Laserschneidmaschinen werden aufgrund ihrer hohen Schnittqualität und hohen Schneideffizienz häufig im Unterrichts-, Militär- und Industriebereich eingesetzt. Die Laserschneidmaschine kann Metall und Nichtmetall schneiden, und die Superenergie-Laserschneidmaschine von Han wird hauptsächlich zum Schneiden von Metallmaterialien verwendet. Was ist also das Prinzip der Laserschneidmaschine?
Prinzip der Laserschneidmaschine - Einführung
Die Technologie der Laserschneidmaschinen nutzt die Energie, die freigesetzt wird, wenn der Laserstrahl auf die Oberfläche der Metallplatte trifft. Die Metallplatte schmilzt und die Schlacke wird durch Gas weggeblasen. Da die Laserleistung so konzentriert ist, wird nur eine geringe Wärmemenge auf andere Teile der Metallplatte übertragen, was zu einer geringen oder keiner Verformung führt. Komplex geformte Rohlinge können mit dem Laser sehr genau geschnitten werden, und die geschnittenen Rohlinge müssen nicht weiter bearbeitet werden.
Die Laserquelle verwendet im Allgemeinen einen Kohlendioxid-Laserstrahl mit einer Arbeitsleistung von 500–5000 Watt. Diese Leistungsstufe ist niedriger als die Anforderungen vieler elektrischer Haushaltsheizungen. Der Laserstrahl wird durch eine Linse und einen Reflektor auf einen kleinen Bereich fokussiert. Die hohe Energiekonzentration bewirkt eine schnelle lokale Erwärmung, um die Metallplatte zu schmelzen.
Edelstahl unter 16 mm kann mit Laserschneidgeräten geschnitten werden, und Edelstahl mit einer Dicke von 8-10 mm kann durch Zugabe von Sauerstoff zum Laserstrahl geschnitten werden, aber nach dem Sauerstoffschneiden bildet sich auf der Schnittfläche ein dünner Oxidfilm. Die maximale Schneiddicke kann auf 16 mm erhöht werden, aber der Maßfehler der Schneidteile ist groß.
Als High-Tech-Lasertechnologie hat es seit seiner Gründung Laserprodukte entwickelt, die für verschiedene Branchen entsprechend den unterschiedlichen sozialen Bedürfnissen geeignet sind, wie Laserdrucker, Laserschönheitsmaschinen, Lasermarkierungs-CNC-Laserschneidmaschinen, Laserschneidmaschinen und andere Produkte . Aufgrund des späten Starts der heimischen Laserindustrie hinkt sie in der technologischen Forschung und Entwicklung einigen entwickelten Ländern hinterher. Gegenwärtig stellen inländische Hersteller von Laserprodukten Laserprodukte her. Einige wichtige Ersatzteile wie Laserröhren, Antriebsmotoren, Galvanometer und Fokussierlinsen werden immer noch importiert. Dies hat zu einem Anstieg der Kosten und einer erhöhten Belastung der Verbraucher geführt.
In den letzten Jahren haben sich mit dem Fortschritt der inländischen Lasertechnologie die Forschung und Entwicklung sowie die Produktion der kompletten Maschine und einiger Teile allmählich den ausländischen fortschrittlichen Produkten angenähert. In einigen Aspekten ist es sogar besser als ausländische Produkte. Neben den Vorteilen von Jaeger dominiert es immer noch den heimischen Markt. In Bezug auf Präzisionsverarbeitung und -ausrüstung, Stabilität und Ausdauer haben ausländische fortschrittliche Produkte jedoch immer noch absolute Vorteile.
Prinzip der Laserschneidmaschine - Prinzip.
In der Laserschneidmaschine ist die Hauptarbeit das Laserrohr, daher ist es notwendig, dass wir das Laserrohr verstehen.
Wir alle kennen die Bedeutung von Laserröhren in Lasergeräten. Lassen Sie uns die gängigsten Laserröhren verwenden, um zu beurteilen. CO2-Laserröhre.
Die Zusammensetzung der Laserröhre besteht aus Hartglas, daher ist es ein zerbrechliches und sprödes Material. Um die CO2-Laserröhre zu verstehen, müssen wir zuerst die Struktur der Laserröhre verstehen. Kohlendioxidlaser wie dieser verwenden eine geschichtete Hülsenstruktur, und die innerste Schicht ist eine Entladungsröhre. Der Durchmesser der Entladungsröhre des CO2-Lasers ist jedoch dicker als die Laserröhre selbst. Die Dicke der Entladungsröhre ist proportional zu der Beugungsreaktion, die durch die Größe des Lichtflecks verursacht wird, und die Länge der Entladungsröhre steht auch in Beziehung zu der Ausgangsleistung der Entladungsröhre. Der Maßstab der Stichprobe.
Während des Betriebs der Laserschneidmaschine erzeugt die Laserröhre eine große Wärmemenge, die den normalen Betrieb der Schneidmaschine beeinträchtigt. Daher wird ein Wasserkühler in einem speziellen Bereich benötigt, um die Laserröhre zu kühlen, um sicherzustellen, dass die Laserschneidmaschine normal bei einer konstanten Temperatur arbeiten kann. Der 200-W-Laser kann CW-6200 verwenden, und die Kühlleistung beträgt 5,5 KW. Der 650-W-Laser verwendet CW-7800 und die Kühlleistung kann 23 kW erreichen.
Prinzip der Laserschneidmaschine - Schnitteigenschaften.
Vorteile des Laserschneidens:.
Vorteil 1 - hohe Effizienz.
Aufgrund der Übertragungseigenschaften des Lasers ist die Laserschneidmaschine im Allgemeinen mit mehreren Arbeitstischen mit numerischer Steuerung ausgestattet, und der gesamte Schneidprozess kann vollständig digital gesteuert werden. Während des Betriebs kann es nur durch Ändern des NC-Programms auf das Schneiden von Teilen mit unterschiedlichen Formen angewendet werden, wodurch sowohl zweidimensionales Schneiden als auch dreidimensionales Schneiden realisiert werden können.
Vorteil 2 - schnell.
1200 W Laserschneiden von 2 mm dicker kohlenstoffarmer Stahlplatte, Schnittgeschwindigkeit bis zu 600 cm/min. Die Schnittgeschwindigkeit von 5 mm dicken Polypropylenharzplatten kann 1200 cm/min erreichen. Das Einspannen und Fixieren des Materials entfällt beim Laserschneiden.
Vorteil 3 - gute Schnittqualität.
1: Der Laserschneidschlitz ist dünn und schmal, beide Seiten des Schlitzes sind parallel und senkrecht zur Schnittfläche, und die Maßgenauigkeit des geschnittenen Teils kann erreicht werden± 0,05mm.
2： Die Schnittfläche ist glatt und schön, und die Oberflächenrauheit beträgt nur einige zehn Mikrometer. Sogar das Laserschneiden kann als letzter Prozess verwendet werden, und Teile können ohne Bearbeitung direkt verwendet werden.
3： Nachdem das Material mit dem Laser geschnitten wurde, ist die Breite der Wärmeeinflusszone sehr gering, und die Leistung des Materials in der Nähe des Schlitzes ist nahezu unbeeinflusst, und die Werkstückverformung ist gering, die Schnittgenauigkeit ist hoch, die Geometrieform des Schlitz ist gut, und die Querschnittsform des Schlitzes ist relativ glatt. Regelmäßiges Rechteck. Ein Vergleich der Verfahren Laserschneiden, Autogenschneiden und Plasmaschneiden ist in Tabelle 1 dargestellt. Das Schneidmaterial ist eine 6,2 mm dicke kohlenstoffarme Stahlplatte.
Vorteil IV - berührungsloses Schneiden.
Beim Laserschneiden gibt es keinen direkten Kontakt zwischen Schweißbrenner und Werkstück und es gibt keinen Werkzeugverschleiß. Um Teile mit unterschiedlichen Formen zu bearbeiten, muss nicht das „Werkzeug“ geändert werden, sondern nur die Ausgangsparameter des Lasers. Der Laserschneidprozess hat ein geringes Rauschen, geringe Vibrationen und eine geringe Verschmutzung.
Vorteil 5 - Viele Materialien können geschnitten werden.
Im Vergleich zum Autogen- und Plasmaschneiden weist das Laserschneiden viele Arten von Materialien auf, darunter Metall, Nichtmetall, Metallmatrix und nichtmetallische Matrixverbundwerkstoffe, Leder, Holz und Fasern usw.
Prinzip der Laserschneidmaschine - Schneidverfahren.
Benutzerdefinierter Schnitt.
Das bedeutet, dass die Entfernung des behandelten Materials hauptsächlich durch Verdampfen des Materials erfolgt.
Während des Verdampfungsschneidprozesses steigt die Temperatur der Werkstückoberfläche unter der Einwirkung des fokussierten Laserstrahls schnell auf die Verdampfungstemperatur, eine Vielzahl von Materialien verdampft und der entstehende Hochdruckdampf wird mit Überschallgeschwindigkeit nach außen gesprüht. Gleichzeitig wird im Lasereinwirkungsbereich ein "Loch" gebildet, und der Laserstrahl wird viele Male im Loch reflektiert, so dass die Absorption des Materials durch den Laser schnell zunimmt.
Bei der Hochdruck-Dampfinjektion mit hoher Geschwindigkeit wird gleichzeitig die im Schlitz befindliche Schmelze vom Schlitz weggeblasen, bis das Werkstück abgetrennt ist. Das intrinsische Verdampfungsschneiden erfolgt hauptsächlich durch Verdampfen des Materials, daher ist die Anforderung an die Leistungsdichte sehr hoch, die in der Regel mehr als 108 Watt pro Quadratzentimeter erreichen sollte.
Verdampfungsschneiden ist eine gängige Methode zum Laserschneiden einiger Materialien mit niedrigem Zündpunkt (wie Holz, Kohlenstoff und einige Kunststoffe) und feuerfesten Materialien (wie Keramik). Auch beim Schneiden von Materialien mit gepulsten Lasern kommt häufig das Verdampfungsschneiden zum Einsatz.
II Reaktionsschmelzen Schneiden
Wenn beim Schmelzschneiden der Hilfsluftstrom nicht nur das geschmolzene Material in der Schneidnaht wegbläst, sondern auch mit dem Werkstück reagieren kann, um die Wärme zu verändern, um dem Schneidprozess eine weitere Wärmequelle hinzuzufügen, wird ein solches Schneiden als reaktiv bezeichnet Schmelzschneiden. Im Allgemeinen ist das Gas, das mit dem Werkstück reagieren kann, Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gemisch.
Wenn die Oberflächentemperatur des Werkstücks die Zündpunkttemperatur erreicht, tritt eine starke exotherme Verbrennungsreaktion auf, die die Fähigkeit des Laserschneidens erheblich verbessern kann. Bei kohlenstoffarmem Stahl und Edelstahl beträgt die durch die exotherme Verbrennungsreaktion bereitgestellte Energie 60 %. Bei aktiven Metallen wie Titan beträgt die durch Verbrennung bereitgestellte Energie etwa 90 %.
Daher erfordert das reaktive Schmelzschneiden im Vergleich zum Laserverdampfungsschneiden und allgemeinen Schmelzschneiden eine geringere Laserleistungsdichte, die nur 1/20 der des Verdampfungsschneidens und 1/2 der des Schmelzschneidens beträgt. Beim reaktiven Schmelzen und Schneiden verursacht die interne Verbrennungsreaktion jedoch einige chemische Veränderungen auf der Oberfläche des Materials, die die Leistung des Werkstücks beeinträchtigen.
Ⅲ Schmelzschneiden
Wird beim Laserschneiden ein zum Laserstrahl koaxiales Hilfsblassystem hinzugefügt, so ist der Abtrag von Schmelzen im Schneidprozess nicht nur von der Materialverdampfung selbst, sondern vor allem von der Blaswirkung hoch abhängig -Geschwindigkeits-Hilfsluftstrom, um geschmolzene Substanzen kontinuierlich von der Schnittnaht wegzublasen, ein solcher Schneidvorgang wird Schmelzschneiden genannt.
Beim Schmelzen und Schneiden muss die Werkstücktemperatur nicht mehr über die Verdampfungstemperatur aufgeheizt werden, wodurch die erforderliche Laserleistungsdichte stark reduziert werden kann. Entsprechend dem latenten Wärmeverhältnis von Materialschmelzen und Verdampfen beträgt die zum Schmelzen und Schneiden benötigte Laserleistung nur 1/10 derjenigen des Verdampfungsschneidverfahrens.
Ⅳ Laserritzen
Dieses Verfahren wird hauptsächlich verwendet für: Halbleitermaterialien; Ein Laserstrahl mit hoher Leistungsdichte wird verwendet, um eine flache Rille auf der Oberfläche des Werkstücks aus Halbleitermaterial zu zeichnen. Da diese Rille die Bindungskraft des Halbleitermaterials schwächt, kann sie durch mechanische oder Vibrationsverfahren gebrochen werden. Die Qualität des Laserritzens wird anhand der Größe der Oberflächenrückstände und der Wärmeeinflusszone gemessen.
Ⅴ Kaltschneiden
Dies ist ein neues Verarbeitungsverfahren, das in den letzten Jahren mit dem Aufkommen von Hochleistungs-Excimer-Lasern im ultravioletten Band vorgeschlagen wurde. Ihr Grundprinzip: Die Energie ultravioletter Photonen ähnelt der Bindungsenergie vieler organischer Materialien. Verwenden Sie solche hochenergetischen Photonen, um die Bindung von organischen Materialien zu treffen und sie aufzubrechen. Um den Zweck des Schneidens zu erreichen. Diese neue Technologie hat breite Anwendungsperspektiven, insbesondere in der Elektronikindustrie.
Ⅵ Thermisches Spannungsschneiden
Unter der Erwärmung durch Laserstrahlen neigen spröde Materialien dazu, große Spannungen auf ihrer Oberfläche zu erzeugen, was zu einem Bruch durch die durch den Laser erhitzten Spannungspunkte auf saubere und schnelle Weise führen kann. Ein solches Schneidverfahren wird Laser-Thermospannungsschneiden genannt. Der Mechanismus des thermischen Spannungsschneidens besteht darin, dass der Laserstrahl einen bestimmten Bereich aus sprödem Material erhitzt, um einen offensichtlichen Temperaturgradienten zu erzeugen.
Die Ausdehnung tritt auf, wenn die Oberflächentemperatur des Werkstücks hoch ist, während die niedrigere Temperatur der inneren Schicht des Werkstücks die Ausdehnung behindert, was zu einer Zugspannung auf der Oberfläche des Werkstücks und einer radialen Extrusionsspannung auf der inneren Schicht führt. Wenn diese beiden Spannungen die Bruchfestigkeit des Werkstücks selbst überschreiten. Auf dem Werkstück treten Risse auf. Lassen Sie das Werkstück entlang des Risses brechen. Die Geschwindigkeit des thermischen Spannungsschneidens beträgt m/s. Diese Schneidmethode eignet sich zum Schneiden von Glas, Keramik und anderen Materialien.
Zusammenfassung: Die Laserschneidmaschine ist eine Schneidtechnologie, die Lasereigenschaften und Linsenfokussierung nutzt, um Energie zu konzentrieren, um die Materialoberfläche zu schmelzen oder zu verdampfen. Es kann die Vorteile einer guten Schnittqualität, hoher Geschwindigkeit, mehrerer Schneidmaterialien, hoher Effizienz und so weiter erzielen.