Lasersko rezanje
Lasersko rezanje je visoko{0}}precizan, be-kontaktni termički proces rezanja koji koristi fokusiranu lasersku zraku za taljenje, spaljivanje ili isparavanje materijala. Široko se koristi u industrijama poput automobilske, zrakoplovne, elektronike, strojeva, telekomunikacija, građevinarstva i medicine zbog svoje točnosti, brzine i svestranosti. Može rezati sve vrste metala poput ugljičnog čelika, nehrđajućeg čelika, aluminija, bakrenog mesinga i titana, a može rezati metal debljine od 0,1 mm do 25 mm uz vrlo strogu toleranciju ±0,1 mm (visoka-preciznost), ±0,3 mm (industrijska).
Opis
Svjetlovodni laseri poznati su po tome što proizvode uže zrake i mogu pružiti otprilike četiri puta veću efektivnu snagu za istu izlaznu energiju lasera. Rade brže i s većom preciznošću od svojih CO2 parnjaka. Rezanje vlaknastim laserom ima niže operativne troškove zbog električne učinkovitosti, ali zahtijevaju više zaštitnog plina dušika u procesu rezanja. Prikladni su za visoko-precizne rezove na tanjim metalnim materijalima, materijalima visoke refleksije kao što su aluminij i nehrđajući čelik. Dok CO2 laserski rezač može isporučiti širi snop i ima veću snagu uređaja te je prikladniji za manje{7}}precizne rezove na debljim pločama. Obično je početni trošak opreme za CO2 laser niži od fiber lasera, ali radni trošak je obično veći po jedinici duljine rezanja. Fabmann nudi visoko{11}}kvalitetno lasersko rezanje, kao i usluge izrade metala, uključujući različita rješenja za rezanje metala, oblikovanje metala, zavarivanje i različite obrade metalnih površina kao što su premazivanje prahom, pocinčavanje, vruće pocinčavanje, šerardiziranje i dupleks premazivanje. Fabmann je predan pružanju izvrsne usluge našim klijentima.
Prednosti laserskog rezanja
Lasersko rezanje metala steklo je veliku popularnost u svim industrijama zbog svoje preciznosti, učinkovitosti, svestranosti i -isplativosti. Jedna od velikih prednosti je da može značajno smanjiti troškove alata kroz uklanjanje kalupa, minimiziranje otpada materijala i povećanje fleksibilnosti proizvodnje, a u nastavku je kratak popis prednosti:
√Uklanja troškove proizvodnje kalupa i održavanja, nije potreban fizički alat. Za razliku od štancanja ili -rezanja, lasersko rezanje koristi -kontaktnu toplinsku energiju za obradu materijala, uklanjajući potrebu za prilagođenim kalupima.
Izbjegava troškove-povezane s plijesni i može lako uštedjeti troškove povezane s dizajnom kalupa, izradom i stalnim troškovima održavanja i popravaka.
√Smanjuje troškove postavljanja i promjene, trenutna podešavanja parametara. Laserski sustavi omogućuju brzo prebacivanje između poslova mijenjanjem digitalnih postavki (npr. snaga, brzina, vrsta plina), izbjegavajući -zamjene kalupa koje oduzimaju vrijeme.
√Svestranost, jedan laserski stroj može obraditi različite materijale (npr. nehrđajući čelik, aluminij, bakar) i debljine (1–20 mm) bez ponovnog alata.
√Minimizira otpad materijala i sekundarnu obradu, a uska širina zareza (0,1–0,3 mm) optimizira iskorištenje materijala, smanjujući stope otpada za oko 15% u prosjeku u usporedbi s mehaničkim metodama.
√Visoka kvaliteta rubova, laserski rezni rub obično je gladak,-bez srha (Ra < 12,5 µm) često eliminira naknadnu-obradu poput brušenja ili skidanja srha.
√Isplativi-za male serije i podržava male{1}}količine i razvoj prototipa.
√Brze iteracije dizajna i ubrzavaju cikluse razvoja proizvoda.
√Kratko vrijeme postavljanja, prijelaz sa sati na minute.
Značajke laserskog rezanja različitih metalnih materijala
Aluminij
Debljina: obično do 20 mm s vlaknastim laserima velike -snage (veća ili jednaka 6 kW), tanke ploče (1–6 mm) postižu najbolju kvalitetu
Širina proreza: 0,1–0,3 mm, pod utjecajem reflektivnosti materijala i pomoćnog plina (preferira se dušik kako bi se izbjegla oksidacija) Tolerancija: ±0,05–0,1 mm za tanke ploče; deblji materijali (±0,15 mm) zbog toplinske distorzije.
Kvaliteta rezanja, glatki rubovi s minimalnom količinom taloga pri korištenju dušika.
Rizik od oksidacije uz pomoć kisika, zahtijeva naknadnu-obradu.
Fiber laseri nude prilično malo prednosti koje ih čine preferiranim opcijama rezanja metala za aluminij:
√Visoka-gustoća snage, fokusiraju svoju energiju na vrlo malu točku, omogućujući učinkovito rezanje čak i s reflektirajućim materijalima poput aluminija.
√Velika brzina rezanja, velika snaga i izvrsna kvaliteta snopa vlaknastih lasera omogućuju brzo rezanje, povećavajući produktivnost.
√Minimizirana (HAZ) zona-zahvaćena toplinom, može proizvesti manje topline od drugih vrsta lasera, što rezultira čišćim rezovima s manje toplinske distorzije.
√Svestranost, može rezati širok raspon aluminijskih debljina i legura.
Razmatranja za lasersko rezanje aluminija
Nekoliko je vrlo kritičnih čimbenika uključenih u zvučno lasersko rezanje aluminijskih materijala, a operateri će uvijek uzeti u obzir sljedeće aspekte:
√Opcija pomoćnog plina, dušik se često preferira za rezanje aluminija jer proizvodi rezove-bez oksida, dok se kisik često koristi za deblje materijale, ali može rezultirati oksidiranim rubom. Loša strana dušika je cijena.
√Točka fokusa, mudro je isprobati položaj fokusa u odnosu na površinu materijala prije početka masovnog rezanja, a iskusan operater uvijek pokušava prilagodbu za pozitivni ili negativni fokus koji ponekad može poboljšati kvalitetu rezanja.
√Brzina rezanja, pronalaženje prave ravnoteže između brzine rezanja i snage ključna je jer mala brzina može generirati previše prekomjernog unosa topline, dok velika brzina možda neće postići potpuno prodiranje.
√Čistoća, rukovatelj mora uvijek paziti da su aluminijske ploče čiste i bez ulja ili onečišćenja koja bi mogla utjecati na kvalitetu rezanja.
√Upravljanje toplinom, povremeni-intervali hlađenja kako bi se spriječilo nakupljanje topline koje bi moglo uzrokovati deformaciju materijala.
√Kvaliteta ruba, operater će prilagoditi parametre ako primijeti probleme poput stvaranja troske ili prekomjernog taljenja.
Problemi s kvalitetom laserskog rezanja aluminija
Malo je glavobolja oko laserskog rezanja aluminijskih materijala, bez obzira na to jesu li cijevi, limovi ili ploče, a ako možete razumjeti te prepreke, to vam može pomoći da postignete optimalne rezultate dok minimalizirate troškove rezanja metala.
√Reflektivnost je gotovo primarni izazov u laserskom rezanju aluminija jer također može uzrokovati povratne refleksije i oštetiti stroj. Aluminij prirodno odbija značajan dio laserske zrake, što može smanjiti učinkovitost rezanja i potencijalno oštetiti laserski sustav ako se njime ne upravlja pravilno. Ta reflektivnost zahtijeva upotrebu posebnih tipova lasera i razina snage kako bi se osiguralo učinkovito rezanje, a zbog tog problema fiber laser je vrlo popularan izbor.
√Toplinska vodljivost, dobra toplinska vodljivost čini lasersko rezanje prilično izazovnim jer materijal brzo raspršuje toplinu, što može otežati postizanje lokalnog topljenja potrebnog za precizne rezove. Zbog toga dobra vodljivost topline može dovesti do većih širina zareza i mogućih zona-pogođenih toplinom oko reznih rubova.
√Oksidni sloj, tanki oksidni sloj formiran na aluminijskim površinama obično ometa laser{0}}proces rezanja i ima višu točku taljenja od samog aluminija, što potencijalno uzrokuje nedosljednosti u kvaliteti rezanja ili zahtijeva dodatnu snagu za prodiranje.
√Molekularna struktura, njegova savitljiva molekularna struktura ponekad može dovesti do manje željene kvalitete rubova, a rub često ima neravnine ili pokazuje blagi učinak topljenja duž reznih rubova, naknadna-obrada potrebna je za neke zahtjevne projekte.
Nehrđajući čelik
Fiber laser ima cca. 40% veću energetsku učinkovitost od CO₂ lasera, tako da može rezati deblju ploču za oko 30% istom snagom, pa je stoga fiber laser popularniji kod rezanja materijala od nehrđajućeg čelika. Kisik može poboljšati kapacitet rezanja, ali stvara tamni sloj oksida. Na primjer, vlaknasti laser od 3000 W može rezati ploču od 12 mm, dok uz pomoć kisika može povećati granicu na 18 mm. Dušik može značajno smanjiti sloj oksida, pa se često koristi za debele ploče s visokim zahtjevima za kvalitetu površine. Kvaliteta laserskog rezanja materijala od nehrđajućeg čelika ovisi prvenstveno o šest parametara:
√ Postavka snage, ovisno o debljini i vrsti materijala od nehrđajućeg čelika, a važno je da laserski izrezana rupa bude koaksijalna sa središtem mlaznice. Popularna opcija napajanja označena je kako slijedi:
1. Tanka ploča (1-3 mm), snage 1000-2000 W sa zaštitom od dušika za sprječavanje toplinske deformacije
2. Srednja ploča (10-25 mm), preporučuje se snaga 4000-6000 W, a kisik se koristi za smanjenje nedostataka troske
3. Extra thick plate (>50 mm): potrebno je 12000 W + snaga u kombinaciji s tehnologijom višestrukih perforacija, dok se kontrolira stabilnost tlaka plina kako bi se smanjila situacija suženja.
√ Veličina mlaznice, ona određuje oblik protoka plina koji ulazi u rez, područje difuzije plina i brzinu protoka plina, čime utječe na stabilnost uklanjanja taline i rezanja. Protok zraka koji ulazi u rez je velik, brzina je velika, a položaj obratka u protoku zraka pravilan, to je veća sposobnost prskanja za uklanjanje rastaljenog materijala. Što je nehrđajući čelik deblji, treba koristiti veću mlaznicu, što je veća postavka proporcionalnog ventila i što je veća brzina protoka, može li se osigurati tlak i smanjiti učinak normalnog presjeka. Preporučeni promjer mlaznice za rezanje različitih debljina nehrđajućeg čelika je sljedeći:
1. 1 mm, φ1,0 mm
2. 2-3 mm, φ1,5 mm
3. 3-5 mm, φ2,0 mm
4. 5-10mm,φ 3,0 mm +
√ Vrsta pomoćnog plina, kisik, dušik i zrak obično se koriste za lasersko rezanje nehrđajućeg čelika i svaki ima različit utjecaj na kvalitetu rezanja. Kisik će proći kroz egzotermnu reakciju, dodajući dodatnu toplinu površini rezanja što osigurava glatkiju oštricu rezanja, međutim stvara rub rezanja žute nijanse. Dušik može spriječiti oksidaciju izvorne boje nehrđajućeg čelika, a rezanje dušikom rezultira uskom širinom proreza zbog nedostatka egzotermne reakcije oksidacije pa su potrebni viši pritisci dušika za izbacivanje rastaljenog metala iz donjeg proreza. Stoga je dušik preferirani pomoćni plin za rezanje nehrđajućeg čelika. Pomoćni plin usmjerava se koaksijalno na radni komad zajedno s laserskom zrakom i njegova je glavna svrha izbaciti rastaljeni materijal iz zareza i spriječiti stvaranje troske.
√ Žarišni položaj, različite debljine ploče i vrste nehrđajućeg čelika zahtijevaju različit žarišni položaj. Prije rezanja, mjeri se stvarni nulti fokus, a test i analiza parametara procesa rezanja mogu se provesti s nultim fokusom kao referentnom točkom. Negativno defokusiranje glavni je smjer odabira procesa za rezanje nehrđajućeg čelika. Prilikom rezanja debelih ploča, fokus treba postaviti unutar ploče (obično 1/3 do 1/4 debljine ploče) kako bi se optimizirala distribucija energije.
√ Postavka frekvencije, visoko-frekventno rezanje (400-500 Hz) može smanjiti ostatke troske i poboljšati kvalitetu rezanja za tanke ploče i obradake s visokim zahtjevima za preciznošću. Pri rezanju ploča srednje debljine (6-10 mm), smanjenje frekvencije na 200-300 Hz može poboljšati kvalitetu rezanja, ako će postavka na 100 Hz uzrokovati neuspjeh rezanja.
√ Radni ciklus, radni ciklus 53% je kritična vrijednost. Ako nastavite smanjivati radni ciklus, na donjoj površini će se pojaviti tragovi nepotpunog rezanja, radni ciklus će se povećati na 60%, a presjek će postati grub i slojevit. Radni ciklus impulsa odnosi se na udio vremena ozračivanja snopa u svakom impulsu.
Ugljični čelik
Lasersko rezanje ugljičnog čelika obično zahtijeva određeni raspon snage, debljinu čelika kao i promjer mlaznice, a dolje je popularna postavka fiksnih parametara koju biraju mnogi proizvođači:
√Debljina čelika: 1,0-3,0 mm 1-2 Kw sa mlaznicom 1,0-1,5 mm
√Debljina čelika: 3,0-6,0 mm 2-4 Kw sa mlaznicom 1,5-2,0 mm
√Debljina čelika 6,0-10,0 mm, 4-6 Kw sa mlaznicom 2,0-2,5 mm
√Gore navedena debljina čelika zahtijeva snagu od 6K+ Kw, a veličina mlaznice često je veća od 2,5 mm.
Razmatranja laserskog rezanja ugljičnog čelika
8 mm ploča od ugljičnog čelika
Kada raspravljamo o tome kako odrediti najbolje procesne parametre za lasersko rezanje, obično moramo uzeti u obzir nekoliko ključnih čimbenika uključujući snagu lasera, brzinu rezanja, vrstu plina, veličinu mlaznice i tlak. Ispravnim podešavanjem ovih parametara, učinak laserskog rezanja ploča od ugljičnog čelika može se optimizirati, a učinkovitost proizvodnje i kvaliteta rezanja mogu se poboljšati. Osim toga, različiti uzorci rezanja utjecat će na odabir i podešavanje parametara procesa rezanja, što zauzvrat utječe na brzinu i kvalitetu rezanja. Operater mora razumjeti da eksperimenti i optimizacijski parametri moraju biti postavljeni prije masovnog rezanja. U isto vrijeme, kontinuiranim pokušajima i optimizacijom, možemo postupno akumulirati iskustvo i poboljšati točnost i učinkovitost rezanja. Nakon niza eksperimenata, možemo dobiti optimalne procesne parametre za srednje{5}}stroj za lasersko rezanje vlakana za rezanje ugljičnog čelika debljine 8 mm. Zatim ćemo detaljno istražiti izbor i prilagodbe za lasersko rezanje ugljičnog čelika od 8 mm i 3 mm.
√Vrsta lasera: fiber laser
√Brzina rezanja: 13mm/s
√Snaga: 5Kw
√Položaj žarišta:+3.2mm
√Veličina mlaznice: 2,3 mm
√Pomoćni plin: kisik
√Tlak plina pri 0,04MPa.
√Frekvencija perforacije: 80HZ.
Ploča od ugljičnog čelika debljine 3 mm
√Vrsta lasera: fiber laser
√Brzina rezanja: 70mm/s
√Snaga: 3Kw
√Položaj žarišta:+2mm
√Veličina mlaznice: 2,3 mm
√Pomoćni plin: kisik
√Tlak plina na 0,35 MPa.
√Frekvencija perforacije: 300HZ.
U industrijskim primjenama širina reza pomoću CO2 lasera općenito je oko 0,2 do 0,3 mm, što je posebno prikladno za rezanje srednjih i debelih ploča, a također ovisi o vrsti laserskog rezanja i debljini čeličnog materijala. Pomoć s kisikom proširuje širinu zareza, ali povećava brzinu, a rez dušičnim laserom imat će čiste rubove bez troske, dok pomoć s kisikom stvara neravnine koje zahtijevaju sekundarno brušenje.
Bakar i mesing
Visoka refleksija, vodljivost i svestranost bakra i mesinga postavili su jedinstvene izazove za lasersko rezanje, a dva glavna faktora su refleksija i toplinska vodljivost koji utječu na učinkovitost i preciznost laserskog rezanja. Fiber laser naširoko se koristi za prevladavanje ovih izazova, a operater mora uzeti u obzir sljedeće parametre kada izvodi lasersko rezanje reflektirajućih metala kao što su nehrđajući čelik, aluminij, bakar i mesing:
√Valna duljina, valna duljina od 1 μm, koju mogu dobro-apsorbirati reflektirajući metali poput bakra, aluminija i nehrđajućeg čelika, obično se preporučuje za fiber laser.
√Snaga i puls, vrlo je razumno prilagoditi snagu lasera i trajanje pulsa kako biste optimizirali proces rezanja i spriječili prekomjerno nakupljanje topline i refleksije. Za tanke bakrene ploče, tehnika pulsnog probijanja može biti učinkovita, a uključuje postupno povećanje snage lasera kroz niz kratkih impulsa dok se materijal ne probije, izbjegavajući nepotpune rezove i stvaranje trošarine.
√Pomoćni plin, dušik i kisik uobičajeni su u laserskom rezanju reflektirajućih metala i mogu pomoći pri otpuhivanju rastaljenog materijala i spriječiti refleksije.
√Optika za fokusiranje, bitno je osigurati da je optika za fokusiranje čista i ispravno poravnata kako bi se smanjila refleksija i optimizirala učinkovitost rezanja.
√Visoko{0}}kvalitetni sustavi za isporuku snopa s reflektirajućim premazima mogu pomoći u smanjenju refleksije.
√Kalibracija parametara rezanja kao što su brzina, snaga i žarišna duljina kako bi se postigla željena kvaliteta rezanja bez pretjerane refleksije ili nakupljanja topline, te probni rez u maloj mjeri preporuča se prije početka masovne proizvodnje.
Zaključno, upravljanje laserskim rezanjem bakra uključuje odabir prave opreme, razumijevanje zamršenosti procesa rezanja i eksperimentiranje s različitim parametrima. Rješavanjem specifičnih izazova koje postavljaju bakar i drugi reflektirajući metali, možete optimizirati puni potencijal laserske tehnologije. Ispod je preporučena snaga za različite debljine bakrenih ili mjedenih ploča:
1. Tanki lim, 0,8-1,5 mm, 1000 W
2. Srednja ploča (1,5-2,5 mm), 1500-1800 W
3. Srednje do debela ploča (3-6 mm), 2.000-6.000 W
U međuvremenu, vrlo je važno održavati bakar na odgovarajućoj temperaturi. Preporučuje se postavljanje brzine rezanja na 85-90% najveće dopuštene brzine, a to će osigurati nesmetan proces rezanja. Dušik se toplo preporučuje za izbjegavanje oksidacije i postizanje čišćih rubova, što je osobito korisno za metale s visokom refleksijom poput aluminija, nehrđajućeg čelika, mesinga i bakra.
Fabmann pruža širok raspon različitih usluga rezanja metala koje pokrivaju lasersko rezanje, rezanje plamenom, rezanje plazmom, rezanje žicom, rezanje vodenim mlazom i izradu kroz tehnologiju računalne simulacije kako bi se materijalni otpad sveo na najmanju moguću mjeru, dok također pružamo usluge sekundarne izrade kao što suoblikovanje metala, zavarivanje metalaipovršinska obrada metalai stoga vam možemo pružiti-uslugu-na jednom mjestu.
- +86-21-22811110
- sales@fabmann.com
- 1. kat, Nr.1440, Yan'An Road, Šangaj, Kina