La màquina de tall làser és un raig làser emès per un làser, que es centra en un raig làser d'alta densitat de potència mitjançant un sistema de circuit òptic. El raig làser irradia la superfície de la peça de treball, fent que la peça de treball arribi al punt de fusió o ebullició, mentre que el gas d'alta pressió coaxial amb el feix expulsa el metall fos o vaporitzat. A mesura que el feix es mou en relació a la posició de la peça de treball, finalment crea una escletxa al material, que resulta en un tall. El processament de tall per làser és un feix invisible en lloc del ganivet mecànic tradicional, amb alta precisió, tall ràpid, no limitat a les limitacions del patró de tall, nidificació automàtica per estalviar materials, tall suau, baixos costos de processament i altres característiques. El següent problema per entendre el coneixement detallat.
En primer lloc, el principi de la màquina de tall per làser
El làser és un tipus de llum, com passa amb altres llums naturals, que es genera pel salt atòmic (molecular o iònic, etc.). Però és diferent de la llum ordinària, el làser només en el període de temps molt curt inicial depèn de la radiació espontània, i després el procés està completament determinat per l'excitació de la radiació, de manera que el làser té un color molt pur, gairebé sense dispersió de la direccionalitat , intensitat lluminosa molt alta i alta coherència.
El tall per làser es realitza aplicant l'energia d'alta densitat de potència generada en enfocar el làser. Sota el control de l'ordinador, el làser es descarrega per polsos, per tal de produir una repetició controlada de llum làser polsada d'alta freqüència, formant una determinada freqüència, una certa amplada de pols del feix, el feix làser polsat a través del camí òptic. de conducció i reflexió i a través del grup de lents d'enfocament centrat a la superfície de l'objecte processat, formant un punt subtil i d'alta densitat d'energia, el punt focal es troba a les proximitats de la superfície a processar, a alta temperatura instantània. fusió o vaporització del processat El material a processar es fon o vaporitza a alta temperatura en un instant. Cada pols làser d'alta energia provoca instantàniament un petit forat a la superfície de l'objecte. Sota control de l'ordinador, el capçal de processament làser i el material a processar es punxen en un moviment relatiu continu segons un patró dibuixat prèviament, de manera que l'objecte es processa en la forma desitjada.
Els paràmetres del procés de tall de la costura (velocitat de tall, potència del làser, pressió del gas, etc.) i la trajectòria del moviment estan controlats pel sistema CNC, l'escòria a la costura de tall per una certa pressió del gas auxiliar que bufa.
En segon lloc, el procés principal de la màquina de tall per làser
1, tall de vaporització
En el procés de tall per vaporització per làser, la temperatura superficial del material augmenta fins a la temperatura del punt d'ebullició de la velocitat és tan ràpida, prou per evitar la conducció de calor causada per la fusió, de manera que una part del material vaporitzat en vapor desapareix, part del material com l'expulsió de la part inferior de l'escletxa va ser expulsada pel flux de gas auxiliar. En aquest cas, es requereix una potència làser molt alta.
Per evitar la condensació dels vapors del material a les parets de la ranura, el gruix del material no ha de superar en gran mesura el diàmetre del raig làser. Per tant, aquest procés només és adequat per a aplicacions on s'ha d'evitar l'eliminació de material fos. Aquest procés pràcticament només s'utilitza en un nombre molt reduït d'aplicacions amb aliatges a base de ferro.
El procés no es pot utilitzar per a materials com la fusta i algunes ceràmiques, que no es troben en estat fos i, per tant, tenen menys probabilitats de recondensar-se amb vapors de material. A més, aquests materials normalment s'han de tallar a un tall molt més gruixut. En el tall per vaporització per làser, l'enfocament òptim del feix depèn del gruix del material i la qualitat del feix. La potència del làser i la calor de vaporització només tenen una certa influència en la posició òptima del focus. La velocitat de tall màxima és inversament proporcional a la temperatura de vaporització del material per a un gruix de placa donat. La densitat de potència del làser necessària és superior a 108 W/cm2 i depèn del material, la profunditat de tall i la posició focal del feix. En el cas d'un gruix de placa determinat, assumint una potència làser suficient, la velocitat màxima de tall està limitada per la velocitat del raig de gas.
2, tall de fusió
En el tall de fusió per làser, la peça es fon parcialment i després el material fos s'expulsa amb l'ajuda d'un raig de gas. Com que la transferència de material només es produeix en estat líquid, el procés s'anomena tall de fusió per làser.
El raig làser s'acobla amb un gas de tall inert d'alta puresa per allunyar el material fos del tall sense que el propi gas participi en el tall. El tall per fusió per làser permet velocitats de tall més altes que la gasificació. L'energia necessària per a la gasificació sol ser superior a l'energia necessària per fondre el material. En el tall de fusió per làser, el raig làser només s'absorbeix parcialment. La velocitat de tall màxima augmenta amb l'augment de la potència del làser i disminueix gairebé a la inversa amb l'augment del gruix de la placa i la temperatura de fusió del material. Per a una potència làser determinada, els factors limitants són la pressió de l'aire al tall i la conductivitat tèrmica del material. El tall de fusió per làser ofereix talls lliures d'oxidació en materials ferrosos i titani. Produeix una fusió però menys que la gasificació de la densitat de potència làser, per a materials d'acer, entre 104 W/cm2 ~ 105 W/cm2.
3, tall de fusió d'oxidació
El tall de fusió generalment utilitza gas inert, si es substitueix per oxigen o altres gasos actius, el material de la irradiació del raig làser s'encén i la reacció química intensa d'oxigen produeix una altra font de calor, de manera que el material s'escalfa encara més, conegut com a tall de fusió per oxidació. .
A causa d'aquest efecte, la velocitat de tall obtinguda per aquest mètode és superior a la del tall en fusió per a acers estructurals del mateix gruix. D'altra banda, aquest mètode pot produir un tall de menor qualitat en comparació amb el tall de fosa. De fet, produeix un tall més ample, una rugositat significativa, una zona afectada per la calor augmentada i una qualitat de vora més pobre. El tall amb flama làser no és bo en mecanitzar models de precisió i cantonades afilades (perill de cremar cantonades afilades). Els efectes de calor es poden limitar utilitzant un làser en mode polsat, on la potència del làser determina la velocitat de tall. Amb una certa potència làser, els factors limitants són el subministrament d'oxigen i la conductivitat tèrmica del material.
4. Tall de fractura controlat
Per als materials fràgils que es fan malbé fàcilment per la calor, el tall controlat d'alta velocitat mitjançant escalfament de raig làser s'anomena tall de fractura controlat. Els elements principals d'aquest procés de tall són: el raig làser escalfa una petita àrea de material trencadís, provocant un gran gradient tèrmic i una forta deformació mecànica a la zona, donant lloc a la formació d'esquerdes en el material. Sempre que es mantingui un gradient de calefacció equilibrat, el raig làser es pot guiar per produir esquerdes en qualsevol direcció desitjada.
