Eftersom det inte finns någon kostnad för verktygsbearbetning är laserskärningsutrustning också lämplig för att producera små partier av delar av olika storlekar som inte kunde bearbetas tidigare. Laserskärningsutrustning använder vanligtvis datoriserade numeriska styrteknik (CNC) enheter. Efter att ha använt den här enheten kan du använda telefonlinjer för att ta emot skärdata från CAD-arbetsstationer (computer-aided design).
Princip
Laserskärning använder en fokuserad laserstråle med hög effekttäthet för att bestråla arbetsstycket, vilket gör att det bestrålade materialet snabbt smälter, förångas, ablerar eller når antändningspunkten, och samtidigt blåser det smälta materialet bort av en hög hastighet luftflödet koaxiellt med strålen, varigenom skärningen av arbetsstycket uppnås. Laserskärning är en av de termiska skärmetoderna.
Principen för laserskärning visas i figuren nedan.
Klassificering
Laserskärning kan delas in i fyra kategorier: laserförångningsskärning, lasersmältskärning, lasersyreskärning och laserritning och kontrollerad fraktur.
1. Laserskärning
Arbetsstycket värms upp av en laserstråle med hög energidensitet, vilket gör att temperaturen stiger snabbt, når materialets kokpunkt på mycket kort tid, och materialet börjar förångas och bilda ånga. Ångorna sprutas ut med hög hastighet och ett snitt bildas på materialet medan ångan sprutas ut. Materialets förångningsvärme är i allmänhet mycket hög, så laserförångningsskärning kräver mycket kraft och effekttäthet.
Laserskärning används mest för att skära extremt tunna metallmaterial och icke-metalliska material (som papper, tyg, trä, plast och gummi, etc.).
2. Lasersmältande skärning
Vid lasersmältskärning används laseruppvärmning för att smälta metallmaterialet, och sedan sprutas icke-oxiderande gas (Ar, He, N, etc.) genom ett munstycke koaxiellt med strålen. Den flytande metallen släpps ut av gasens starka tryck för att bilda ett snitt. Lasersmältskärning kräver inte att metallen förångas fullständigt, och energin som krävs är endast 1/10 av förångningsskärning.
Lasersmältskärning används främst för att skära vissa material som inte är lätta att oxidera eller aktiva metaller, såsom rostfritt stål, titan, aluminium och dess legeringar.
3. Syrgasskärning med laser
Principen för laserskärning liknar oxyacetylenskärning. Den använder laser som förvärmningsvärmekälla och aktiva gaser som syre som skärgas. Å ena sidan reagerar den sprutade gasen med skärmetallen för att producera en oxidationsreaktion och frigöra en stor mängd oxidationsvärme; å andra sidan blåses den smälta oxiden och smältan ut ur reaktionszonen för att bilda ett snitt i metallen. Eftersom oxidationsreaktionen under skärprocessen genererar mycket värme, är energin som krävs för laserskärning endast 1/2 av den för smältskärning, och skärhastigheten är mycket högre än för laserförångningsskärning och smältskärning. Laserskärning används främst för lättoxiderade metallmaterial som kolstål, titanstål och värmebehandlat stål.
4. Laserritning och kontrollerad fraktur
Laserritning använder en laser med hög energidensitet för att skanna ytan på ett sprött material, vilket får materialet att avdunsta ett litet spår när det upphettas, och sedan appliceras ett visst tryck, så att det spröda materialet spricker längs det lilla spåret. Lasrarna som används för laserritning är i allmänhet Q-switched lasrar och CO2-lasrar.
Kontrollerad brott använder den branta temperaturfördelningen som genereras av laserspårning för att generera lokal termisk spänning i det spröda materialet, vilket gör att materialet går sönder längs det lilla spåret.
Funktioner
Jämfört med andra termiska skärmetoder är laserskärningens övergripande egenskaper snabb skärhastighet och hög kvalitet. Det kan sammanfattas enligt följande.
⑴ Bra skärkvalitet
På grund av den lilla laserpunkten, hög energitäthet och snabb skärhastighet kan laserskärning uppnå bättre skärkvalitet.
① Laserskärningssnittet är smalt, slitsens två sidor är parallella och vinkelräta mot ytan, och dimensionsnoggrannheten för de skurna delarna kan nå ±0.05 mm.
② Skärytan är slät och vacker, med en ytråhet på endast tiotals mikron. Laserskärning kan till och med användas som den sista processen utan mekanisk bearbetning, och delarna kan användas direkt.
③ Efter att materialet har laserskurits är bredden på den värmepåverkade zonen mycket liten, materialets prestanda nära slitsen är nästan opåverkad och arbetsstyckets deformation är liten, skärnoggrannheten är hög, slitsens geometri är bra och slitsens tvärsnittsform uppvisar en relativt regelbunden rektangulär form. Jämförelsen av metoder för laserskärning, oxyacetylenskärning och plasmaskärning visas i tabell 1. Skärmaterialet är en 6,2 mm tjock stålplåt med låg kolhalt.
⑵ Hög skäreffektivitet På grund av laserns transmissionsegenskaper är laserskärmaskinen i allmänhet utrustad med flera CNC-arbetsbänkar, och hela skärprocessen kan vara helt CNC-styrd. Under drift behöver du bara ändra CNC-programmet för att tillämpa skärning av delar av olika former, som kan utföra både tvådimensionell skärning och tredimensionell skärning.
⑶ Snabb skärhastighet
Vid skärning av en 2 mm tjock stålplåt med låg kolhalt med en 1200W laser kan skärhastigheten nå 600 cm/min; vid skärning av en 5 mm tjock polypropenhartsplatta kan skärhastigheten nå 1200 cm/min. Materialet behöver inte klämmas fast och fixeras vid laserskärning, vilket kan spara både verktyg och fixturer och extra tid för lastning och lossning.
⑷ Beröringsfri skärning
Under laserskärning kommer skärbrännaren inte i kontakt med arbetsstycket och det finns inget slitage på verktyget. För att bearbeta delar av olika former finns det inget behov av att ersätta "verktyget", bara laserns utgångsparametrar behöver ändras. Laserskärningsprocessen har lågt ljud, låg vibration och ingen förorening.
⑸ Många typer av skärmaterial
Jämfört med oxyacetylenskärning och plasmaskärning är laserskärningsmaterial av många typer, inklusive metaller, icke-metaller, metallbaserade och icke-metallbaserade kompositmaterial, läder, trä och fibrer. Men för olika material, på grund av deras egna termofysiska egenskaper och olika absorptionshastigheter för lasrar, visar de olika laserskärningsanpassningsförmåga. Med CO2-laser visas laserskärningsprestanda för olika material i tabell 2.
(6) Nackdelar: På grund av begränsningarna av laserkraft och utrustningsstorlek kan laserskärning endast skära plattor och rör med medelstora och små tjocka, och när tjockleken på arbetsstycket ökar, minskar skärhastigheten avsevärt.
