בשנים האחרונות, עם הביקוש הגובר לחיתוך פחים, שיטת החיתוך המסורתית מתקשה לעמוד טוב יותר בדרישות הייצור בשל הדיוק הנמוך שלה ושטח גדול המושפע בחום. לחיתוך בלייזר סיבים יש יתרונות רבים, כגון אזור קטן מושפע חום , דיוק גבוה, מהירות מהירה, עיבוד ללא מגע, והוא מחליף בהדרגה את תהליך החיתוך המסורתי.
העיקרון של חיתוך מתכת בלייזר הוא להשתמש בקרן הלייזר כמקור חום כדי להקרין את פני חומר המתכת, מה שגורם לטמפרטורה של פני חומר המתכת לעלות לנקודת ההיתוך (הרתיחה), במקביל, הזרבובית מוציאה גז חיתוך במקביל ל כיוון הקרנת קרן הלייזר כדי לפוצץ את התרכובות המותכות (הגזיות) (כאשר גז החיתוך הוא גז פעיל כגון חמצן, גז החיתוך יגיב גם עם חומרי מתכת כדי לספק חום חמצון. באמצעות השליטה של מכשיר התנועה, ראש החיתוך נע בהתאם לקו שנקבע מראש כדי לחתוך צורות שונות של חומר עבודה.
בתהליך של חיתוך מתכת בלייזר, צפיפות ההספק של לייזר מתרחש שונה, וגם השינויים במשטח חומר המתכת שונים. באופן כללי, כאשר צפיפות כוח הלייזר על פני השטח של חומר מתכת מגיעה ל-10 mW/cm2, פני השטח של חומר המתכת יעלו במהירות לנקודת הרתיחה של החומר ויתאידו חזק לאדי מתכת.
כאשר צפיפות הספק הלייזר על פני חומרי מתכת עולה על 100 mW/cm2, אדי המתכת שלא ניתן לפרוק בזמן יתחמם מחדש על ידי אנרגיית הלייזר ליצירת ענן פלזמה.
רוב ענן הפלזמה שנוצר על ידי חיתוך מתכת בלייזר יועף על ידי גז החיתוך, והחלק הקטן הנותר יצור ענן פלזמה כדי להשפיע על חיתוך מתכת:
1) ענני פלזמה יישארו על פני חומרי מתכת, יעכבו את העברת אנרגיית הלייזר ויפחיתו את מהירות החיתוך.
2) ענן הפלזמה הכלוא מתחת לזרבובית לא רק ישנה את מדיום הקיבול בין הזרבובית לחומר המתכת, אלא גם יחמם את הזרבובית, ישפיע על פרמטרי ביצועי הקיבול שלה, יפריע לתוצאות הזיהוי של ווסת הגובה הקיבולי, יפחית את הדיוק של בקרת המעקב, ולהשפיע על אפקט החיתוך.
קח לדוגמא את הלייזר 2000 W בשימוש נרחב בשוק, אם הוא משמש עם ראש חיתוך 100/125 (אורך מוקד קולימטור/אורך מוקד עדשה ממוקד), כאשר קוטר הליבה של הצמה קטן מ-40 מיקרומטר במטר , צפיפות ההספק הממוצעת של נקודת האור בפוקוס אפס תגיע לסדר גודל של 100 mW/cm2, במיוחד כאשר חותכים לוחות מתכת דקים, קל יותר ליצור ענני פלזמה.
בשנים האחרונות, היתרונות של לייזרים חד-מודים זוהו על ידי השוק. עם אופטימיזציה מתמשכת של תוכניות אופטיות, כוח הלייזרים במצב יחיד של המכשיר עולה בהדרגה. איכות האלומה הגבוהה יותר (בדרך כלל מתאימה לקוטר הליבה הקטן יותר של הצמה) והספק המוצא הגבוה יותר הופכים את צפיפות ההספק הממוצעת של נקודת האור בנקודת המוקד האפס לגבוהה יותר ויותר, וקל יותר ליצור ענני פלזמה בעת חיתוך דק. צלחות ברזל.
כדי לפתור בעיה זו, תהליכי החיתוך הבאים יכולים להפחית ביעילות את ההשפעה של ענן פלזמה:
1. חיתוך דופק מאומץ. אימוץ מצב חיתוך דופק יכול להבטיח את שיא הספק של הלייזר מחד, ולקצר את זמן ההקרנה של הלייזר על חומרי מתכת מאידך, להפחית את יצירת ענן הפלזמה.
2. הפחת את כוח חיתוך הלייזר כראוי. מבלי לשנות תנאים אחרים, הפחתת כוח החיתוך יכולה להפחית את צפיפות ההספק הממוצעת במוקד ולהפחית את יצירת ענני הפלזמה. בעת חיתוך פלדת אל-חלד בגודל 1 מ"מ עם לייזר 2000W במצב יחיד בעוצמה מלאה ואפס מיקוד, מהירות החיתוך אינה אידיאלית בשל השפעת ענן הפלזמה. כאשר כוח החיתוך מופחת ל-1800W, מהירות החיתוך מוגברת ב-50 אחוזים.
3. הרחב כראוי וחתוך את החריץ. הרחבת חריץ החיתוך לא רק מספקת תעלה רחבה יותר לענן הפלזמה להתפזר כלפי מטה, מפחיתה את ההשפעה של ענן הפלזמה על החיתוך, אלא גם עוזרת להאיץ את פריקת הסיגים בחריץ ולשפר את אפקט החיתוך.
4. הקטינו את גובה החיתוך כראוי. גובה החיתוך לא רק קובע ישירות את עובי ענן הפלזמה בין הזרבובית למשטח חומר המתכת (ככל שהמרחק קצר יותר, כך ענן הפלזמה דק יותר), אלא גם ככל שזרבובית החיתוך קרובה יותר, כך לחץ גז החיתוך הנפלט מהחיתוך גבוה יותר. מרכז הזרבובית יהיה. ככל שלחץ החיתוך גבוה יותר יעזור להאיץ את פיזור ענן הפלזמה מתחת לזרבובית ולהפחית את המיגון של ענן הפלזמה ללייזר המתרחש. אז בהנחה של הבטחת בטיחות ראש החיתוך, ככל שמרחק המעקב קרוב יותר, כך ייטב.
5. השתמש בזרבובית חיתוך מתאימה. הזרבובית המתאימה יכולה להאיץ את פיזור ענן פלזמה מתכת על ידי זרימת גז מהירה יותר מבלי להגדיל את קוטר הזרבובית.
6. הוסף מתקן ניפוח צד ומתקן קירור פיות על ראש החיתוך. מכשיר הנשיפה הצידי משמש להוצאת חלק מענן הפלזמה ולהפחתת ריכוז ענן הפלזמה מתחת לזרבובית. התקן קירור הזרבובית יכול להפחית את ההשפעה התרמית של ענן הפלזמה על הזרבובית ולהימנע מהשפעה על פרמטרי ביצועי קיבול הזרבובית.
7. מתאם גובה קיבולי בקצב דגימה גבוה מאומץ. מתאם גובה קיבולי בקצב דגימה גבוה יכול לא רק להבטיח את דיוק המעקב, אלא גם לקבוע את השינוי של ענן הפלזמה מתחת לזרבובית על ידי ניטור השינוי בערך הקיבול. כלי המכונה יכול לנקוט באמצעים כגון האטה, הפסקה, חיתוך דופק וכו' כדי להפחית את ההשפעה של ענן פלזמה על חיתוך על ידי ניטור השינוי של ענן הפלזמה.
אודות HGTECH: HGTECH היא החלוצה והמנהיגה של יישומי לייזר תעשייתיים בסין, והספקית הסמכותית של פתרונות עיבוד לייזר גלובליים. סידרנו באופן מקיף מכונה חכמה לייזר, קווי מדידה ואוטומציה, ובנייה חכמה של מפעלים כדי לספק פתרונות כוללים לייצור חכם.
