Laserskæring

Metallaserskæring har vundet udbredt popularitet på tværs af industrier på grund af dets ‌præcision‌, ‌effektivitet‌, ‌alsidighed‌ og ‌omkostningseffektivitet-. En af de store fordele er, at det kan reducere værktøjsudgifterne betydeligt gennem ‌eliminering af forme‌, ‌minimering af materialespild‌ og ‌forbedring af produktionsfleksibilitet‌, og nedenfor er en kort liste over fordelene:

 

 

Funktioner ved laserskæring af forskellige metalmaterialer

 

Aluminium

Tykkelse: typisk op til ‌20 mm‌ med fiberlasere med høj-effekt (større end eller lig med 6 kW), tynde plader (1–6 mm) opnår den bedste kvalitet

Kerfbredde: ‌0,1–0,3 mm‌, påvirket af materialereflektivitet og hjælpegas (nitrogen foretrækkes for at undgå oxidation) ‌Tolerance‌: ±‌0,05–0,1 mm‌ for tynde plader; tykkere materialer (±0,15 mm) på grund af termisk forvrængning.

Skærekvalitet‌, glatte kanter med minimalt slagg ved brug af nitrogen.

Risiko for ‌oxidation‌ med iltassistent, der kræver efterbehandling.-

Fiberlasere tilbyder ganske få fordele, som gør dem til en foretrukken metalskæringsmulighed for aluminium:

 

√Høj-effekttæthed fokuserer deres energi på et meget lille sted, hvilket giver mulighed for effektiv skæring selv med reflekterende materialer som aluminium.

√Hurtig skærehastighed, den høje effekt og fremragende strålekvalitet af fiberlasere muliggør hurtig skæring, hvilket øger produktiviteten.

√Minimeret (HAZ) varmepåvirket zone- kan producere mindre varme end andre lasertyper, hvilket resulterer i renere snit med mindre termisk forvrængning.

√Alsidighed, den kan skære en bred vifte af aluminiumtykkelser og -legeringer.

 

Overvejelser for aluminium laserskæring

 

Der er få meget kritiske faktorer involveret i lydlaserskæring på aluminiumsmaterialer, og operatørerne skal altid overveje følgende aspekter:

 

√Mulighed for hjælpegas, nitrogen foretrækkes ofte til skæring af aluminium, fordi det producerer oxid--frie udskæringer, mens oxygen ofte bruges til tykkere materialer, men kan resultere i en oxideret kant. Ulempen ved nitrogen er omkostningerne.

√Fokuspunkt, det er klogt at prøve fokuspositionen i forhold til materialeoverfladen, før masseskæringen starter, og en erfaren operatør forsøger altid at justere for positiv eller negativ fokus kan nogle gange forbedre skærekvaliteten.

√Skærehastighed, for at finde den rigtige balance mellem skærehastighed og kraft er afgørende, fordi lav hastighed kan generere for meget overdreven varmetilførsel, mens høj hastighed muligvis ikke opnår fuld penetration.

√Rengøring, operatøren skal altid sørge for, at aluminiumspladerne er rene og fri for olier eller forurenende stoffer, der kan påvirke skærekvaliteten.

√Termisk styring, periodiske nedkølingsintervaller- for at forhindre varmeopbygning, som kan forårsage materialedeformation.

√Kantkvalitet skal operatøren justere parametrene, hvis han bemærker problemer som slaggdannelse eller overdreven smeltning.

 

Kvalitetsproblemer med laserskæring i aluminium

 

 

Der er få hovedpine omkring laserskæring af aluminiumsmaterialer visner dets rør, plader eller plader, og hvis du kan forstå disse forhindringer, kan det hjælpe dig med at opnå optimale resultater og samtidig minimere dine omkostninger til metalskæring.

 

√Reflekteringsevne, det er næsten den primære udfordring ved laserskæring af aluminium, fordi det også kan forårsage tilbagereflektioner, der beskadiger maskinen. Aluminium reflekterer naturligt en betydelig del af laserstrålen, hvilket kan reducere skæreeffektiviteten og potentielt beskadige lasersystemet, hvis det ikke styres korrekt. Denne reflektivitet nødvendiggør brugen af ​​specifikke lasertyper og effektniveauer for at sikre effektiv skæring, og på grund af dette problem er fiberlaser et meget populært valg.

√Varmeledningsevne, den gode varmeledningsevne gør laserskæring ret udfordrende, fordi materialet hurtigt afleder varme, hvilket kan gøre det svært at opnå den lokaliserede smeltning, der kræves til præcise snit. Derfor kan den gode varmeledningsevne føre til bredere skærebredder og potentielle varme-påvirkede zoner omkring de afskårne kanter.

√Oxidlag, det tynde oxidlag, der dannes på aluminiumsoverflader, forstyrrer normalt laserskæringsprocessen-, og det har et højere smeltepunkt end selve aluminiumet, hvilket potentielt forårsager uoverensstemmelser i skærekvaliteten eller kræver yderligere strøm for at trænge igennem.

√Molekylær struktur, dens formbare molekylære struktur kan nogle gange føre til mindre ønsket kantkvalitet, og ofte præsenterer kanten grater eller udviser en let smelteeffekt langs afskårne kanter, efter-behandling er påkrævet til nogle krævende projekter.

 

Rustfrit stål

 

 

√ Effektindstilling afhænger af materialetykkelse og type af rustfrit stål, og det er vigtigt, at det laserskåret hul er koaksialt med dysens centrum. Populær strømoption er angivet som følger:

1. Tynd plade (1-3 mm), 1000-2000W effekt med nitrogenbeskyttelse for at forhindre termisk deformation

2‌. Medium plade (10-25 mm), 4000-6000W effekt anbefales, og ilt bruges til at reducere slaggedefekter

‌3. Extra thick plate (>50mm): 12000W + effekt er påkrævet i kombination med multiperforeringsteknologi, mens gastrykstabiliteten kontrolleres for at reducere tilspidsningssituationen.

 

√ Dysestørrelse, det bestemmer formen af ​​gasstrømmen, der kommer ind i snittet, gasdiffusionsområdet og gasstrømningshastigheden, hvilket påvirker stabiliteten af ​​smeltefjernelse og skæring. Luftstrømmen, der kommer ind i snittet, er stor, hastigheden er hurtig, og emnets position i luftstrømmen er korrekt, jo stærkere sprøjteevnen til at fjerne det smeltede materiale. Jo tykkere rustfrit stål, jo større dyse skal bruges, jo større er proportionalventilindstillingen, og jo større flowhastighed kan trykket sikres, og den normale sektionseffekt kan skæres. Den anbefalede dysediameter til skæring af forskellige tykkelser af rustfrit stål er som følger:

1. 1mm, φ1,0mm

2. 2-3mm, φ1,5 mm

3. 3-5mm, φ2,0mm

4. 5-10mm,φ 3,0 mm +

 

√ Assist gastype, oxygen, nitrogen og luft bruges normalt til laserskæring i rustfrit stål, og hver har forskellig indflydelse på skærekvaliteten. Ilten vil gennemgå en eksoterm reaktion, der tilføjer yderligere varme til skæreoverfladen, hvilket giver en glattere skærekant, men det genererer en gul skærkant. Nitrogen kan forhindre, at den oprindelige farve af rustfrit stål bliver oxideret, og skæring med nitrogen resulterer i en smal snitbredde på grund af manglen på den eksoterme oxidationsreaktion, så højere nitrogentryk er nødvendige for at uddrive det smeltede metal fra den nederste snit. Derfor er nitrogen den foretrukne hjælpegas til skæring i rustfrit stål. Hjælpegassen ledes koaksialt ind på emnet ved siden af ​​laserstrålen, og dens hovedformål er at uddrive smeltet materiale fra snittet og forhindre dannelse af slagg.

 

√ Brændpunktsposition, forskellig pladetykkelse og rustfri stålkvaliteter kræver forskellig brændpunktsposition. Før skæring måles det faktiske nulfokus, og test og analyse af skæreprocesparametrene kan udføres med nulfokus som benchmark. Den negative defokusering er den vigtigste procesvalgsretning for skæring i rustfrit stål. Ved skæring af tykke plader skal fokus sættes inden i pladen (normalt 1/3 til 1/4 af pladens tykkelse) for at optimere energifordelingen.

 

√ Frekvensindstilling, høj-skæring (400-500 Hz) kan reducere slaggerester og forbedre skærekvaliteten for tyndplade og for emner med høje præcisionskrav. Ved skæring af mellemtykke plader (6-10 mm), kan reduktion af frekvensen til 200-300Hz forbedre skærekvaliteten, hvis indstilling til 100Hz vil forårsage skærefejl.

 

√ Duty cycle, duty cycle 53% er den kritiske værdi. Hvis du fortsætter med at reducere duty cycle, vil der være spor af ufuldstændig skæring på den nederste overflade, duty cycle vil stige til 60%, og sektionen vil blive ru og lagdelt. Pulsdriftscyklussen refererer til andelen af ​​strålebestrålingstiden i hver puls.

 

Kulstofstål

 

 

Laserskæring af kulstofstål kræver normalt et specifikt effektområde, ståltykkelse samt dysediameter, og nedenfor er en populær fast parameteropsætning valgt af mange producenter:

 

√Ståltykkelse: 1,0-3,0 mm 1-2 Kw med dyse 1,0-1,5 mm

√Ståltykkelse: 3,0-6,0 mm 2-4 Kw med dyse 1,5-2,0 mm

√Ståltykkelse 6,0-10,0 mm, 4-6 Kw med dyse 2,0-2,5 mm

√Ståltykkelse ovenfor kræver 6K+ Kw effekt, og dysestørrelsen er ofte større end 2,5 mm.

 

Overvejelser om laserskæring i kulstofstål

 

8mm kulstofstålplade

Når vi diskuterer, hvordan man bestemmer de bedste procesparametre til laserskæring, skal vi normalt overveje flere nøglefaktorer, herunder lasereffekt, skærehastighed, gastype, dysestørrelse og tryk. Ved korrekt justering af disse parametre kan laserskæringseffekten af ​​kulstofstålplader optimeres, og produktionseffektiviteten og skærekvaliteten kan forbedres. Derudover vil forskellige skæremønstre påvirke valget og justeringen af ​​skæreprocesparametre, hvilket igen påvirker skærehastigheden og kvaliteten. Operatøren skal forstå, at eksperimenter og optimeringsparametre skal afgøres før masseskæring. Samtidig kan vi gennem løbende forsøg og optimering gradvist akkumulere erfaring og forbedre nøjagtigheden og effektiviteten af ​​skæringen. Efter en række eksperimenter kan vi opnå de optimale procesparametre for medium-fiberlaserskæremaskine til at skære 8 mm tykt kulstofstål. Dernæst vil vi gå i dybden med valget og justeringerne for laserskæring af 8 mm & 3 mm kulstofstål.

 

√Lasertype: fiberlaser

√Skærehastighed: 13 mm/s

√Effekt: 5Kw

√Brændpunktsposition:+3.2mm

√Dysestørrelse: 2,3 mm

√Hjælpegas: ilt

√Gastryk ved 0,04 MPa.

√Perforeringsfrekvens: 80HZ.

 

3 mm kulstofstålplade

√Lasertype: fiberlaser

√Skærehastighed: 70 mm/s

√Effekt: 3Kw

√Brændpunktsposition:+2mm

√Dysestørrelse: 2,3 mm

√Hjælpegas: ilt

√Gastryk ved 0,35 MPa.

√Perforeringsfrekvens: 300HZ.

 

I industrielle applikationer er snittets bredde ved CO2-laser generelt omkring 0,2 til 0,3 mm, hvilket er særligt velegnet til skæring af mellem- og tykke plader, og det afhænger også af laserskæringstype og stålmaterialetykkelse. Oxygenassistenten udvider snittets bredde, men øger hastigheden, og nitrogenlaserskæring vil have rene slagger-frie kanter, mens oxygenassistenten genererer grater, der kræver sekundær slibning.

Kobber & Messing

 

 

Den høje reflektionsevne, ledningsevne og alsidighed af kobber og messing har givet unikke udfordringer for laserskæring, og de to hovedfaktorer er reflektivitet og termisk ledningsevne, som påvirker effektiviteten og præcisionen af ​​laserskæring. Fiberlaser er meget brugt til at overvinde disse udfordringer, og operatøren skal overveje følgende parametre, når han udfører laserskæring på reflekterende metaller såsom rustfrit stål, aluminium kobber og messing:

 

√Bølgelængde, 1 μm bølgelængde, som godt kan-absorberes af de reflekterende metaller som kobber, aluminium og rustfrit stål, anbefales almindeligvis til fiberlaser.

√Kraft og puls, det er meget fornuftigt at justere lasereffekten og pulsvarigheden for at optimere skæreprocessen for at forhindre overdreven varmeopbygning og refleksioner. For tynde kobberplader kan en pulspiercing-teknik være effektiv, og den involverer gradvist at øge lasereffekten over en række korte pulser, indtil materialet er gennemboret, og undgå ufuldstændige snit og slaggdannelse.

√Hjælpegas, nitrogen og oxygen er almindelige i laserskæring af reflekterende metaller, og de kan hjælpe med at blæse smeltet materiale væk og forhindre refleksioner.

√Fokuseringsoptik, det er vigtigt at sikre, at fokusoptikken er ren og korrekt justeret for at minimere refleksion og optimere skæreeffektiviteten.

√Strålelevering,-kvalitets stråleleveringssystemer med reflekterende belægninger kan hjælpe med at minimere refleksioner.

√Kalibrering af skæreparametre såsom hastighed, kraft og brændvidde for at opnå den ønskede skærekvalitet uden at forårsage overdreven refleksion eller varmeopbygning, og testskæring i lille skala anbefales stærkt, før masseproduktion starter.