Lasersko rezanje
Lasersko rezanje je visoko{0}}precizan, be-proces termičkog rezanja bez kontakta koji koristi fokusirani laserski snop za topljenje, spaljivanje ili isparavanje materijala. Široko se koristi u industrijama kao što su automobilska, zrakoplovna, elektronika, strojevi, telekomunikacije, građevinarstvo i medicina zbog svoje tačnosti, brzine i svestranosti. Može rezati sve vrste metala kao što su ugljični čelik, nehrđajući čelik, aluminij, bakar mesing i titan, i može rezati metal debljine od 0,1 mm do 25 mm sa vrlo malom tolerancijom ±0,1 mm (visoka{7}}preciznost), ±0,3 mm (industrijska).
Opis
Fiber laseri su poznati po proizvodnji užih snopova i mogu pružiti oko četverostruku efektivnu snagu za istu izlaznu energiju lasera. Oni rade brže i sa većom preciznošću od svojih CO2 kolega. Lasersko rezanje vlaknima ima niže operativne troškove zbog električne efikasnosti, ali im je potrebno više azotnog zaštitnog plina u procesu rezanja. Pogodni su za visoko{4}}precizne rezove na tanjim metalnim materijalima, materijalima s visokom refleksijom poput aluminija i nehrđajućeg čelika. Iako CO2 laserski rezač može isporučiti širi snop i sposoban je za veću snagu uređaja, a pogodniji je za manje{7}}precizne rezove na debljim pločama. Obično je početni trošak opreme CO2 lasera niži od fiber lasera, ali je operativni trošak obično veći po jedinici dužine reza. Fabmann nudi visoko-usluge laserskog rezanja kao i usluge izrade metala, uključujući različita rješenja za rezanje metala, oblikovanje metala, zavarivanje i različite površinske obrade metala kao što su premazivanje prahom, cinkovanje, vruće pocinčavanje, sherardizacija i dupleks premazivanje. Fabmann je posvećen pružanju izvanredne usluge našim klijentima.
Prednosti laserskog rezanja
Lasersko rezanje metala steklo je široku popularnost u svim industrijama zbog svoje preciznosti, efikasnosti, svestranosti i troškovne{0}}efikasnosti. Jedna od velikih prednosti je da može značajno smanjiti troškove alata kroz eliminaciju kalupa, smanjivanje otpada materijala i poboljšanje fleksibilnosti proizvodnje, a ispod je kratka lista prednosti:
√Eliminiše troškove proizvodnje i održavanja kalupa, nije potreban fizički alat. Za razliku od štancanja ili kalupa{1}}rezanja, lasersko rezanje koristi beskontaktnu-termalnu energiju za obradu materijala, uklanjajući potrebu za prilagođenim kalupima.
Izbjegava-troškove povezane s kalupom i može lako uštedjeti troškove povezane s dizajnom kalupa, proizvodnjom i periodičnim troškovima održavanja i popravke.
√Smanjuje troškove podešavanja i promene, trenutna podešavanja parametara. Laserski sistemi omogućavaju brzo prebacivanje između poslova mijenjanjem digitalnih postavki (npr. snaga, brzina, vrsta plina), izbjegavajući-zamjene kalupa koje oduzimaju vrijeme.
√Svestranost, jedna laserska mašina može da obrađuje različite materijale (npr. nerđajući čelik, aluminijum, bakar) i debljine (1–20 mm) bez prepravljanja.
√Minimizira otpad materijala i sekundarnu obradu, a uska širina reza (0,1–0,3 mm) optimizira korištenje materijala, smanjujući stope otpada za oko 15% u prosjeku u poređenju s mehaničkim metodama.
√Visok kvalitet rubova, laserska rezna ivica je normalno glatka, bez ivica-(Ra < 12,5 µm) često eliminiše naknadnu-obradu kao što je brušenje ili skidanje ivica.
√Isplativ{0}}za male serije i podržava male-razvoje i prototipa.
√Brze iteracije dizajna i ubrzavaju cikluse razvoja proizvoda.
√Kratko vrijeme postavljanja, promjena sa sati na minute.
Karakteristike laserskog rezanja različitih metalnih materijala
Aluminijum
Debljina: obično do 20 mm sa laserima s vlaknima velike snage- (veća ili jednaka 6 kW), tanki listovi (1–6 mm) postižu najbolji kvalitet
Širina reza: 0,1–0,3 mm, pod uticajem reflektivnosti materijala i pomoćnog gasa (poželjno je da se dušik izbegne oksidacija) Tolerancija: ±0,05–0,1 mm za tanke listove; deblji materijali (±0,15 mm) zbog termičke distorzije.
Kvalitetno rezanje, glatke ivice sa minimalnom šljakom kada se koristi dušik.
Rizik od oksidacije uz pomoć kiseonika, što zahtijeva naknadnu{0}}obradu.
Fiber laseri nude dosta prednosti koje ih čine poželjnim opcijama za rezanje metala za aluminij:
√Velika-gustina snage, fokusiraju svoju energiju na vrlo malo mjesto, omogućavajući efikasno sečenje čak i sa reflektirajućim materijalima kao što je aluminijum.
√Velika brzina rezanja, velika snaga i odličan kvalitet zraka lasera sa vlaknima omogućavaju brzo sečenje, povećavajući produktivnost.
√Minimizirana (HAZ) zona utjecaja topline{0}}, može proizvesti manje topline od drugih tipova lasera, što rezultira čistijim rezovima sa manje termičke distorzije.
√Svestranost, može rezati širok raspon aluminijumskih debljina i legura.
Razmatranja za lasersko rezanje aluminijuma
Postoji nekoliko vrlo kritičnih faktora koji su uključeni u zvučno lasersko sečenje na aluminijumskim materijalima, 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.
√Tačka fokusa, mudro je isprobati položaj fokusa u odnosu na površinu materijala prije početka masovnog rezanja, a iskusni operater uvijek pokuša podešavanje za pozitivan ili negativan fokus ponekad može poboljšati kvalitetu rezanja.
√Brzina rezanja, pronalaženje prave ravnoteže između brzine rezanja i snage je ključna jer mala brzina može generirati previše pretjeranog unosa topline, dok velika brzina možda neće postići punu penetraciju.
√Čistoća, rukovalac će uvijek paziti da su aluminijski limovi čisti i bez ulja ili zagađivača koji bi mogli utjecati na kvalitetu rezanja.
√Upravljanje toplinom, periodični{0}}intervali hlađenja kako bi se spriječilo nakupljanje topline koje bi moglo uzrokovati deformaciju materijala.
√Kvalitet ruba, operater će prilagoditi parametre ako primijeti probleme kao što je stvaranje šljake ili pretjerano topljenje.
Problemi kvaliteta laserskog rezanja aluminija
Postoji nekoliko glavobolja oko laserskog rezanja aluminijumskih materijala koji uvenu njegove cijevi, listove ili ploče, a ako možete razumjeti ove prepreke, to vam može pomoći da postignete optimalne rezultate uz minimiziranje troškova rezanja metala.
√Reflektivnost je gotovo primarni izazov u laserskom rezanju aluminija jer također može uzrokovati povratne refleksije koje oštećuju mašinu. Aluminij prirodno odražava značajan dio laserskog snopa, što može smanjiti efikasnost rezanja i potencijalno oštetiti laserski sistem ako se njime ne upravlja pravilno. Ova reflektivnost zahtijeva upotrebu određenih tipova lasera i nivoa snage kako bi se osiguralo efikasno sečenje, i zbog ovog problema, fiber laser je vrlo popularan izbor.
√Toplotna provodljivost, dobra toplotna provodljivost čini lasersko rezanje prilično izazovnim jer materijal brzo rasipa toplinu, što može otežati postizanje lokalnog topljenja potrebnog za precizne rezove. Zbog toga, dobra provodljivost topline može dovesti do šire širine reza i potencijalnih zona{1}}pod utjecajem topline oko rubova reza.
√Oksidni sloj, tanki oksidni sloj formiran na aluminijumskim površinama obično ometa proces laserskog-rezivanja i ima višu tačku topljenja od samog aluminijuma, što potencijalno uzrokuje nedosljednosti u kvalitetu rezanja ili zahtijeva dodatnu snagu za prodiranje.
√Molekularna struktura, njena savitljiva molekularna struktura ponekad može dovesti do manje željenog kvaliteta rubova, a često rub ima neravnine ili pokazuje blagi efekat topljenja duž rezanih ivica, naknadna{0}} obrada je potrebna za neke zahtjevne projekte.
nerđajući čelik
Fiber laser ima appx. 40% veću energetsku efikasnost od CO₂ lasera, tako da može rezati deblju ploču za oko 30% uz istu snagu, te je stoga laser s vlaknima popularniji kod rezanja materijala od nehrđajućeg čelika. Kiseonik može poboljšati kapacitet rezanja, ali stvara tamni oksidni sloj. 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 oksidni sloj, te se stoga široko koristi za debele ploče sa visokim zahtjevima za kvalitetom površine. Kvalitet laserskog rezanja materijala od nerđajućeg čelika zavisi prvenstveno od šest parametara:
√ Podešavanje snage, ovisno o debljini i vrsti materijala od nehrđajućeg čelika, a važno je da laserski izrezani otvor bude koaksijalan sa središtem mlaznice. Popularna opcija napajanja je naznačena na sljedeći način:
1. Tanka ploča (1-3mm), 1000-2000W snage sa zaštitom od dušika za sprječavanje termičke deformacije
2. Srednja ploča (10-25mm), preporučuje se snaga 4000-6000W, a kiseonik se koristi za smanjenje šljake
3. Extra thick plate (>50mm): 12000W + snaga je potrebno u kombinaciji sa tehnologijom višestrukih perforacija, uz kontrolu stabilnosti pritiska gasa kako bi se smanjila situacija konusnosti.
√ Veličina mlaznice, određuje oblik protoka gasa koji ulazi u rez, područje difuzije gasa i brzinu protoka gasa, čime utiče na stabilnost uklanjanja taline i rezanja. Protok zraka koji ulazi u rez je velik, brzina je velika, a položaj obratka u struji zraka je pravilan, to je jača sposobnost prskanja za uklanjanje rastopljenog materijala. Što je nehrđajući čelik deblji, veća je mlaznica, veća je proporcionalna postavka ventila i veća brzina protoka, može se osigurati pritisak i može se smanjiti učinak normalnog presjeka. Preporučeni prečnik mlaznice za rezanje različitih debljina nerđajućeg čelika je sledeći:
1. 1mm, φ1.0mm
2. 2-3mm, φ1,5 mm
3. 3-5mm, φ2.0mm
4. 5-10mm,φ 3.0mm +
√ Tip pomoćnog plina, kisik, dušik i zrak se obično koriste za lasersko rezanje nehrđajućeg čelika i svaki ima različit utjecaj na kvalitet rezanja. Kiseonik će biti podvrgnut egzotermnoj reakciji, dodajući dodatnu toplotu na površinu rezanja što obezbeđuje glatkiju reznu ivicu, međutim, stvara žutu nijansu rezne ivice. Dušik može zadržati izvornu boju nehrđajućeg čelika od oksidacije, a rezanje dušikom rezultira uskom širinom reza zbog nedostatka reakcije egzotermne oksidacije, tako da su potrebni viši pritisci dušika da bi se rastopljeni metal izbacio iz donjeg ureza. Stoga je dušik poželjni pomoćni plin za rezanje nehrđajućeg čelika. Pomoćni plin se usmjerava koaksijalno na radni komad uz laserski snop i njegova glavna svrha je izbacivanje rastaljenog materijala iz utora i sprječavanje stvaranja šljake.
√ Fokalni položaj, različite debljine ploče i vrste nehrđajućeg čelika zahtijevaju drugačiji fokusni položaj. Prije rezanja, mjeri se stvarni nulti fokus, a testiranje i analiza parametara procesa rezanja mogu se provesti sa nultim fokusom kao referentnom vrijednošću. Negativni defokus je glavni 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 raspodjela energije.
√ Podešavanje frekvencije, visoko-rezanje (400-500Hz) može smanjiti ostatke šljake i poboljšati kvalitet rezanja za tanke ploče i za predmete sa visokim zahtjevima za preciznošću. Prilikom rezanja ploča srednje debljine (6-10mm), smanjenje frekvencije na 200-300Hz može poboljšati kvalitet rezanja, ako podešavanje na 100Hz uzrokuje neuspjeh rezanja.
√ Radni ciklus, radni ciklus 53% je kritična vrijednost. Ako nastavite sa smanjivanjem radnog ciklusa, na donjoj površini će biti tragova nepotpunog rezanja, radni ciklus će se povećati na 60%, a presjek će postati grub i slojevit. Radni ciklus impulsa odnosi se na proporciju vremena zračenja zraka u svakom impulsu.
Carbon Steel
Lasersko rezanje ugljičnog čelika obično zahtijeva određeni raspon snage, debljinu čelika kao i promjer mlaznice, a ispod je popularno podešavanje fiksnih parametara koje 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
√Debljina čelika iznad zahtijeva snagu od 6K+ Kw, a veličina mlaznice je često veća od 2,5 mm.
Razmatranja za lasersko rezanje ugljičnog čelika
8mm ploča od ugljičnog čelika
Kada raspravljamo o tome kako odrediti najbolje parametre procesa za lasersko rezanje, obično moramo uzeti u obzir nekoliko ključnih faktora uključujući snagu lasera, brzinu rezanja, vrstu plina, veličinu mlaznice i pritisak. Pravilnim podešavanjem ovih parametara, učinak laserskog rezanja ploča od ugljičnog čelika može se optimizirati, a efikasnost proizvodnje i kvalitet rezanja mogu se poboljšati. Osim toga, različiti obrasci rezanja će utjecati na odabir i podešavanje parametara procesa rezanja, što zauzvrat utječe na brzinu i kvalitetu rezanja. Operater treba da shvati da eksperimenti i parametri optimizacije moraju da se podese pre masovnog rezanja. Istovremeno, kroz kontinuirane pokušaje i optimizaciju, možemo postepeno akumulirati iskustvo i poboljšati tačnost i efikasnost rezanja. Nakon serije eksperimenata, možemo dobiti optimalne procesne parametre za mašinu za lasersko rezanje vlakana srednje snage - za rezanje ugljičnog čelika debljine 8 mm. Zatim ćemo detaljno istražiti izbor i podešavanja za lasersko rezanje ugljičnog čelika od 8 mm i 3 mm.
√Tip lasera: fiber laser
√Brzina rezanja: 13 mm/s
√Snaga: 5Kw
√Fokalni položaj:+3.2mm
√Veličina mlaznice: 2,3 mm
√Pomoćni gas: kiseonik
√Pritisak plina na 0,04MPa.
√Frekvencija perforacije: 80HZ.
3mm ploča od ugljičnog čelika
√Tip lasera: fiber laser
√Brzina rezanja: 70 mm/s
√Snaga: 3Kw
√Fokalni položaj:+2mm
√Veličina mlaznice: 2,3 mm
√Pomoćni gas: kiseonik
√Pritisak gasa na 0,35MPa.
√Frekvencija perforacije: 300HZ.
U industrijskim aplikacijama, širina reza pomoću CO2 lasera je općenito oko 0,2 do 0,3 mm, što je posebno pogodno za rezanje srednjih i debelih ploča, a također ovisi o vrsti laserskog rezanja i debljini čeličnog materijala. Pomoć za kisik proširuje širinu reza, ali povećava brzinu, a azotni laserski rez će imati čiste ivice-bez šljake, dok pomoć kisika stvara neravnine koje zahtijevaju sekundarno brušenje.
Bakar i mesing
Visoka reflektivnost, provodljivost i svestranost bakra i mesinga postavili su jedinstvene izazove za lasersko sečenje, a dva glavna faktora su reflektivnost i toplotna provodljivost koji utiču na efikasnost i preciznost laserskog rezanja. Fiber laser se široko koristi za prevazilaženje 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:
√Talasna dužina, talasna dužina od 1 μm, koju mogu dobro-apsorbirati reflektirajući metali poput bakra, aluminija i nehrđajućeg čelika, obično se preporučuje za laser s vlaknima.
√Snaga i puls, vrlo je razumno podesiti snagu lasera i trajanje impulsa kako biste optimizirali proces rezanja i spriječili prekomjerno nakupljanje topline i refleksije. Za tanke bakarne limove, tehnika pulsnog probijanja može biti efikasna, a uključuje postepeno povećanje snage lasera kroz niz kratkih impulsa sve dok se materijal ne probije, izbjegavajući nepotpune rezove i formiranje šljake.
√Pomoćni plin, dušik i kisik su uobičajeni u laserskom rezanju reflektirajućih metala i mogu pomoći da se otpuhne rastopljeni materijal i spriječi refleksija.
√Optika za fokusiranje, važno je osigurati da je optika za fokusiranje čista i pravilno poravnata kako bi se smanjila refleksija i optimizirala efikasnost rezanja.
√Isporuka zraka, visoko-kvalitetni sistemi za isporuku zraka sa reflektirajućim premazima mogu pomoći u smanjenju refleksije.
√Kalibracija parametara rezanja kao što su brzina, snaga i žižna daljina kako bi se postigao željeni kvalitet rezanja bez izazivanja pretjerane refleksije ili nakupljanja topline, te probno sečenje na maloj skali toplo se preporučuje prije početka masovne proizvodnje.
U zaključku, upravljanje laserskim rezanjem bakra uključuje odabir prave opreme, razumijevanje zamršenosti procesa rezanja i eksperimentiranje s različitim parametrima. Baveći se specifičnim izazovima koje postavljaju bakar i drugi reflektirajući metali, možete optimizirati puni potencijal laserske tehnologije. Ispod je preporučena snaga za različite debljine bakrenih ili mesinganih ploča:
1. Tanak lim, 0,8-1,5 mm, 1000 W
2. Srednja ploča (1,5-2,5 mm), 1.500-1.800 W
3. Srednja do debela ploča (3-6 mm), 2.000-6.000 W
U međuvremenu, veoma je važno održavati bakar na odgovarajućoj temperaturi. Preporučuje se podešavanje brzine rezanja na 85-90% od maksimalno dozvoljene brzine, što će osigurati nesmetan proces rezanja. Azot se toplo preporučuje da se izbjegne oksidacija i postižu čistije rubove, što je posebno korisno za metale visoke refleksije kao što su aluminij, nehrđajući čelik, mesing i bakar.
Fabmann pruža širok spektar različitih usluga rezanja metala koje pokrivaju lasersko rezanje, rezanje plamenom, rezanje plazmom, rezanje žice, rezanje vodenim mlazom i blijeđenje putem tehnologije kompjuterske simulacije kako bi se smanjio otpad materijala, au međuvremenu pružamo i usluge sekundarne proizvodnje kao što suoblikovanje metala, zavarivanje metalaipovršinska obrada metalai stoga vam možemo pružiti uslugu -na jednom mjestu-.
- +86-21-22811110
- sales@keyiindustrial.com
- 1. sprat, Nr.1440, Yan'An Cesta, Šangaj, Kina.11