La tecnologia de tall làser ha de ser familiar per a tothom. La tecnologia de tall làser és un mètode de processament que utilitza un feix làser d’alta energia per tal de tallar amb precisió els materials. S'utilitza àmpliament en el processament de materials metàl·lics i no metalls. Els equips de tall làser més comuns són les màquines de tall làser.
Les màquines de tall làser utilitzen el principi de tall dels làsers. El nucli del tall làser és el feix làser generat per un làser d’alta potència. Mitjançant un reflector i un sistema de lents, especialment una lent de focus, el feix es centra en un punt molt petit, normalment amb un diàmetre de només desenes de micres a centenars de micres, formant així una densitat d’energia molt elevada a la superfície del material processat.
Sota la irradiació de làsers d’alta energia, la superfície del material s’escalfa ràpidament fins a milers a desenes de milers de graus centígrads, fent que el material es fongui, vaporitzi o es cremi a l’instant. Per a materials metàl·lics, també hi pot haver una reacció d’oxidació.
En el procés de tall làser, els gasos auxiliars d’alta pressió (com l’oxigen, el nitrogen, l’argó o l’aire comprimit, etc.) sovint s’utilitzen en combinació. D’una banda, ajuden a bufar els materials fos o vaporitzats i, d’altra banda, protegeixen la zona de tall, redueixen la zona afectada per la calor i milloren la qualitat i la velocitat de tall.
Els principals paràmetres del procés del tall làser són el tall de làser, l'amplada de la incisió, la velocitat de tall i el cabal de gas. Altres factors, com la qualitat del feix làser, la longitud focal de les lents, el defocus i la boquilla, també tenen una gran influència en el tall de làser.
(1) Potència làser
Per a les propietats del material, si la reflectivitat superficial del material és alta, quan el làser irradia la superfície del material, es reflectirà més energia en lloc de ser absorbida pel material per tallar. Per tant, per tal d’assegurar l’energia suficient per al tall, cal augmentar la potència làser. De la mateixa manera, si la conductivitat tèrmica del material és bona, la calor generada per la irradiació del làser es realitzarà ràpidament a l’interior del material, cosa que dificulta que la temperatura de la zona de tall s’elevi fins a un nivell suficient per tallar. En aquest cas, també cal augmentar la potència làser per millorar l'eficiència de tall. A més, els materials de tall amb punts de fusió elevats també requereixen una potència làser més gran i una densitat de potència. Això es deu al fet que els materials amb punts de fusió elevats requereixen més energia per fondre’ls o vaporitzar -los, aconseguint així el propòsit de tallar.
(2) velocitat de tall
En determinades condicions de potència, quan augmenta el gruix de la placa, el feix làser necessita penetrar en capes de material més profundes per completar el tall. Els estudis han demostrat que la relació entre la velocitat de tall i la rugositat de la superfície tallada no és una relació lineal senzilla, sinó que mostra una tendència de canvi en forma d’U. Això significa que per a materials de diferents gruixos de placa i diferents condicions de pressió de gas de tall, hi ha un punt de velocitat de tall òptim. Quan es talla a aquesta velocitat, es pot minimitzar el valor de rugositat de la superfície tallada, és a dir, el tall és el més suau. En general, com més ràpid sigui la velocitat de tall, més gran és la potència necessària.
(3) Pressió del gas (flux de gas)
Durant el procés de tall de fusió, el feix làser escalfa el material a la temperatura de fusió. En aquest moment, el gas va bufar el metall líquid per formar una incisió. La pressió del gas ha de ser prou gran per eliminar eficaçment el metall fos i assegurar la continuïtat del tall i la claredat de la incisió. El cabal de gas també està relacionat amb la forma de la boquilla. Les diferents formes de boquilla tenen efectes diferents sobre les característiques de distribució i flux del gas, de manera que el cabal de gas aplicable també serà diferent. Quan seleccioneu la boquilla i configureu el cabal de gas, cal combinar i optimitzar segons els requisits de tall específics i les propietats del material.
(4) Qualitat del feix, longitud focal de lents i defocus
La sortida del mode de feix pel làser és crucial per a l'efecte de tall. El feix fonamental del mode transversal (TEM 00) es considera el mode de feix més ideal en el tall làser a causa del seu diàmetre de feix reduït i energia concentrada. Estudis experimentals han demostrat que l'amplada de la incisió és gairebé igual al diàmetre del punt làser en el tall no assistit per oxigen. La mida del punt és proporcional a la longitud focal de la lent de focal, és a dir, més llarga és la longitud focal, més gran és la taca; Com més curta sigui la longitud focal, més petita és la taca. No obstant això, tot i que una lent de longitud focal curta pot obtenir un punt més petit, la seva profunditat focal també es redueix en conseqüència. Com més petita sigui la profunditat focal, més estricta és el requeriment de distància des de la superfície de la peça fins a la lent. El valor Defocus té una gran influència en la velocitat de tall i la profunditat de tall i ha de romandre inalterat durant el procés de tall. Generalment, el valor defocus és un valor negatiu, és a dir, la posició de focus es col·loca en un punt determinat per sota de la superfície de la placa de tall.
(5) Boquilla
La boquilla és un component important que afecta la qualitat i l'eficiència del tall làser. El tall làser utilitza generalment una boquilla coaxial (flux d’aire i eix òptic concèntric) i s’ha de seleccionar el diàmetre de la boquilla segons el gruix de la placa. A més, la distància de la boquilla a la superfície de la peça també té una gran influència en la qualitat del tall. Per tal d’assegurar l’estabilitat del procés de tall, aquesta distància s’ha de mantenir constant.
Tall làser de materials industrials
(1) Tall làser de materials metàl·lics
Gairebé tots els materials metàl·lics tenen una alta reflectivitat a la llum infraroja a temperatura ambient. Per exemple, la taxa d’absorció d’1 0. El làser de diòxid de carboni de 6 μm és només del 0,5%~ 10%. Tanmateix, quan la densitat de potència supera el feix centrat, la superfície pot començar a fondre's en microsegons. La taxa d’absorció de la majoria dels metalls fos augmentarà bruscament, generalment fins al 60%~ 80%. Per tant, els làsers de diòxid de carboni s’han utilitzat amb èxit en moltes pràctiques de tall de metalls.
El gruix màxim de plaques d’acer de carboni que es poden tallar per sistemes de tall làser moderns ha superat 2 0 mm. La costura de tall de plaques d’acer de carboni es pot controlar dins d’un rang d’amplada satisfactòria mitjançant un mètode de tall de fusió assistit per l’oxigen, i la costura de tall de plaques d’acer prima pot ser tan estreta com uns 0,1 mm. El tall làser és un mètode de processament eficaç per a plaques d’acer inoxidable. Pot controlar la zona afectada per la calor dins d’un rang molt reduït, mantenint així la seva resistència a la corrosió. La majoria dels acers estructurals d’aliatge i els acers d’aliatge poden obtenir una bona qualitat d’avantguarda mitjançant tall làser.
Els aliatges d'alumini i d'alumini no es poden tallar amb una fusió assistida per oxigen. S'ha d'utilitzar un mecanisme de tall de fusió. El tall làser d'alumini requereix una densitat de potència molt elevada per superar la seva alta reflectivitat a làsers de longitud d'ona de 10,6 μm. 1. 06 μm de longitud d’ona de làser YAG pot millorar molt la qualitat i la velocitat del tall de làser d’alumini a causa de la seva elevada taxa d’absorció.
Els aliatges de titani i titani que s’utilitzen habitualment a la indústria de la fabricació d’avions presenten reaccions químiques intenses quan l’oxigen s’utilitza com a gas auxiliar i la velocitat de tall és ràpida, però és fàcil formar una capa d’òxid a l’avantguarda i fins i tot causar sobrevolat.
És més segur utilitzar gas inert com a gas auxiliar per assegurar la qualitat de tall. La majoria dels aliatges basats en níquel també es poden tallar amb una fusió assistida per oxigen. Els aliatges de coure i coure tenen una reflectivitat massa alta i bàsicament no es pot tallar amb làsers de diòxid de carboni de 10,6 μm.
(2) Tall làser de materials no metàl·lics
El feix làser de CO2 de 10,6 μm és fàcilment absorbit per materials no metàl·lics. La seva baixa reflectivitat i la temperatura d’evaporació permeten que gairebé tota l’energia de la llum absorbida entri al material i fa que la vaporització es formi de forma immediata, entrant en un cicle virtuós del procés de tall. Els plàstics, cautxú, fusta, productes de paper, cuir, teixits naturals i altres materials orgànics poden ser tallats per làser. Tot i això, el gruix de la fusta ha de ser limitat. El gruix de les taules de fusta és de 75 mm i el gruix de laminats i les taules de xip de fusta és d’uns 25 mm. Entre els materials inorgànics, el quars i la ceràmica poden ser tallats per làser. Aquest últim s’ha de tallar amb una fractura controlada i no s’ha d’utilitzar una gran potència. El vidre i la pedra generalment no són adequats per al tall làser.
Altres materials que són difícils de processar mitjançant mètodes convencionals, com ara materials compostos i carburs cementats, poden ser tallats per làser, però els mecanismes de tall raonables i els paràmetres de procés s’han de seleccionar mitjançant experiments.
En l’aplicació real de la tecnologia de tall làser, la millora de l’eficiència de tall, la millora de la qualitat de tall i la reducció dels costos de tall són una de les coses que sovint hem de tenir en compte.
La millora de la tecnologia de tall làser per millorar l’eficiència de la producció, reduir la qualitat i reduir els costos es pot fer a partir dels aspectes següents:
1. Amb l’avançament de la tecnologia làser, l’ús de làsers de major potència (com ara 10, 000- watt làsers) pot augmentar significativament les velocitats de tall, alhora que es redueixen les zones afectades per la calor i la deformació del material, fent que el tall sigui més eficient i de millor qualitat, especialment per tallar materials més gruixuts.
2. Ajusteu raonablement paràmetres com la potència làser, la velocitat de tall, el tipus i la pressió de gas auxiliars i la distància entre la boquilla i el material, i feu configuracions detallades basades en materials específics i requisits de tall. Cerqueu la combinació de paràmetres òptims mitjançant múltiples proves per millorar l'eficiència i la qualitat de tall.
3. A través del sistema de focus automàtic, la posició de focus làser s’ajusta automàticament segons el gruix del material i el tipus per assegurar la precisió de tall.
4. Reduir el temps de no talla i millorar l’eficiència general de funcionament movent ràpidament el cap de tall al següent punt de partida de tall.
5. Detecteu automàticament les vores de material i els angles d’inclinació, ajusteu automàticament la ruta de tall i reduïu els residus de material i el temps de preprocessament.
6. Utilitzeu el programari CNC per simular el tall, planifiqueu la ruta de tall més simple, redueixi els cops buits i milloreu la utilització del material i la velocitat de tall.
7. Mantenir i donar servei regularment a la màquina de tallar làser, com ara substituir les peces de desgast, netejar components òptics, calibrar equips, etc., per assegurar un funcionament estable a llarg termini de l'equip i mantenir un rendiment òptim de tall.
8. Mantingueu net l’entorn de treball de la màquina de tallar làser, amb temperatura adequada i humitat moderada per evitar l’impacte de la pols i la humitat excessiva en l’equip i l’efecte de tall.
9. Utilitzeu sistemes i programari de control CNC més avançats per millorar la precisió i la velocitat de resposta de control i admeteu tasques de tall més complexes.
10. Continua parant atenció als nous desenvolupaments en tecnologia làser, com ara fonts làser més eficients, sistemes òptics més avançats, algoritmes de programari intel·ligent, etc., per millorar contínuament les capacitats de tall.