه کار به لبه برش آسیب می رساند). هنگامی که ضخامت مواد افزایش می یابد یا سرعت برش کند است، فشار گاز باید به طور مناسب کاهش یابد. برای جلوگیری از یخ زدگی لبه برش پلاستیک، بهتر است با فشار گاز کمتر برش بزنید.

عمل برش لیزری نشان می‌دهد که وقتی گاز کمکی O2 باشد، خلوص آن تأثیر بسزایی در کیفیت برش دارد. کاهش 2 درصدی در خلوص O2 سرعت برش را 50 درصد کاهش می دهد و منجر به بدتر شدن قابل توجه کیفیت برش می شود.

4. بازتاب سطح مواد

برای پرتو مادون قرمز دور 10.6 میلی متری ساطع شده توسط دستگاه برش لیزر CO2، مواد غیر فلزی می توانند آن را به خوبی جذب کنند، یعنی جذب بالایی دارند. مواد فلزی دارای جذب ضعیف پرتوهای 10.6 میلی متری هستند، به ویژه فلزات طلا، نقره، مس و آلومینیوم با بازتاب بالا. به طور کلی، پرتو لیزر CO2، به ویژه پرتو موج پیوسته، برای برش چنین موادی مناسب نیست. برای فلزات آلومینیوم و مس، به طور کلی به بیش از 3 کیلو وات نیاز دارد تا توان اولیه کافی برای به دست آوردن سوراخ های اولیه مورد نیاز برای اثر نفوذ ایجاد شود. مواد فولادی آهنی، نیکل، تیتانیوم و غیره دارای نرخ جذب مشخصی برای پرتو CO2 10.6 میلی متری هستند، به خصوص زمانی که سطح ماده تا دمای خاصی گرم شود یا فیلم اکسیدی گرم شود، میزان جذب آن تا حد زیادی بهبود می یابد تا برش بهتری حاصل شود. اثر برای مواد مات، جذب=(1 - بازتابش) به حالت سطح، دما و طول موج ماده مربوط می‌شود.

جذب مواد به تیر در مرحله اولیه گرمایش نقش مهمی دارد، اما پس از ایجاد سوراخ در قطعه کار، اثر جسم سیاه سوراخ ها باعث می شود که جذب مواد به تیر نزدیک به 100 درصد شود.

وضعیت سطح مواد مستقیماً بر جذب پرتوهای نور تأثیر می گذارد، به ویژه زبری سطح و لایه اکسید سطحی باعث ایجاد تغییرات آشکار در جذب سطح می شود. در عمل برش لیزری، گاهی اوقات می توان از تأثیر حالت سطح مواد بر جذب پرتو برای بهبود عملکرد برش مواد استفاده کرد.

5. نفوذ مشعل و نازل برش

طراحی و ساخت مشعل برش تاثیر مهمی در به دست آوردن کیفیت خوب برش به خصوص نازل دارد. اگر نازل به درستی انتخاب یا نگهداری نشود، به راحتی باعث آلودگی یا آسیب می شود، یا گرد بودن دهانه نازل خوب نیست یا پاشش های فلزی داغ باعث انسداد موضعی می شود که باعث ایجاد جریان های گردابی در نازل می شود و در نتیجه باعث ایجاد انسداد قابل توجهی می شود. بدتر شدن عملکرد برش گاهی اوقات، دهانه نازل با محور پرتو متمرکز متفاوت است و تیری را برای برش لبه نازل تشکیل می دهد که بر کیفیت پیرایش نیز تأثیر می گذارد، عرض شکاف را افزایش می دهد و اندازه برش را نامرتب می کند. برای نازل باید به دو مشکل توجه ویژه داشت، یعنی قطر نازل و فاصله بین نازل و سطح قطعه کار.

6. نفوذ سیستم نوری خارجی

پرتو اصلی ساطع شده توسط لیزر از طریق سیستم مسیر نوری خارجی (شامل بازتاب و انتقال) منتقل می شود و با چگالی توان بسیار بالا به طور دقیق روی سطح قطعه کار می تابد.

عناصر نوری سیستم مسیر نوری خارجی باید به طور منظم بررسی و به موقع تنظیم شوند تا اطمینان حاصل شود که هنگامی که مشعل برش در بالای قطعه کار قرار دارد، پرتو به درستی به مرکز عدسی منتقل شده و به یک نقطه نوری کوچک برای برش متمرکز می شود. قطعه کار با کیفیت بالا هنگامی که موقعیت هر عنصر نوری تغییر کند یا آلوده شود، کیفیت برش تحت تأثیر قرار می گیرد یا حتی برش نمی تواند انجام شود.

لنز مسیر نوری خارجی توسط ناخالصی‌های جریان هوا آلوده می‌شود، ذرات پاشیده شده در ناحیه برش به هم متصل می‌شوند، یا لنز به اندازه کافی خنک نشده است، که لنز را بیش از حد گرم می‌کند و بر انتقال انرژی پرتو تأثیر می‌گذارد. باعث رانش تقابل مسیر نوری و عواقب جدی خواهد شد. گرم شدن بیش از حد لنز همچنین باعث اعوجاج کانونی می شود و حتی خود لنز را به خطر می اندازد.

موارد فوق شش عاملی هستند که بر اثر برش دستگاه برش لیزری تأثیر می گذارند. در فرآیند عملیات واقعی، باید توجه شود.

درباره HGTECH: HGTECH پیشگام و رهبر کاربردهای صنعتی لیزر در چین و ارائه دهنده معتبر راه حل های جهانی پردازش لیزر است. ما تجهیزات هوشمند لیزری، خطوط تولید اندازه‌گیری و اتوماسیون و ساخت و ساز کارخانه هوشمند را به طور جامع ترتیب داده‌ایم تا راه‌حل‌های کلی برای تولید هوشمند ارائه کنیم.