چه عواملی عمدتاً بر تفاوت در اثرات برش مواد فلزی مختلف (مانند آلومینیوم ، مس ، فولاد ضد زنگ) تأثیر می گذارد؟

تفاوت در اثرات برش لیزر برای مواد فلزی مختلف (به عنوان مثال ، آلومینیوم ، مس ، استیل ضد زنگ) در درجه اول توسط خصوصیات فیزیکی مواد (به عنوان مثال ، بازتابی ، هدایت حرارتی) ، خواص شیمیایی (به عنوان مثال ، گرایش اکسیداسیون) و مکانیسم تعامل بین لیزر و ماده تعیین می شود. در زیر یک تجزیه و تحلیل دقیق از عوامل مؤثر در هسته وجود دارد:

1. بازتاب مواد به لیزر

برش لیزر به جذب مواد لیزر ، جایی کهبازتابمستقیماً بر مصرف انرژی تأثیر می گذارد. لیزرهای فیبر (طول موج 1070 نانومتر) جریان اصلی هستند ، اما فلزات مختلف تفاوت بازتاب قابل توجهی را در این طول موج نشان می دهند:

The Role of Tempering Process in the Manufacturing of Laser Cutting Machines

آلومینیوم/مس: با بازتاب به اندازه 80 ٪ -95 ٪ (82 ~ آلومینیوم ، مس 95 ٪ مس) ، بیشتر انرژی لیزر منعکس شده و از دست می رود. قدرت بالاتر (به عنوان مثال ، بیشتر از یا مساوی 6000W) یا فرآیندهای ویژه (به عنوان مثال ، پیش گرم شدن) برای تقویت جذب مورد نیاز است. قدرت کافی ممکن است به "عدم شروع برش" یا "نفوذ ناکافی" منجر شود.

فولاد ضد زنگ: بازتاب 30 ٪ -40 ~ (بدون لایه اکسید) است و امکان جذب انرژی کارآمد را فراهم می کند. حتی سیستم های کم مصرف (به عنوان مثال ، 1500W) می توانند ورق های نازک را به طور پایدار برش دهند (کمتر از یا برابر 8 میلی متر).

2. هدایت حرارتی مواد

هدایت حرارتی تعیین می کند که چگونه گرما در مواد گسترش می یابد و بر تشکیل استخر مذاب و راندمان برش تأثیر می گذارد:

آلومینیوم/مس: هدایت حرارتی بالا (آلومینیوم ~ 237W/M · K ، مس 401W/M · K) باعث انتشار سریع گرما می شود و تمرکز انرژی در طول مسیر برش را سخت می کند. راه حل ها شامل می شوندافزایش قدرت(برای جبران کاهش گرما) یاتسریع در سرعت برش(برای کاهش زمان انتشار گرما). به عنوان مثال ، برش آلومینیوم 2 میلی متر با یک سیستم 6000W به سرعت تا 5 متر در دقیقه دست می یابد ، در حالی که همان ضخامت فولاد ضد زنگ فقط به 3 متر در دقیقه نیاز دارد.

فولاد ضد زنگ: هدایت حرارتی کم (16-20 w/m · K) گرما را بومی سازی می کند و استخر مذاب را تثبیت می کند. این امر باعث می شود که برای برش صفحه متوسط و ضخیم (کمتر از یا برابر با 12 میلی متر) با قدرت متوسط (به عنوان مثال ، 3000W) مناسب باشد.

3. ذوب مواد و نقاط جوش

نقاط ذوب انرژی مورد نیاز برای ذوب شدن مواد را تعیین می کنند ، در حالی که نقاط جوش بر تبخیر تأثیر می گذارند (که نیاز به انرژی اضافی دارد):

الومینیوم: ذوب شده در 660 درجه (پایین) اما در 2467 درجه (بالا) جوش می یابد. برش در درجه اول شامل ذوب شدن (نه تبخیر) است ، و به گاز کمک (به عنوان مثال ، نیتروژن) نیاز دارد تا سرباره مذاب را از بین ببرد. فشار کافی گاز ممکن است باعث چسبندگی سرباره و برس شود.

مس: ذوب شده در 1085 درجه (بالاتر) و جوش در 2562 درجه (بالا). برای ذوب آن ، قدرت بالاتر (بیشتر از یا برابر با 6000W) مورد نیاز است و استخر مذاب چسبناک اغلب منجر به نقص "چسبندگی" می شود.

فولاد ضد زنگ: ذوب شده در 1500 درجه (بالا) اما در 2750 پوند (بسیار بالاتر) جوش می یابد. برش در درجه اول شامل ذوب شدن است. با استفاده از اکسیژن به عنوان کمک گاز ، گرمای اکسیداسیون را آزاد می کند (کمک به 30 ٪ -50 ٪ از انرژی برش) ، کاهش قدرت لیزر مورد نیاز (به عنوان مثال ، برش اکسیژن 3000W از فولاد ضد زنگ 10 میلی متر از برش نیتروژن 6000 وات کارآمدتر است).

4. گرایش اکسیداسیون مواد

گرایش اکسیداسیون بر انتخاب گاز و کیفیت برش تأثیر می گذارد:

فولاد ضد زنگ: با اکسیژن برای تشکیل اکسید آهن واکنش نشان می دهد (Fe₃O₄) ، گرمای آزاد می شود که باعث افزایش سرعت برش می شود (به عنوان مثال ، برش اکسیژن 3000W از جنس استنلس استیل 8 میلی متر دو برابر سریعتر از برش نیتروژن است). با این حال ، اکسیداسیون ممکن است لبه برش را کمی تغییر رنگ دهد (نیاز به پس از کاشت).

آلومینیوم/مس: اکسیداسیون درجه حرارت بالا فیلمهای اکسید نسوز را تشکیل می دهد (به عنوان مثال ، Al₂o₃ با نقطه ذوب 2050 درجه ، CUO با نقطه ذوب 1326 درجه) ، که مانع از جذب انرژی لیزر می شود.گازهای بی اثر (نیتروژن/آرگون)بنابراین برای جلوگیری از تشکیل اکسید و منفجر شدن سرباره مذاب لازم است.

5. سازگاری با گازهای کمک کننده

نوع (اکسیژن ، نیتروژن ، هوا) و فشار گازهای کمک به طور مستقیم بر عملکرد برش تأثیر می گذارد:

مادی	گاز توصیه شده	مکانیزم
فولاد ضد زنگ	اکسیژن (ترجیحی)	اکسیداسیون گرما را برای افزایش کارآیی آزاد می کند. لبه های برش ممکن است کمی اکسیده شوند (مناسب برای قطعات غیر دقیق).
	نیتروژن	بدون اکسیداسیون ، و در نتیجه لبه های روشن و تمیز (ایده آل برای قطعات دقیق مانند ماشین آلات پزشکی یا غذایی).
آلیاژهای آلومینیوم/آلومینیوم	نیتروژن/آرگون	از تشکیل فیلم اکسید جلوگیری می کند و سرباره مذاب چسبناک را از بین می برد (فشار بالاتر: 2. {1}} - 3. {3}} mpa مورد نیاز است).
آلیاژهای مس/مس	نیتروژن (فشار بالا)	استخر مذاب و چسبناک مس نیاز به فشار بالا (بیشتر از یا مساوی با 3 دارد. {{2} mpa) گاز برای از بین بردن سرباره. قدرت بالا (بیشتر از یا برابر با 6000W) ضروری است.

6. مقایسه عملکرد برش معمولی (لیزر فیبر 6000W)

مادی	ضخامت (میلی متر)	سرعت برش (m/min)	کیفیت برش (برس/تغییر رنگ)	برنامه های توصیه شده
فولاد ضد زنگ (304)	10	0.8–1.2	اکسیداسیون اندک با اکسیژن ؛ بدون اکسیداسیون با نیتروژن	ساختارهای مکانیکی ، کشتی های فشار
آلومینیوم (5052)	8	1.5–2.0	بدون اکسیداسیون ، آستانه های جزئی احتمالی (فشار گاز را تنظیم کنید)	پوست خودرو ، اجزای هوافضا
مس خالص (T2)	5	0.3–0.5	بدون اکسیداسیون ، چسبندگی سرباره (فشار زیاد مورد نیاز)	اتوبوس های برقی ، قطعات مبدل حرارتی

خلاصه

تفاوت در اثرات برش برای آلومینیوم ، مس و فولاد ضد زنگ ازمواد فیزیکی/شیمیایی مواد و سازگاری آنها با انرژی لیزر و کمک به گازهابشر تنظیمات عملی (به عنوان مثال ، قدرت ، سرعت ، فشار گاز) بسیار مهم است:

آلومینیوم/مس با بازتاب بالا نیاز به قدرت بالا + گاز بی اثر + برداشتن سرباره فشار بالا دارد.

فولاد ضد زنگ می تواند اکسیداسیون اکسیژن را برای بهره وری انرژی یا نیتروژن برای کاهش دقیق بدون اکسید اهرم کند.

درک این عوامل بهینه سازی فرآیند هدفمند را برای بهبود کارایی و کیفیت امکان پذیر می کند.

-----------------

ادم بی نظیر