لیزر برای اولین بار در دهه 1970 برای برش استفاده شد. هنگامی که یک پرتو لیزر متمرکز به قطعه کار برخورد می کند، ناحیه تحت تابش به شدت گرم می شود تا مواد ذوب یا تبخیر شوند. هنگامی که پرتو لیزر به قطعه کار نفوذ می کند، فرآیند برش آغاز می شود: پرتو لیزر در امتداد کانتور حرکت می کند در حالی که مواد را ذوب می کند. و این برش لیزری است!
پارامترهای فرآیند فناوری برش لیزری
تکنولوژی برش لیزری باید برای همه آشنا باشد. فناوری برش لیزری یک روش پردازشی است که از یک پرتو لیزر با چگالی{{1} بالا برای برش دقیق مواد استفاده میکند. این به طور گسترده در پردازش مواد فلزی و غیرفلزی- استفاده می شود. رایج ترین تجهیزات برش لیزری دستگاه های برش لیزری هستند.
پارامترهای اصلی فرآیند برش لیزری شامل توان لیزر برش، سرعت برش، ضخامت برش و جریان گاز است. عوامل دیگری مانند کیفیت پرتو لیزر، فاصله کانونی لنز، فوکوس و نازل نیز تأثیر زیادی بر برش لیزر دارند.
1. قدرت لیزر
توان لیزر یکی از مهمترین پارامترهای دستگاه برش لیزر است. هر چه قدرت بیشتر باشد سرعت برش بیشتر و ضخامت برش بیشتر می شود. به طور کلی، قدرت لیزر، قدرت لیزر است.
در مورد خواص مواد، اگر بازتاب سطحی ماده بالا باشد، در آن صورت زمانی که لیزر به سطح ماده تابش میکند، انرژی بیشتری به جای جذب شدن توسط ماده برای برش، بازتاب میشود. بنابراین، برای اطمینان از انرژی کافی برای برش، باید قدرت لیزر را افزایش داد. به طور مشابه، اگر رسانایی حرارتی مواد خوب باشد، گرمای تولید شده توسط تابش لیزر به سرعت در داخل ماده هدایت میشود و افزایش دمای ناحیه برش تا سطح کافی برای برش را دشوار میکند. در این زمان، برای بهبود راندمان برش، قدرت لیزر نیز باید افزایش یابد. علاوه بر این، برش مواد با نقطه ذوب بالا نیز به قدرت لیزر و چگالی توان بیشتری نیاز دارد. زیرا مواد با نقطه ذوب بالا به انرژی بیشتری نیاز دارند تا ذوب یا تبخیر شوند تا به هدف برش برسند.
2. سرعت برش
تحت شرایط قدرت خاص، زمانی که ضخامت صفحه افزایش مییابد، پرتو لیزر برای تکمیل برش باید به لایههای مواد عمیقتر نفوذ کند. مطالعات نشان داده اند که رابطه بین سرعت برش و زبری سطح برش یک رابطه خطی ساده نیست، بلکه یک روند تغییر U{1}}شکل را ارائه می دهد. این بدان معنی است که برای مواد با ضخامت های مختلف صفحه و شرایط فشار گاز برش متفاوت، یک نقطه سرعت برش بهینه وجود دارد. هنگام برش با این سرعت، مقدار زبری سطح برش را می توان به حداقل رساند، یعنی برش صاف ترین است. به طور کلی، هرچه سرعت برش بیشتر باشد، قدرت مورد نیاز بیشتر است.
سرعت برش به طولی که دستگاه برش لیزری می تواند در دقیقه برش دهد اشاره دارد. هرچه سرعت بیشتر باشد راندمان بالاتر است. سرعت برش دستگاه برش لیزر مربوط به نوع، ضخامت، سختی و ... مواد است و همچنین تحت تاثیر قدرت لیزر و قطر لکه است.
3. ضخامت برش
ضخامت برش به ضخامت ماده ای که دستگاه برش لیزری می تواند برش دهد اشاره دارد. عوامل موثر بر ضخامت برش عبارتند از:
قدرت تجهیزات: هر چه قدرت تجهیزات بیشتر باشد، ضخامت قابل برش بیشتر است.
نوع مواد: مواد مختلف دارای سختی، چگالی و چقرمگی متفاوتی هستند که بر ضخامت برش تاثیر می گذارد.
تکنولوژی برش: تکنولوژی های مختلف برش (مانند لیزر، جت آب، پلاسما) دارای حداکثر ضخامت برش متفاوتی هستند.
پارامترهای فرآیند برش: مانند سرعت برش، فشار گاز و غیره نیز بر ضخامت برش تاثیر خواهند داشت.
4. فشار گاز
در طول فرآیند برش ذوب، اشعه لیزر مواد را تا دمای ذوب گرم می کند و گاز دمیده شده در این زمان نقش دمیدن فلز مایع را ایفا می کند و در نتیجه برش ایجاد می کند. فشار گاز باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا به طور موثر فلز مذاب را حذف کند و از تداوم برش و شفافیت برش اطمینان حاصل کند. سرعت جریان گاز نیز به شکل نازل مربوط می شود. اشکال مختلف نازل اثرات متفاوتی بر توزیع و مشخصات جریان گاز دارند، بنابراین نرخ جریان گاز قابل اجرا نیز متفاوت خواهد بود. هنگام انتخاب نازل و تنظیم نرخ جریان گاز، باید مطابق با الزامات خاص برش و خواص مواد مطابقت و بهینه سازی شود.
5. پرتو
خروجی حالت پرتو توسط لیزر برای اثر برش بسیار مهم است. مطالعات تجربی نشان داده است که عرض برش تقریباً برابر با قطر لکه لیزر در حین برش بدون کمک -اکسیژن- است. اندازه نقطه متناسب با فاصله کانونی لنز فوکوس است، یعنی هر چه فاصله کانونی بیشتر باشد، نقطه بزرگتر است. هرچه فاصله کانونی کمتر باشد، نقطه کوچکتر است. با این حال، اگرچه یک لنز با فاصله کانونی کوتاه میتواند نقطه کوچکتری به دست آورد، اما عمق کانونی آن نیز بر همین اساس کاهش مییابد. هر چه عمق کانونی کمتر باشد، فاصله مورد نیاز از سطح قطعه کار تا لنز سختتر است. میزان تمرکززدایی تاثیر بیشتری بر سرعت برش و عمق برش دارد و باید در طول فرآیند برش بدون تغییر باقی بماند. به طور کلی، مقدار فوکوس زدایی از یک مقدار منفی استفاده می کند، یعنی موقعیت کانونی در نقطه ای زیر سطح صفحه برش قرار می گیرد.
6. نازل
نازل جزء مهمی است که بر کیفیت و کارایی برش لیزری تأثیر می گذارد. برش لیزری معمولاً از یک نازل کواکسیال (جریان هوا و محور نوری متمرکز) استفاده می کند و قطر خروجی نازل باید با توجه به ضخامت مواد برش انتخاب شود. علاوه بر این، فاصله نازل تا سطح قطعه کار نیز تأثیر زیادی بر کیفیت برش دارد. به منظور اطمینان از پایداری فرآیند برش، این فاصله باید بدون تغییر باقی بماند.
استاندارد ارزیابی کیفیت برش لیزری
کاربرد لیزر در برش مواد فلزی در حال حاضر به خوبی شناخته شده است، اما بسیاری از مردم نمی دانند که چگونه در مورد کیفیت پردازش هنگام استفاده از دستگاه های برش لیزر قضاوت کنند. در واقع، کیفیت برش معمولاً از منظر زبری سطح انتهایی، فرزهای پایین و عرض شکاف ارزیابی می شود.
1. پایان دادن به زبری صورت
هنگامی که لیزر مواد را برش می دهد، تحت تأثیر جریان هوا و سرعت تغذیه قرار می گیرد و صفحه انتهایی خطوط عمودی (یا مایل) را تشکیل می دهد. هرچه خطوط عمیق تر باشد، صورت انتهایی خشن تر و خطوط کم عمق تر، صفحه انتهایی صاف تر است. زبری نه تنها بر ظاهر لبه تأثیر می گذارد، بلکه بر ویژگی های اصطکاک نیز تأثیر می گذارد. بنابراین، هر چه زبری کمتر باشد، کیفیت برش بالاتر است. با تنظیم پارامترهایی مانند توان لیزر، سرعت تغذیه، فاصله کانونی، نوع گاز کمکی و فشار هوا، زبری صفحه انتهایی را می توان به طور مداوم بهینه کرد.
2. فرز پایین
اصل برش لیزری فلز این است که فلز را فوراً از طریق انرژی بالای لیزر تبخیر می کند و سرباره روی سطح قطعه کار را از طریق گاز کمکی دور می کند. با این حال، در فرآیند پردازش واقعی، عواملی مانند ضخامت مواد، فشار هوا ناکافی و سرعت تغذیه نامناسب باعث میشود که مقداری سرباره پس از سرد شدن، سوراخهایی ایجاد کند و در کف قطعه کار آویزان شود. در این زمان، نیاز به کار اضافی تخلیه است که ساعات کار اضافی را مصرف می کند. فرز و سرباره در پایین قطعه کار معیار بسیار مهمی برای قضاوت در مورد کیفیت برش است.
3. برش عرض درز
عرض درز برش بازتابی از دقت پردازش است. معمولاً بر کیفیت برش تأثیر نمی گذارد. عرض درز برش تنها زمانی به یک شاخص مهم تبدیل می شود که یک خط یا الگوی خاص در داخل قطعه کار تشکیل شود. عرض درز برش حداقل قطر داخلی کانتور را تعیین می کند. هرچه عرض درز برش کوچکتر باشد، کانتور دقیق تر و قطر سوراخ کوچکتر می شود. این نیز یکی از مزایای مهم برش لیزری جایگزین برش پلاسما است.
استراتژی بهبود کاربرد فناوری برش لیزری
در کاربرد واقعی فناوری برش لیزر، بهبود راندمان برش، بهبود کیفیت برش و کاهش هزینه های برش یکی از مواردی است که ما اغلب باید در نظر بگیریم. برای بهبود فناوری برش لیزر برای بهبود راندمان تولید، کیفیت برش و کاهش هزینه ها، می توان از جنبه های زیر شروع کرد:
1. با پیشرفت فناوری لیزر، استفاده از لیزرهای با قدرت بالاتر می تواند سرعت برش را به طور قابل توجهی افزایش دهد، در حالی که گرما{1}}ناحیه تحت تأثیر و تغییر شکل مواد را کاهش می دهد، و برش را کارآمدتر و با کیفیت تر می کند، به ویژه برای برش مواد ضخیم تر.
2. پارامترهایی مانند قدرت لیزر، سرعت برش، نوع و فشار گاز کمکی و فاصله بین نازل و مواد را به طور معقول تنظیم کنید و تنظیمات دقیق را با توجه به مواد خاص و الزامات برش انجام دهید. از طریق آزمایش های متعدد، ترکیب پارامترهای بهینه را برای بهبود کارایی و کیفیت برش پیدا کنید.
3. از طریق سیستم فوکوس خودکار، موقعیت فوکوس لیزر به طور خودکار با توجه به ضخامت و نوع مواد تنظیم می شود تا از دقت برش اطمینان حاصل شود.
4. با انتقال سریع سر برش به نقطه شروع برش بعدی، زمان غیر برش-را کاهش دهید و کارایی کلی عملیات را بهبود بخشید.
5. به طور خودکار لبه و زاویه شیب مواد را شناسایی کنید، مسیر برش را به طور خودکار تنظیم کنید، و ضایعات مواد و زمان پیش پردازش را کاهش دهید.
6. از نرم افزار تودرتو برای برش شبیه سازی شده، برنامه ریزی ساده ترین مسیر برش، کاهش ضربات خالی، و بهبود استفاده از مواد و سرعت برش استفاده کنید.
7. دستگاه برش لیزری را به طور مرتب نگهداری و سرویس کنید، مانند تعویض قطعات فرسوده، تمیز کردن اجزای نوری، تجهیزات کالیبره کردن، و غیره، برای اطمینان از عملکرد پایدار طولانی مدت تجهیزات و حفظ عملکرد بهینه برش.
8. محیط کار دستگاه برش لیزر را تمیز، با دمای مناسب و رطوبت متوسط نگه دارید تا از تأثیر گرد و غبار و رطوبت بیش از حد بر تجهیزات و اثر برش جلوگیری شود.
9. از سیستمها و نرمافزارهای کنترلی پیشرفتهتر برای بهبود دقت کنترل و سرعت پاسخ و پشتیبانی از کارهای برش پیچیدهتر استفاده کنید.
10. توجه به پیشرفت های جدید در فناوری لیزر مانند منابع لیزری کارآمدتر، سیستم های نوری پیشرفته تر، الگوریتم های نرم افزاری هوشمند و غیره را برای بهبود مستمر قابلیت های برش ادامه دهید.
اگر می خواهید در مورد برش لیزر بیشتر بدانید یا می خواهید بهترین دستگاه برش لیزر را برای خود بخرید، لطفاً در وب سایت ما پیام بگذارید و مستقیماً به ما ایمیل بزنید!
تماس با ما: