Nuo pirmojo panaudojimo pramoninėje gamyboje 1970 m., pjovimas lazeriu tapo viena iš svarbiausių terminio pjovimo technologijų šiuolaikiniame medžiagų apdirbime. Jo pritaikymas apima daugybę medžiagų, įskaitanttitano lydiniai, plastikai, stiklas, keramika, puslaidininkiai, tekstilė, mediena ir popierius, ir atlieka nepakeičiamą vaidmenį daugelyje pramonės šakų, pavyzdžiui, automobilių, aviacijos, elektronikos ir lengvosios pramonės.
I. Pagrindiniai proceso principai
Pagrindinis pjovimo lazeriu procesas yra toks: didelio{0}}galios-tankio fokusuotas lazerio spindulys nukreipiamas į ruošinio paviršių. Medžiaga apšvitintoje zonoje greitai sugeria šviesos energiją ir paverčia ją šilumine energija, todėl temperatūra smarkiai pakyla iki lydymosi ar net virimo taško, todėl medžiaga lokaliai tirpsta arba išgaruoja. Kai lazerio spindulys prasiskverbia į ruošinį, pjovimo procesas nuoširdžiai prasideda-spindulys juda iš anksto nustatytu kontūru, nuolat tirpdydamas medžiagą išilgai atskirtino kelio. Tuo pačiu metu į pjūvį tam tikru slėgiu pučiamos pagalbinės dujos (paprastai suslėgtas oras arba specifinės technologinės dujos), kad greitai pašalintų išlydytą medžiagą, sudarydamos siaurą plyšį tarp pjaustyto gabalo ir pagrindinės medžiagos, kurio plotis yra maždaug lygus sufokusuoto lazerio taško skersmeniui, ir taip pasiekiamas tikslus atskyrimas.
II. Pagrindinės procesų kategorijos ir techninės charakteristikos
Atsižvelgiant į pagalbinių dujų tipą ir medžiagos pašalinimo mechanizmą, pjovimas lazeriu gali būti suskirstytas į šiuos standartinius proceso režimus. (1) Pjovimas liepsna Pjovimas liepsna yra standartinis mažai anglies -anglies plieno apdirbimo procesas. Šiame procese deguonis naudojamas kaip pagalbinės dujos, kurių slėgis siekia iki 6 barų. Jo pagrindinis mechanizmas yra toks: lazerio spinduliui įkaitinus metalą iki užsiliepsnojimo taško, deguonis smarkiai reaguoja su aukštos temperatūros metalu oksiduodamas (ty degdamas). Šios reakcijos metu išsiskiria didelis kiekis cheminės energijos (iki penkių kartų daugiau nei paties lazerio energija), o kartu su lazerio spinduliu ši energija palengvina ir tirpimą, ir medžiagos pašalinimą. Šis sinergetinis „termocheminės reakcijos ir lazerio kaitinimo“ poveikis suteikia ugnies pjovimo efektyvumo ir ekonomiškumo pranašumų apdorojant storą -plokštę mažai anglies{13}}plieną.
(2) Lydymosi pjovimas Lydymosi pjovimas yra vienas iš plačiausiai naudojamų metalo pjovimo procesų, taip pat tinka lydomosioms nemetalinėms medžiagoms, pvz., keramikai. Šiame procese kaip pagalbinės dujos naudojamas azotas arba argonas, kurių slėgio diapazonas yra 2–20 barų. Ir azotas, ir argonas yra inertinės dujos; pjovimo metu jie chemiškai nereaguoja su išlydytu metalu, o tiesiog naudoja fizinę pūtimo jėgą, kad išstumtų išlydytą medžiagą iš pjūvio. Tuo pačiu metu inertinės dujos sudaro apsauginę atmosferą pjovimo briaunoje, veiksmingai užkertant kelią oksidacijai, kurią sukelia kontaktas tarp aukštos -temperatūros zonos ir oro, taip sukuriant švarų, be nuosėdų{8}}pjovimo paviršių.
(3) Pjovimas suslėgtu oru Apdorojant plonas lakštines medžiagas, suslėgtas oras gali būti naudojamas tiesiogiai kaip pjovimo dujų šaltinis. Dujų slėgis paprastai nustatomas ties 5–6 barais, kurių pakanka veiksmingai išpūsti išlydytą medžiagą iš pjūvio. Kadangi maždaug 78 % oro sudaro azotas, jo pjovimo mechanizmas iš esmės yra toks pat kaip ir lydant pjovimo; tačiau tam tikromis sąlygomis ore esantis deguonis gali sukelti nedidelę oksidaciją. Todėl šis procesas pirmiausia naudojamas plonų{7} lakštų aplikacijose, kur oksidacijos reikalavimai nėra griežti, o tai suteikia tiek išlaidų, tiek patogumo pranašumų.
(4) Plazminis pjovimas-Kai proceso parametrai tinkamai suderinti, lydymosi pjovimo proceso metu gali susidaryti plazmos debesis-, sudarytas iš jonizuotų metalo garų ir pjovimo dujų-. Šis plazmos debesis efektyviai sugeria energiją iš CO₂ lazerio spindulio ir iš naujo{5}}spinduliuoja ją ant ruošinio paviršiaus, todėl daugiau energijos patenka į medžiagos vidų ir pagreitina lydymosi procesą, todėl žymiai padidėja pjovimo greitis. Dėl šios priežasties šis procesas taip pat žinomas kaip didelės spartos{7}}plazminis pjovimas. Reikėtų pažymėti, kad plazmos debesis yra skaidrus kietojo kūno-lazeriams (pvz., skaiduliniams lazeriams) ir negali sustiprinti energijos sujungimo; todėl šis procesas taikomas tik CO₂ lazeriams.
(5) Pjovimas išgarinimo būdu: pjaustant išgarinant medžiaga atskiriama tiesiogiai sublimuojant, taip sumažinant karščio{1}}veikiamą zoną. Medžiagoms, turinčioms mažą garavimo šilumą ir didelius sugerties greičius (pvz., plonoms plastikinėms plėvelėms, medžiui, popieriui, putplasčiui ir kitoms nelydžioms medžiagoms), švarų garinimo pjovimą galima pasiekti naudojant nuolatinį -bangų CO₂ lazerį. Ultratrumpųjų -impulsinių lazerių (pikosekundžių ir femtosekundžių lygių) įdiegimas išplėtė garinimo pjovimą metalinių medžiagų srityje. Mechanizmas toks: dėl itin trumpos ultratrumpų impulsų trukmės metale esantys laisvieji elektronai greitai sugeria lazerio energiją ir smarkiai įkaista; medžiaga sublimuojasi prieš tai, kai šiluma gali būti perkelta į supančią kristalinę gardelę. Šis procesas neapima lydymosi, jokių atbraižymų ir reikšmingos šilumos{9}}paveiktos zonos, todėl pasiekiamas „šaltasis apdorojimas“ tikrąja šio termino prasme. Jis ypač tinka tikslių komponentų ir karščiui jautrių medžiagų mikrogamybai.
IV. Išvada
Įvairūs lazerinio pjovimo technologijos proceso maršrutai suteikia tikslius sprendimus apdirbant scenarijus, susijusius su skirtingomis medžiagomis, storiais ir kokybės reikalavimais. Nuo pjovimo liepsna, kuriame vyrauja termocheminės reakcijos, iki lydančio pjovimo esant apsaugai nuo inertinių dujų ir iki garinimo pjovimo, kurį sukelia ultratrumpieji impulsai, kiekvienas procesas atitinka skirtingus fizinius mechanizmus ir taikymo ribas. Gilus esminių šių klasifikacijų ir parametrų sąsajų supratimas yra būtina sąlyga norint optimizuoti pjovimo kokybę ir pagerinti apdorojimo efektyvumą, be to, tai yra pagrindas tobulinant lazerių gamybos technologiją siekiant didesnio tikslumo ir efektyvumo.
El-paštas:garychen3215@hotmail.com
Adresas: Nr.35, Baoti g., Baoji miestas, Shaanxi provincija, Kinija
Susisiekite: ponas Gary Chen
Telefonas: +86-917-8883215
Mobilusis / WhatsApp: +86 13092900605
