Ορισμός
Λέιζερ κοπή είναι μια μέθοδος θερμικής κοπής που χρησιμοποιεί μια εστιασμένη δέσμη λέιζερ υψηλής πυκνότητας για την ακτινοβολία του προς κοπή υλικού, με αποτέλεσμα το υλικό να θερμαίνεται γρήγορα και να φτάσει στο σημείο ανάφλεξης και στη συνέχεια να λιώσει, να αποκόψει, να εξατμιστεί και να εξατμιστεί για να σχηματίσει οπές. Καθώς η δοκός κινείται κατά μήκος του υλικού, οι τρύπες μεγαλώνουν για να σχηματίσουν στενότερες σχισμές και ταυτόχρονα, το λιωμένο υλικό διοχετεύεται από το αέριο εργασίας υψηλής πίεσης για να ολοκληρώσει μια ομαλή και καθαρή κοπή.
Αρχή
Το λέιζερ χρησιμοποιεί διέγερση ουσίας για να δημιουργήσει μια δέσμη. Αυτή η δέσμη έχει ισχυρή θερμοκρασία. Όταν έρχεται σε επαφή με το υλικό, μπορεί να λιώσει γρήγορα στην επιφάνεια του υλικού για να σχηματίσει μια τρύπα. Σύμφωνα με την κίνηση του σημείου εγγραφής, σχηματίζεται η κοπή. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή μέθοδο κοπής, η μέθοδος κοπής έχει μικρότερο κενό και μπορεί να εξοικονομήσει το μεγαλύτερο μέρος του υλικού. Ωστόσο, η ανάλυση ορίζεται σύμφωνα με το αποτέλεσμα κοπής. Το υλικό που κόβεται σύμφωνα με το λέιζερ έχει ικανοποιητικό αποτέλεσμα κοπής και υψηλή ακρίβεια. Αυτό κληρονομείται Εκτός από τα πλεονεκτήματα του λέιζερ, είναι επίσης απαράμιλλο με τις συνηθισμένες μεθόδους κοπής.
Τύποι
Η κοπή με λέιζερ διατίθεται σε 4 κατηγορίες: κοπή με εξάτμιση, κοπή με τήξη, κοπή με οξυγόνο, κοπή και ελεγχόμενη θραύση.
1. Κοπή εξάτμισης με λέιζερ
Χρησιμοποιώντας μια δέσμη λέιζερ υψηλής ενεργειακής πυκνότητας για τη θέρμανση του τεμαχίου εργασίας, η θερμοκρασία αυξάνεται γρήγορα, φτάνει στο σημείο βρασμού του υλικού σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα και το υλικό αρχίζει να εξατμίζεται για να σχηματίσει ατμό. Η ταχύτητα εκτόξευσης αυτών των ατμών είναι πολύ μεγάλη και ταυτόχρονα με την εκτόξευση των ατμών δημιουργείται μια τομή στο υλικό. Η θερμότητα της εξάτμισης των υλικών είναι γενικά πολύ μεγάλη, επομένως η εξάτμιση και η κοπή με λέιζερ απαιτεί μεγάλη ισχύ και πυκνότητα ισχύος.
Η κοπή εξάτμισης χρησιμοποιείται κυρίως για εξαιρετικά λεπτά μεταλλικά υλικά και μη μεταλλικά υλικά (όπως χαρτί, ύφασμα, ξύλο, πλαστικό και καουτσούκ κ.λπ.).
2. Κοπή τήξης με λέιζερ
Στην κοπή τήξης, το μεταλλικό υλικό τήκεται με θέρμανση με λέιζερ και στη συνέχεια το μη οξειδωτικό αέριο (Ar, He, N, κ.λπ.) ψεκάζεται μέσω του ακροφυσίου ομοαξονικά με τη δέσμη και το υγρό μέταλλο εκκενώνεται από την ισχυρή πίεση του αερίου για να σχηματιστεί μια τομή. Η κοπή με τήξη λέιζερ δεν χρειάζεται να εξατμίσει πλήρως το μέταλλο και η απαιτούμενη ενέργεια είναι μόνο το 1/10 της κοπής εξάτμισης.
Η κοπή τήξης χρησιμοποιείται κυρίως για υλικά που δεν οξειδώνονται εύκολα ή ενεργά μέταλλα, όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας, το τιτάνιο, το αλουμίνιο και τα κράματά τους.
3. Κοπή οξυγόνου με λέιζερ
Η αρχή της κοπής με οξυγόνο με λέιζερ είναι παρόμοια με την κοπή με οξυακετυλένιο. Χρησιμοποιεί μια δέσμη λέιζερ ως πηγή θερμότητας προθέρμανσης και ένα ενεργό αέριο όπως το οξυγόνο ως αέριο κοπής. Από τη μία πλευρά, το εμφυσημένο αέριο αλληλεπιδρά με το μέταλλο κοπής για να προκαλέσει μια αντίδραση οξείδωσης και να εκπέμψει μεγάλη ποσότητα θερμότητας οξείδωσης. Από την άλλη πλευρά, το τηγμένο οξείδιο και το τήγμα διοχετεύονται από τη ζώνη αντίδρασης για να σχηματίσουν μια τομή στο μέταλλο. Επειδή η αντίδραση οξείδωσης στη διαδικασία κοπής παράγει πολλή θερμότητα, η ενέργεια που απαιτείται για την κοπή με οξυγόνο με λέιζερ είναι μόνο 1/2 της κοπής τήξης και η ταχύτητα κοπής είναι πολύ μεγαλύτερη από την κοπή με εξάτμιση και την κοπή τήξης. Η κοπή οξυγόνου με λέιζερ χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον για εύκολα οξειδωμένα μεταλλικά υλικά όπως ο ανθρακούχο χάλυβας, ο χάλυβας τιτανίου και ο θερμικά επεξεργασμένος χάλυβας.
4. Γράψιμο με λέιζερ και ελεγχόμενο κάταγμα
Η γραφή με λέιζερ χρησιμοποιεί λέιζερ υψηλής πυκνότητας ενέργειας για τη σάρωση της επιφάνειας του εύθραυστου υλικού, έτσι ώστε το υλικό να θερμαίνεται για να εξατμιστεί μια μικρή αυλάκωση και στη συνέχεια να ασκηθεί μια συγκεκριμένη πίεση, το εύθραυστο υλικό θα σπάσει κατά μήκος της μικρής αύλακας. Τα λέιζερ για γραφή είναι γενικά Q-switched και CO2 λέιζερ.
Ο έλεγχος θραύσης είναι η χρήση της απότομης κατανομής θερμοκρασίας που δημιουργείται από την αυλάκωση με λέιζερ, η οποία δημιουργεί τοπική θερμική τάση στο εύθραυστο υλικό και σπάει το υλικό κατά μήκος της μικρής αυλάκωσης.
Χαρακτηριστικά
Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους θερμικής κοπής, η κοπή με λέιζερ διαθέτει γρήγορη ταχύτητα κοπής και υψηλή ποιότητα. Συγκεκριμένα συνοψίζονται ως οι ακόλουθες πτυχές.
1. Καλή ποιότητα κοπής
Λόγω του μικρού σημείου κοπής, της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και της γρήγορης ταχύτητας κοπής, μπορεί να αποκτήσει υψηλή ποιότητα κοπής.
ένα. Η τομή κοπής είναι στενή, και οι δύο πλευρές της σχισμής είναι παράλληλες και κάθετες στην επιφάνεια και η ακρίβεια διαστάσεων των κομμένων τμημάτων μπορεί να φτάσει το ±0.05mm.
σι. Η επιφάνεια κοπής είναι λεία και καθαρή, η τραχύτητα της επιφάνειας είναι μόνο δεκάδες μικρά, χωρίς μηχανική επεξεργασία και τα εξαρτήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας.
ντο. Μετά την κοπή του υλικού με λέιζερ, το πλάτος της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι πολύ μικρό, η απόδοση του υλικού κοντά στη σχισμή σχεδόν δεν επηρεάζεται και η παραμόρφωση του τεμαχίου είναι μικρή, η ακρίβεια κοπής είναι υψηλή, η γεωμετρία της σχισμής είναι καλή και το σχήμα διατομής της σχισμής είναι πιο κανονικό ορθογώνιο.
2. Υψηλή απόδοση κοπής
Λόγω των χαρακτηριστικών της μετάδοσης, ο κόφτης λέιζερ είναι γενικά εξοπλισμένος με πολλαπλά τραπέζια εργασίας CNC και ολόκληρη η διαδικασία κοπής μπορεί να ελεγχθεί πλήρως με CNC. Κατά τη λειτουργία, χρειάζεται μόνο να αλλάξετε το πρόγραμμα αριθμητικού ελέγχου, μπορεί να εφαρμοστεί στην κοπή εξαρτημάτων διαφορετικών σχημάτων, τόσο κοπής 2 διαστάσεων όσο και κοπής 3 διαστάσεων.
3. Γρήγορη ταχύτητα κοπής
Χρήση λέιζερ ισχύος 1200W κόβω α 2mm παχιά πλάκα χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, η ταχύτητα κοπής μπορεί να φτάσει τα 600 cm/min. κόψιμο α 5mm παχιά σανίδα ρητίνης πολυπροπυλενίου, η ταχύτητα κοπής μπορεί να φτάσει τα 1200 cm/min. Το υλικό δεν χρειάζεται να συσφίγγεται και να στερεώνεται κατά την κοπή, γεγονός που μπορεί όχι μόνο να εξοικονομήσει εξαρτήματα εργαλείων, αλλά και να εξοικονομήσει βοηθητικό χρόνο για φόρτωση και εκφόρτωση.
4. Κοπή χωρίς επαφή
Ο κοπτικός φακός δεν έχει επαφή με το τεμάχιο εργασίας και δεν υπάρχει φθορά του εργαλείου. Για την επεξεργασία εξαρτημάτων διαφορετικών σχημάτων, δεν χρειάζεται να αλλάξετε το "εργαλείο", απλώς αλλάξτε τις παραμέτρους εξόδου του λέιζερ. Η διαδικασία κοπής έχει χαμηλό θόρυβο, μικρή δόνηση και καμία ρύπανση.
5. Υπάρχουν πολλά είδη υλικών κοπής
Σε σύγκριση με την κοπή με οξυακετυλένιο και την κοπή πλάσματος, υπάρχουν πολλοί τύποι υλικών κοπής με λέιζερ, όπως μέταλλο, μη μέταλλο, σύνθετα υλικά με βάση μέταλλο και μη μέταλλο, δέρμα, ξύλο και ίνες. Αλλά για διαφορετικά υλικά, λόγω των διαφορετικών θερμοφυσικών ιδιοτήτων τους και των διαφορετικών ρυθμών απορρόφησης για λέιζερ, παρουσιάζουν διαφορετική προσαρμοστικότητα για κοπή με λέιζερ.
Εφαρμογές
Οι περισσότεροι κόφτες λέιζερ ελέγχονται από προγράμματα CNC ή κατασκευάζονται σε ρομπότ κοπής. Ως ακριβής μέθοδος επεξεργασίας, το λέιζερ μπορεί να κόψει σχεδόν όλα τα υλικά, συμπεριλαμβανομένης της 2-διάστατης κοπής ή της τρισδιάστατης κοπής λεπτών μεταλλικών πλακών.
Στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως η τεχνολογία κοπής των καμπυλών του χώρου, όπως τα τζάμια του αυτοκινήτου. Η γερμανική εταιρεία Volkswagen χρησιμοποιεί λέιζερ με ισχύ 500W για να κόψετε σύνθετα διαμορφωμένα φύλλα σώματος και διάφορα καμπύλα μέρη. Στον αεροδιαστημικό τομέα, η τεχνολογία λέιζερ χρησιμοποιείται για την κοπή ειδικών αεροπορικών υλικών, όπως κράματα τιτανίου, κράματα αλουμινίου, κράματα νικελίου, κράματα χρωμίου, ανοξείδωτο χάλυβα, οξείδιο του βηρυλλίου, σύνθετα υλικά, πλαστικά, κεραμικά και χαλαζία. Τα αεροδιαστημικά εξαρτήματα που κόβονται με λέιζερ περιλαμβάνουν σωλήνα φλόγας κινητήρα, περίβλημα λεπτού τοιχώματος από κράμα τιτανίου, πλαίσιο αεροσκάφους, δέρμα από κράμα τιτανίου, δοκό πτερυγίων, πάνελ πτερυγίων ουράς, κύριο ρότορα ελικοπτέρου, κεραμικό θερμομονωτικό πλακίδιο διαστημικού λεωφορείου κ.λπ.
Η τεχνολογία κοπής με λέιζερ χρησιμοποιείται επίσης στον τομέα των μη μεταλλικών υλικών. Όχι μόνο μπορεί να κόψει υλικά με υψηλή σκληρότητα και ευθραυστότητα, όπως νιτρίδιο του πυριτίου, κεραμικά, χαλαζία κ.λπ. αλλά επίσης μπορεί να κόψει και να επεξεργαστεί εύκαμπτα υλικά, όπως ύφασμα, χαρτί, πλαστικές πλάκες, καουτσούκ κ.λπ., όπως η κοπή ρούχων με λέιζερ, μπορεί να εξοικονομήσει ρούχα 10% ~ 12%, να βελτιώσει την απόδοση περισσότερο από 3 φορές.
Τάσεις
1. Η μηχανή κοπής λέιζερ θα συνεχίσει την επανάσταση των προϊόντων εποχής.
Η πηγή λέιζερ είναι το βασικό συστατικό του κόφτη και επίσης ένας σημαντικός δείκτης που καθορίζει τον τύπο και την ικανότητα κοπής ενός κόφτη λέιζερ. Περιττό να πούμε ότι μελλοντικές αλλαγές στους κόπτες λέιζερ θα συμβούν και σε πηγές λέιζερ. Όπως προαναφέρθηκε, η αντικατάσταση του CO2 μηχάνημα κοπής με λέιζερ από το fiber laser cutter είναι η πιο σημαντική τεχνολογική επανάσταση στα 40 χρόνια από τη γέννηση του κόφτη λέιζερ, η οποία έχει φέρει οικονομικά οφέλη εποχής σε κατασκευαστές και νέους και παλιούς χρήστες σε αυτόν τον τομέα. Άρα, στο μέλλον, θα υπάρξει μια νέα πηγή φωτός που να είναι φθηνότερη από τα λέιζερ ινών, να έχει καλύτερη απόδοση, πιο εξαιρετική λειτουργία δέσμης, υψηλότερο ποσοστό ηλεκτροοπτικής μετατροπής ή χαμηλότερο συνολικό κόστος; Η απάντηση είναι φυσικά ναι. Στη συνέχεια, ρωτήστε, τι είδους λέιζερ; Φυσικά, είναι αδύνατο να δώσουμε μια ακριβή απάντηση τώρα. Η επιστήμη και η τεχνολογία άλλοτε παραπαίουν, άλλοτε χιλιάδες μίλια την ημέρα.
2. Το λέιζερ ινών υψηλής ισχύος θα γίνει η κύρια δύναμη στην αγορά κοπής λέιζερ.
Σήμερα, οι μηχανές κοπής οπτικών ινών διαφόρων σειρών ισχύος έχουν εγκαινιάσει μεγάλη ανάπτυξη. Ωστόσο, πού είναι η κύρια ισχύς των μηχανών κοπής λέιζερ στο μέλλον; Αν και τα μηχανήματα σε κάθε εύρος ισχύος έχουν τη δική τους χρήση, αλλά η οικογένεια λέιζερ που ξεκίνησε με λέιζερ υψηλής ισχύος και πυροδότησε την παγκόσμια επανάσταση της τεχνολογίας λέιζερ, θεωρεί την υψηλότερη ισχύ, την υψηλότερη ακρίβεια και τη μεγαλύτερη ικανότητα κοπής ως μία από τις σημαντικές κατευθύνσεις ανάπτυξης του κόφτη λέιζερ ινών. STYLECNC κυκλοφόρησε πρόσφατα ένα 15KW εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας ίνα λέιζερ μηχάνημα κοπής, η οποία έχει επιτύχει μια πρωτοφανή σημαντική ανακάλυψη στην ταχύτητα κοπής και το πάχος κοπής, η οποία έχει προσελκύσει την προσοχή του κλάδου. Περιλαμβάνει αυτό τη μελλοντική τάση ανάπτυξης των κοπτικών λέιζερ; Αξίζει να περιμένουμε με ανυπομονησία ειδικούς του κλάδου, μελετητές και φίλους χρήστες. Επιπλέον, μπορούμε να είμαστε βέβαιοι ότι στο εγγύς μέλλον, πολλοί εγχώριοι και ξένοι κατασκευαστές κοπτικών λέιζερ ινών θα ξεκινήσουν έναν έντονο ανταγωνισμό στην αγορά. Μόνο εταιρείες με άριστη ποιότητα προϊόντων, συνεχή εστίαση σε επενδύσεις Ε&Α και κατοχή βασικών ανταγωνιστικών τεχνολογιών μπορούν να το κάνουν και να είναι ανίκητες.
3. Έρχεται η Εποχή της Ευφυΐας.
Είτε πρόκειται για το Industry 4.0 στη Γερμανία είτε για την έξυπνη κατασκευή στην Κίνα, η 4η βιομηχανική επανάσταση στον βιομηχανικό τομέα έρχεται. Ως υψηλής ακρίβειας CNC μηχανή κοπής λέιζερ, ο κόφτης λέιζερ σίγουρα θα συμβαδίσει με την εποχή και θα πετάξει με την τεχνολογία. Η ανάπτυξη του αυτοματισμού κοπής λέιζερ έχει βελτιώσει σημαντικά την παραγωγική ικανότητα και το επίπεδο αυτοματισμού του εργαστηρίου λαμαρίνας.
Στο μέλλον, σε αυτή τη βάση, δημιουργείται μια εποχή έξυπνης κατασκευής κοπτικών λέιζερ στους τομείς της τεχνολογίας δικτύου, της τεχνολογίας επικοινωνιών, της τεχνολογίας λογισμικού υπολογιστών και άλλων τομέων. Είναι προβλεπόμενο ότι ως μέσο τυφλής λαμαρίνας ακριβείας, θα χρησιμοποιήσει αναπόφευκτα τις δικές του δυνατότητες επικοινωνίας δικτύου για να επικοινωνήσει με τη γραμμή ξετυλίγματος του εργοστασίου, τη μηχανή κάμψης, τη μηχανή διάτρησης CNC, τη μονάδα άρθρωσης συγκόλλησης (πριτσίνωση), τη γραμμή εκτόξευσης και επικάλυψης του εργοστασίου. Άλλος εξοπλισμός, ενσωματωμένος σε ένα ενοποιημένο σχέδιο παραγωγής, σύστημα διαχείρισης εργασιών και αξιολόγησης, έχει γίνει σημαντικό μέρος του συστήματος διαχείρισης του εργαστηρίου λαμαρίνας. Ως αποτέλεσμα, οι κατασκευαστές λέιζερ θα μετατραπούν σταδιακά σε εργολάβους κατασκευής λαμαρινών.
