Pjovimas lazeriu
Pjovimas lazeriu – tai didelio-tikslumo, be-kontaktinio terminio pjovimo procesas, kurio metu naudojamas fokusuotas lazerio spindulys medžiagai lydyti, sudeginti arba išgarinti. Dėl savo tikslumo, greičio ir universalumo jis plačiai naudojamas tokiose pramonės šakose kaip automobilių, aviacijos, elektronikos, mašinų, telekomunikacijų, statybos ir medicinos. Juo galima pjauti visų rūšių metalus, tokius kaip anglinis plienas, nerūdijantis plienas, aliuminis, varis žalvaris ir titanas, taip pat galima pjauti metalo storį nuo 0,1 mm iki 25 mm su labai maža leistina nuokrypa ±0,1 mm (didelis{7}}tikslumas), ±0,3 mm (pramoninis).
Aprašymas
Skaiduliniai lazeriai yra žinomi dėl to, kad sukuria siauresnius spindulius ir gali užtikrinti maždaug keturis kartus didesnę efektyviąją galią už tą pačią lazerio išėjimo energiją. Jie veikia greičiau ir tiksliau nei jų CO2 analogai. Pluošto lazerinis pjovimas turi mažesnes eksploatavimo išlaidas dėl elektros efektyvumo, tačiau pjovimo procese jiems reikia daugiau azoto apsauginių dujų. Jie tinka labai tiksliai pjauti plonesnes metalines medžiagas, gerai atspindinčias medžiagas, tokias kaip aliuminis ir nerūdijantis plienas. Nors CO2 lazerinis pjaustytuvas gali skleisti platesnį spindulį ir gali turėti didesnę įrenginio galią, be to, jis geriau tinka mažesnio-tikslumo pjovimui ant storesnių plokščių. Paprastai pradinė CO2 lazerio įrangos kaina yra mažesnė nei pluoštinio lazerio, tačiau eksploatacinės išlaidos paprastai yra didesnės už pjūvio ilgio vienetą. „Fabmann“ siūlo aukštos-kokybės lazerinio pjovimo ir metalo gamybos paslaugas, įskaitant įvairius metalo pjovimo sprendimus, metalo formavimą, suvirinimą ir įvairų metalo paviršiaus apdorojimą, pvz., miltelinį dažymą, cinkavimą, karštąjį cinkavimą, šerdinimą ir dvipusį padengimą. Fabmann yra įsipareigojusi teikti išskirtines paslaugas savo klientams.
Pjovimo lazeriu nauda
Metalo pjovimas lazeriu įgijo platų populiarumą įvairiose pramonės šakose dėl savo tikslumo, efektyvumo, universalumo ir ekonomiškumo{0}. Vienas iš didžiausių privalumų yra tai, kad jis gali žymiai sumažinti įrankių sąnaudas pašalinant formas, sumažinant medžiagų švaistymą ir padidinant gamybos lankstumą. Toliau pateikiamas trumpas pranašumų sąrašas:
√Pašalina pelėsių gamybos ir priežiūros išlaidas, nereikia fizinių įrankių. Skirtingai nuo štampavimo ar pjovimo-, pjovimas lazeriu naudoja ne-kontaktinę šiluminę energiją medžiagoms apdoroti, todėl nebereikia pasirinktinių formų.
Išvengia su pelėsiu susijusių -išlaidų ir gali lengvai sutaupyti išlaidų, susijusių su pelėsių projektavimu, gamyba ir periodinėmis priežiūros ir remonto išlaidomis.
√Sumažina sąrankos ir keitimo išlaidas, greitas parametrų koregavimas. Lazerinės sistemos leidžia greitai perjungti darbus keičiant skaitmeninius nustatymus (pvz., galią, greitį, dujų tipą), išvengiant daug laiko reikalaujančių formų keitimo.
√Universalumas, viena lazerinė mašina gali apdoroti įvairias medžiagas (pvz., nerūdijantį plieną, aliuminį, varį) ir storį (1–20 mm) neperdirbant.
√Sumažina medžiagų švaistymą ir antrinį apdorojimą, o siauras plyšio plotis (0,1–0,3 mm) optimizuoja medžiagų panaudojimą, sumažindamas laužo kiekį vidutiniškai apie 15 %, palyginti su mechaniniais metodais.
√Aukšta briaunų kokybė, lazeriu pjovimo briauna paprastai yra lygi, be šlifavimo (Ra < 12,5 µm) dažnai pašalina tolesnį apdorojimą, pvz., šlifavimą ar šlifavimą.
√Ekonomiška-naudinga mažoms partijoms ir palaiko mažos-apimties ir prototipų kūrimą.
√Greitos projektavimo iteracijos ir pagreitina produktų kūrimo ciklus.
√Trumpas nustatymo laikas, perėjimas iš valandų į minutes.
Įvairių metalų pjovimo lazeriu ypatybės
Aliuminis
Storis: paprastai iki 20 mm naudojant didelės-galios skaidulinius lazerius (didesnė arba lygi 6 kW), ploni lakštai (1–6 mm) užtikrina geriausią kokybę
Plytelės plotis: 0,1–0,3 mm, priklauso nuo medžiagos atspindžio ir pagalbinių dujų (pageidautina azotas, kad būtų išvengta oksidacijos) Tolerancija: ±0,05–0,1 mm ploniems lakštams; storesnės medžiagos (±0,15 mm) dėl terminio iškraipymo.
Pjovimas kokybiškas, lygūs kraštai su minimaliu apnašu naudojant azotą.
Oksidacijos rizika naudojant deguonies pagalbą, todėl reikalingas tolesnis{0} apdorojimas.
Skaiduliniai lazeriai turi nedaug privalumų, todėl jie yra tinkamiausia aliuminio pjovimo parinktis:
√Didelis-galios tankis, sutelkia energiją į labai mažą vietą, leidžiančią efektyviai pjauti net naudojant atspindinčias medžiagas, tokias kaip aliuminis.
√Greitas pjovimo greitis, didelė galia ir puiki pluoštinių lazerių spindulių kokybė leidžia greitai pjauti ir padidinti našumą.
√Minimalizuotos (HAZ) šilumos{0}}veikiamos zonos, ji gali gaminti mažiau šilumos nei kiti lazeriniai lazeriai, todėl pjūviai yra švaresni ir iškraipomi mažiau.
√Universalumas, jis gali pjauti įvairaus storio ir lydinių aliuminio.
Aliuminio pjovimo lazeriu svarstymai
Yra keletas labai svarbių veiksnių, susijusių su patikimu aliuminio medžiagų pjovimu lazeriu, todėl operatoriai visada turi atsižvelgti į šiuos aspektus:
√Pagalbinių dujų parinktis, pjaustant aliuminį dažnai pirmenybė teikiama azotui, nes jis pjauna be oksidų{0}}, o deguonis dažnai naudojamas storesnėms medžiagoms, tačiau gali susidaryti oksidacijos briauna. Azoto trūkumas yra kaina.
√Fokusavimo taškas, išmintinga išbandyti fokusavimo padėtį medžiagos paviršiaus atžvilgiu prieš pradedant masinį pjovimą, o patyręs operatorius visada bando sureguliuoti teigiamą ar neigiamą fokusavimą, kartais gali pagerinti pjovimo kokybę.
√Pjovimo greitis, norint rasti tinkamą pjovimo greičio ir galios pusiausvyrą, yra labai svarbus, nes mažas greitis gali generuoti per daug šilumos, o dideliu greičiu gali nepavykti visiškai įsiskverbti.
√Švara, operatorius visada turi įsitikinti, kad aliuminio lakštai yra švarūs ir be alyvos ar teršalų, galinčių turėti įtakos pjovimo kokybei.
√Šiluminis valdymas, periodiniai aušinimo{0}}intervalai, siekiant išvengti šilumos kaupimosi, galinčio sukelti medžiagos deformaciją.
√Krašto kokybė, operatorius turi pakoreguoti parametrus, jei pastebi tokių problemų, kaip apnašų susidarymas ar per didelis tirpimas.
Aliuminio pjovimo lazeriu kokybės problemos
Nedaug galvos skausmo lazeriu pjaustant aliuminio medžiagas dėl vamzdelių, lakštų ar plokščių nudžiūvimo, o jei suprantate šias kliūtis, tai gali padėti pasiekti optimalių rezultatų ir sumažinti metalo pjovimo išlaidas.
√Atspindėjimas – tai beveik pagrindinis iššūkis pjaustant aliuminį lazeriu, nes dėl jo taip pat gali atsirasti atgalinių atspindžių, sugadinančių mašiną. Aliuminis natūraliai atspindi didelę lazerio spindulio dalį, todėl netinkamai valdomas gali sumažinti pjovimo efektyvumą ir pažeisti lazerio sistemą. Dėl šio atspindėjimo reikia naudoti specifinius lazerio tipus ir galios lygius, kad būtų užtikrintas efektyvus pjovimas, todėl šviesolaidinis lazeris yra labai populiarus pasirinkimas.
√Šilumos laidumas, geras šilumos laidumas daro pjovimą lazeriu gana sudėtingu, nes medžiaga greitai išsklaido šilumą, todėl gali būti sunku pasiekti vietinį lydymą, reikalingą tiksliam pjūviui. Todėl dėl gero šilumos laidumo gali padidėti plyšių plotis ir galimos šilumos{1}}paveiktos zonos aplink nupjautus kraštus.
√Oksido sluoksnis, plonas oksido sluoksnis, susidarantis ant aliuminio paviršių, paprastai trukdo pjovimo lazeriu{0}}procesui, o jo lydymosi temperatūra yra aukštesnė nei paties aliuminio, todėl gali sutrikti pjūvio kokybė arba norint prasiskverbti reikia papildomos galios.
√Molekulinė struktūra, jos kalioji molekulinė struktūra kartais gali lemti prastesnę kraštų kokybę, o kraštas dažnai įtrūksta arba šiek tiek tirpsta išilgai nupjautų kraštų, todėl kai kuriems sudėtingiems projektams reikalingas tolesnis{0} apdorojimas.
Nerūdijantis plienas
Šviesolaidinis lazeris turi maždaug . 40 % didesnį energijos vartojimo efektyvumą nei CO₂ lazeris, todėl jis gali pjauti storesnę plokštę maždaug 30 % ta pačia galia, todėl pluoštinis lazeris yra populiaresnis pjaustant nerūdijančio plieno medžiagas. Deguonis gali pagerinti pjovimo pajėgumą, tačiau jis sukuria tamsų oksido sluoksnį. Pavyzdžiui, 3000 W šviesolaidinis lazeris gali iškirpti 12 mm plokštę, o su deguonies pagalba jis gali padidinti ribą iki 18 mm. Azotas gali žymiai sumažinti oksido sluoksnį, todėl jis plačiai naudojamas storoms plokštėms, kurioms keliami aukšti paviršiaus kokybės reikalavimai. Nerūdijančio plieno medžiagos pjovimo lazeriu kokybė pirmiausia priklauso nuo šešių parametrų:
√ Galios nustatymas, atsižvelgiant į nerūdijančio plieno medžiagos storį ir tipą, ir svarbu, kad lazeriu išpjauta anga būtų koaksialiai su purkštuko centru. Populiarus maitinimo variantas nurodomas taip:
1. Plona plokštė (1-3mm), 1000-2000W galia su apsauga nuo azoto, kad būtų išvengta šiluminės deformacijos
2. Vidutinė plokštė (10-25 mm), rekomenduojama 4000-6000 W galia, o šlako defektams sumažinti naudojamas deguonis
3. Extra thick plate (>50 mm): reikalinga 12 000 W + galia kartu su kelių perforavimo technologija, tuo pačiu kontroliuojant dujų slėgio stabilumą, kad būtų sumažinta kūgio padėtis.
√ Purkštuko dydis, jis nustato į pjūvį patenkančio dujų srauto formą, dujų difuzijos sritį ir dujų srauto greitį, taip paveikdamas lydalo pašalinimo ir pjovimo stabilumą. Oro srautas, patenkantis į pjūvį, yra didelis, greitis didelis, o ruošinio padėtis oro sraute yra tinkama, tuo stipresnė purškimo galimybė pašalinti išlydytą medžiagą. Kuo storesnis nerūdijantis plienas, tuo didesnis antgalis turėtų būti naudojamas, tuo didesnis proporcingas vožtuvo nustatymas ir didesnis srautas, ar galima užtikrinti slėgį ir sumažinti normalų pjūvio efektą. Skirtingo storio nerūdijančio plieno pjovimui rekomenduojamas antgalio skersmuo yra toks:
1. 1mm, φ1,0 mm
2. 2-3mm, φ1,5 mm
3. 3-5mm, φ2,0 mm
4. 5-10mm,φ 3,0 mm +
√ Pagalbinės dujos, deguonis, azotas ir oras paprastai naudojami nerūdijančio plieno lazeriu pjovimui, ir kiekvienas turi skirtingą poveikį pjovimo kokybei. Deguonis patirs egzoterminę reakciją, pridėdamas papildomos šilumos į pjovimo paviršių, o tai užtikrina lygesnį pjūvio kraštą, tačiau sukuria geltoną atspalvį. Azotas gali išlaikyti pradinę nerūdijančio plieno spalvą nuo oksidacijos, o pjaunant azotu plyšio plotis yra siauras dėl egzoterminės oksidacijos reakcijos trūkumo, todėl norint pašalinti išlydytą metalą iš apatinės plyšies, reikia didesnio azoto slėgio. Todėl azotas yra tinkamiausios pagalbinės dujos pjaustant nerūdijantį plieną. Pagalbinės dujos yra nukreipiamos koaksialiai į ruošinį kartu su lazerio spinduliu, o pagrindinis jų tikslas yra pašalinti išlydytą medžiagą iš plyšio ir užkirsti kelią nuodegų susidarymui.
√ Židinio padėčiai, skirtingo storio plokštėms ir nerūdijančio plieno rūšims reikalinga skirtinga židinio padėtis. Prieš pjaunant išmatuojamas tikrasis nulinis židinys, o pjovimo proceso parametrų bandymas ir analizė gali būti atliekami naudojant nulinį fokusavimą kaip etaloną. Neigiamas defokusavimas yra pagrindinė nerūdijančio plieno pjovimo proceso pasirinkimo kryptis. Pjaunant storas plokštes, židinys turi būti nustatytas plokštės viduje (paprastai nuo 1/3 iki 1/4 plokštės storio), kad būtų optimizuotas energijos paskirstymas.
√ Dažnio nustatymas, aukšto{0}}dažnio pjovimas (400–500 Hz) gali sumažinti šlako likučius ir pagerinti plonų plokščių ir ruošinių, kuriems keliami dideli tikslumo reikalavimai, pjovimo kokybę. Pjaunant vidutinio storio plokštes (6–10 mm), sumažinus dažnį iki 200–300 Hz, gali pagerėti pjovimo kokybė, jei nustačius 100 Hz, pjovimas nepavyks.
√ Darbo ciklas, darbo ciklas 53 % yra kritinė vertė. Jei ir toliau mažinsite darbo ciklą, apatiniame paviršiuje bus nebaigto pjovimo pėdsakų, darbo ciklas padidės iki 60%, pjūvis taps grubus ir sluoksniuotas. Impulso veikimo ciklas reiškia pluošto apšvitinimo laiko proporciją kiekviename impulse.
Anglies plienas
Angliniam plienui pjaustyti lazeriu paprastai reikalingas tam tikras galios diapazonas, plieno storis ir purkštuko skersmuo, o toliau pateikiama populiari fiksuotų parametrų sąranka, kurią pasirenka daugelis gamintojų:
√Plieno storis: 1,0-3,0 mm 1-2 Kw su antgaliu 1,0-1,5 mm
√Plieno storis: 3,0-6,0 mm 2-4 Kw su antgaliu 1,5-2,0 mm
√Plieno storis 6,0-10,0 mm,4-6 Kw su antgaliu 2,0-2,5 mm
√Didesniam plieno storiui reikia 6K+ Kw galios, o purkštuko dydis dažnai yra didesnis nei 2,5 mm.
Anglinio plieno pjovimas lazeriu
8 mm anglies plieno plokštė
Aptardami, kaip nustatyti geriausius pjovimo lazeriu proceso parametrus, paprastai turime atsižvelgti į kelis pagrindinius veiksnius, įskaitant lazerio galią, pjovimo greitį, dujų tipą, purkštuko dydį ir slėgį. Tinkamai sureguliavus šiuos parametrus, galima optimizuoti anglinio plieno plokščių pjovimo lazeriu efektą, pagerinti gamybos efektyvumą ir pjovimo kokybę. Be to, skirtingi pjovimo modeliai turės įtakos pjovimo proceso parametrų parinkimui ir koregavimui, o tai savo ruožtu turi įtakos pjovimo greičiui ir kokybei. Operatorius turi suprasti, kad eksperimentai ir optimizavimo parametrai turi būti nustatyti prieš masinį pjovimą. Tuo pačiu metu nuolat stengdamiesi ir optimizuodami galime palaipsniui kaupti patirtį ir pagerinti pjovimo tikslumą bei efektyvumą. Atlikę daugybę eksperimentų, galime gauti optimalius proceso parametrus, skirtus vidutinės-galios pluošto lazerinio pjovimo staklėms pjaustyti 8 mm storio anglinį plieną. Toliau nuodugniai išnagrinėsime 8 mm ir 3 mm anglinio plieno lazerinio pjovimo pasirinkimą ir reguliavimus.
√Lazerio tipas: pluoštinis lazeris
√Pjovimo greitis: 13mm/s
√Galia: 5Kw
√Židinio padėtis: +3.2mm
√Purkštuko dydis: 2,3 mm
√Pagalbinės dujos: deguonis
√Dujų slėgis 0,04 MPa.
√Perforacijos dažnis: 80HZ.
3 mm anglies plieno plokštė
√Lazerio tipas: pluoštinis lazeris
√Pjovimo greitis: 70mm/s
√Galia: 3Kw
√Židinio padėtis: +2mm
√Purkštuko dydis: 2,3 mm
√Pagalbinės dujos: deguonis
√Dujų slėgis 0,35 MPa.
√Perforacijos dažnis: 300HZ.
Pramonėje CO2 lazerio plyšio plotis paprastai yra apie 0,2–0,3 mm, o tai ypač tinka vidutinėms ir storoms plokštėms pjauti, taip pat priklauso nuo pjovimo lazeriu tipo ir plieno medžiagos storio. Deguonies pagalbinė priemonė padidina pjūvio plotį, bet padidina greitį, o azoto lazeriu pjovimo kraštai bus švarūs,-be šlako, o deguonies pagalbinė priemonė sukuria įdubas, kurias reikia antrinio šlifavimo.
Varis ir žalvaris
Didelis vario ir žalvario atspindėjimas, laidumas ir universalumas sukėlė unikalių iššūkių pjovimui lazeriu, o du pagrindiniai veiksniai yra atspindys ir šilumos laidumas, kurie turi įtakos pjovimo lazeriu efektyvumui ir tikslumui. Šviesolaidinis lazeris plačiai naudojamas šiems iššūkiams įveikti, o operatorius, pjaustydamas lazeriu atspindinčius metalus, tokius kaip nerūdijantis plienas, aliuminio varis ir žalvaris, turi atsižvelgti į šiuos parametrus:
√Skaiduliniam lazeriui dažniausiai rekomenduojamas bangos ilgis, 1 μm bangos ilgis, kurį gali gerai-sugerti atspindintys metalai, pvz., varis, aliuminis ir nerūdijantis plienas.
√Galia ir impulsas – labai protinga reguliuoti lazerio galią ir impulso trukmę, kad būtų optimizuotas pjovimo procesas, kad būtų išvengta per didelio karščio kaupimosi ir atspindžių. Ploniems vario lakštams gali būti efektyvus impulsinis auskarų vėrimo metodas, o tai apima laipsnišką lazerio galios didinimą per trumpus impulsus, kol medžiaga bus pradurta, išvengiant nepilnų pjūvių ir nuodegų susidarymo.
√Pagalbinės dujos, azotas ir deguonis yra paplitę lazeriu pjaunant atspindinčius metalus ir gali padėti nupūsti išlydytą medžiagą ir išvengti atspindžių.
√Fokusavimo optika labai svarbu užtikrinti, kad fokusavimo optika būtų švari ir tinkamai sureguliuota, kad būtų sumažintas atspindys ir optimizuotas pjovimo efektyvumas.
√Spindulio tiekimas, aukštos{0}}kokybiškos spindulių tiekimo sistemos su atspindinčiomis dangomis gali padėti sumažinti atspindžius.
√Prieš pradedant masinę gamybą, labai rekomenduojama sukalibruoti pjovimo parametrus, tokius kaip greitis, galia ir židinio nuotolis, kad būtų pasiekta norima pjovimo kokybė, nesukeliant pernelyg didelio atspindžio ar šilumos kaupimosi.
Apibendrinant galima pasakyti, kad valdant vario pjovimą lazeriu reikia pasirinkti tinkamą įrangą, suprasti pjovimo procesų subtilybes ir eksperimentuoti su įvairiais parametrais. Spręsdami specifinius vario ir kitų atspindinčių metalų keliamus iššūkius, galite optimizuoti visą lazerinės technologijos potencialą. Žemiau nurodyta galia, rekomenduojama skirtingo storio varinėms arba žalvario plokštėms:
1. Plonas lakštas, 0,8-1,5 mm, 1 000 W
2. Vidutinė plokštė (1,5–2,5 mm), 1 500–1 800 W
3. Vidutinės ir storos plokštės (3-6 mm), 2 000-6 000 W
Tuo tarpu labai svarbu palaikyti tinkamą vario temperatūrą. Pjovimo greitį rekomenduojama nustatyti 85-90 % didžiausio leistino greičio, tai užtikrins sklandų pjovimo procesą. Azotas yra labai rekomenduojamas, kad būtų išvengta oksidacijos ir pasiekti švaresnius kraštus, o tai ypač naudinga gerai atspindintiems metalams, tokiems kaip aliuminis, nerūdijantis plienas, žalvaris ir varis.
„Fabmann“ teikia platų įvairių metalo pjovimo paslaugų asortimentą, apimantį pjovimą lazeriu, pjovimą liepsna, pjovimą plazma, vielos pjovimą, pjovimą vandens srove ir išlyginimą naudodami kompiuterinio modeliavimo technologiją, kad sumažintų medžiagų atliekas, tuo tarpu mes taip pat teikiame antrinės gamybos paslaugas, pvz.metalo formavimas, metalo suvirinimasirmetalo paviršiaus apdorojimasir todėl galime jums teikti vieno -sustabdymo-aptarnavimo paslaugą.
- +86-21-22811110
- sales@keyiindustrial.com
- 1-asis Grindys, Nr.1440, Yan'An Kelias, Šanchajus, Kinija.11