Lasersnijden Beheersen: Een Uitgebreide Beginnersgids

Definitie

Lasersnijden is het gebruik van een hoge-energiedichtheid laserstraal om het te snijden materiaal te bestralen, zodat het materiaal snel wordt verhit tot de verdampingstemperatuur en verdampt om een gat te vormen. Naarmate de straal het materiaal beweegt, vormt het gat continu een spleet met een smalle breedte om de materiaalsnijde te voltooien.

Principe

De laser gebruikt stofopwekking om licht te genereren. Dit licht heeft een sterke temperatuur. Bij contact met het materiaal, kan het snel op het oppervlak van het materiaal smelten om een gat te vormen. Volgens de beweging van het registratiepunt, wordt de snede gevormd. In vergelijking met de traditionele snijmethode, heeft de snijmethode een kleinere kloof en kan het de meeste materialen besparen. Echter, de analyse wordt gedefinieerd volgens het snijeffect. Het materiaal dat volgens de laser wordt gesneden, heeft een bevredigend snijeffect en hoge nauwkeurigheid. Dit is geërfd. Naast de voordelen van laser, is het ook ongekend door gewone snijmethoden.

Lasersnijden is het gebruik van een gefocusde hoge-energiedichtheid laserstraal om het werkstuk te bestralen, zodat het bestraalde materiaal snel smelt, verdampt, ablatie of het ontbrandingspunt bereikt, en tegelijkertijd wordt het gesmolten materiaal weggeblazen door de hoge-snelheids luchtstroom coaxiaal met de straal, waardoor het werkstuk open wordt gesneden. Lasersnijden is een van de thermische snijmethoden.

Typen

Lasersnijden kan worden verdeeld in vier categorieën: laser verdamping snijden, laser smelt snijden, laser zuurstof snijden, laser scriberen en gecontroleerde breuk.

1. Laser verdamping snijden

Met behulp van een hoge-energiedichtheid laserstraal om het werkstuk te verwarmen, stijgt de temperatuur snel, bereikt het kookpunt van het materiaal in een heel korte tijd, en het materiaal begint te verdampen om damp te vormen. De uitstotsnelheid van deze dampen is erg groot, en tegelijkertijd met de dampen die worden uitgeblazen, wordt een snij in het materiaal gevormd. De verdampingswarmte van materialen is doorgaans erg groot, dus laser verdamping en snijden vereist veel vermogen en vermogendichtheid.

Laser verdamping snijden wordt meestal gebruikt voor het snijden van extreem dunne metaalmaterialen en niet-metaalmaterialen (zoals papier, stof, hout, plastic en rubber, enz.).

2. Laser smelt snijden

Bij laser smelt snijden wordt het metaalmateriaal gesmolten door laserverhitting, en vervolgens wordt het niet-oxidiserende gas (Ar, He, N, etc.) gespoten door het mondstuk coaxiaal met de straal, en het vloeibare metaal wordt uitgeblazen door de sterke druk van het gas om een snij te vormen. Laser smelt snijden hoeft het metaal niet volledig te verdampen, en de benodigde energie is slechts 1/10 van de verdampingssnijden.

Laser smelt snijden wordt voornamelijk gebruikt voor het snijden van materialen die niet gemakkelijk geoxideerd of actieve metalen zijn, zoals roestvrij staal, titanium, aluminium en hun legeringen.

3. Laser zuurstof snijden

Het principe van laser zuurstof snijden is vergelijkbaar met zuurstofaceteen snijden. Het gebruikt een laser als voorverhittingswarmtebron en een actief gas zoals zuurstof als snijgas. Enerzijds reageert het uitgeblazen gas met het snijmetaal om een oxidatieractie te veroorzaken en een grote hoeveelheid oxidatiewarmte vrij te maken; anderzijds worden het gesmolten oxide en smelt uit de reactiezone uitgeblazen om een snij in het metaal te vormen. Omdat de oxidatieractie in het snijproces veel warmte produceert, is de benodigde energie voor laser zuurstof snijden slechts 1/2 van de smeltsnijden, en de snijsnelheid is veel sneller dan laser verdamping snijden en smelt snijden. Laser zuurstof snijden wordt voornamelijk gebruikt voor gemakkelijk geoxideerde metaalmaterialen zoals koolstofstaal, titaniumstaal en warmtebehandelde staal.

4. Laser scriberen en gecontroleerde breuk

Laser scriberen gebruikt hoge-energiedichtheid laser om het oppervlak van het brosmateriaal te scannen, zodat het materiaal wordt verhit om een kleine groef te verdampen, en vervolgens een bepaalde druk toe te passen, het brosmateriaal zal breken langs de kleine groef. Lasers voor laser scriberen zijn doorgaans Q-geschakelde lasers en CO2 lasers.

Breukcontrole is het gebruik van de steile temperatuurdistributie gegenereerd door laser groeven, die lokale thermische spanning in het brosmateriaal genereert en het materiaal breekt langs de kleine groef.

Kenmerken

In vergelijking met andere thermische snijmethoden, heeft lasersnijden de algemene kenmerken van snelle snijsnelheid en hoge kwaliteit. Specifiek samengevat als de volgende aspecten.

1. Goede snijkwaliteit

Vanwege de kleine laser vlek, hoge energiedichtheid, en snelle snijsnelheid, kan lasersnijden goede snijkwaliteit verkrijgen.

a. Lasersnijinsnijding is smal, beide zijden van de spleet zijn parallel en loodrecht op het oppervlak, en de dimensionele nauwkeurigheid van de gesneden onderdelen kan ±0,05 mm bereiken.

b. Het snijoppervlak is glad en mooi, de oppervlakteroughness is slechts tientallen micron, en zelfs lasersnijden kan als het laatste proces worden gebruikt, zonder mechanische bewerking, en de onderdelen kunnen direct worden gebruikt.

c. Na het materiaal lasersnijden, is de breedte van de warmtebeïnvloede zone erg klein, de prestaties van het materiaal in de buurt van de spleet zijn bijna niet beïnvloed, en de werkstukvervorming is klein, de snijnauwkeurigheid is hoog, de geometrie van de spleet is goed, en de doorsnedevorm van de spleet is meer regelmatig rechthoekig.

2. Hoge snij efficiëntie

Vanwege de transmissie-eigenschappen van de laser, is de lasersnijmachine doorgaans uitgerust met meerdere CNC-werktafels, en het hele snijproces kan volledig CNC-bestuurd worden. Tijdens de bediening, hoeft u alleen het numerieke besturingsprogramma te wijzigen, kan het worden toegepast op het snijden van onderdelen van verschillende vormen, zowel tweedimensionaal snijden als driedimensionaal snijden.

3. Snelle snijsnelheid

Met een laser met een vermogen van 1200W een 2 mm dikke laag koolstofstaalplaat snijden, kan de snijsnelheid 600 cm/min bereiken; een 5 mm dikke polypropylene harsplaat snijden, kan de snijsnelheid 1200 cm/min bereiken. Het materiaal hoeft niet geklemd en vastgezet te worden tijdens lasersnijden, wat niet alleen gereedschappen en vastzettingen kan besparen, maar ook hulptijd voor laden en lossen kan besparen.

4. Contactloos snijden

Tijdens lasersnijden heeft de snijbrander geen contact met het werkstuk, en er is geen tool slijtage. Voor het verwerken van onderdelen van verschillende vormen, hoeft u het "gereedschap" niet te wisselen, gewoon de uitgangsparameters van de laser te wijzigen. Het lasersnijproces heeft laag geluid, kleine trilling en geen vervuiling.

5. Er zijn veel typen snijmaterialen

In vergelijking met zuurstofaceteen snijden en plasmasnijden, zijn er veel typen lasersnijmaterialen, waaronder metaal, niet-metaal, metaal-gebaseerde en niet-metaal-gebaseerde composietmaterialen, leer, hout en vezel. Maar voor verschillende materialen, vanwege hun verschillende thermo-fysieke eigenschappen en verschillende absorptiesnelheden voor lasers, tonen ze verschillende aanpassingsvermogen voor lasersnijden.

Toepassingen

De meeste lasersnijders worden bestuurd door CNC-programma's of gemaakt tot snijrobots. Als een nauwkeurige verwerkingsmethode, kan lasersnijden bijna alle materialen snijden, inclusief tweedimensionaal snijden of driedimensionaal snijden van dunne metalen platen.

In het gebied van automobielproductie, is de snijtechnologie van ruimtekrommen zoals auto dakramen breed toegepast. Het Duitse Volkswagen bedrijf gebruikt een laser met een vermogen van 500W om complexe vormige carrosserieplaten en diverse gebogen onderdelen te snijden. In de lucht- en ruimtevaart, wordt lasersnijtechnologie voornamelijk gebruikt voor het snijden van speciale luchtvaartmaterialen, zoals titaniumlegeringen, aluminiumlegeringen, nikkellegeringen, chroomlegeringen, roestvrij staal, berylliumoxide, composietmaterialen, kunststoffen, keramiek en kwarts. De door lasersnijden verwerkte luchtvaartonderdelen omvatten motorvlambuis, titaniumlegering dunwandige behuizing, vliegtuigframe, titaniumlegering huid, vleugeltruss, staartvleugelpaneel, helikopter hoofdroter, ruimteshuttle keramische warmteisolatie tegel, enz.

Lasersnijtechnologie wordt ook breed toegepast in het gebied van niet-metaalmaterialen. Niet alleen kan het materialen met hoge hardheid en brosheid snijden, zoals siliciumnitride, keramiek, kwarts, etc.; maar kan ook flexibele materialen snijden en verwerken, zoals stof, papier, plastic platen, rubber, etc., zoals kleding snijden met laser, kan kleding 10%~12% besparen, de efficiëntie verbeteren met meer dan 3 keer.

Trends

1. De lasersnijmachine zal de epochale productrevolutie voortzetten.

De laserlichtbron is het kerncomponent van de lasersnijder, en ook een belangrijke indicator die het type en snijvermogen van een lasersnijder bepaalt. Natuurlijk zullen toekomstige veranderingen in lasersnijders ook plaatsvinden in laserlichtbronnen. Zoals hierboven vermeld, is de vervanging van CO2 lasersnijmachine door fiber lasersnijmachine de belangrijkste technologische revolutie in de 40 jaar sinds de lasersnijder is geboren, die epochale economische voordelen heeft gebracht aan fabrikanten en nieuwe en oude gebruikers in dit veld. Dus, in de toekomst, zal er een nieuwe lichtbron zijn die goedkoper is dan fiber lasers, betere prestaties heeft, meer uitstekende straalmodus, hogere electro-optische conversie-ratio of lagere totale kosten? Het antwoord is natuurlijk ja. Dan vragen, wat voor soort laser? Natuurlijk is het onmogelijk om nu een nauwkeurig antwoord te geven. Wetenschap en technologie falen soms, soms duizenden mijlen per dag.

2. Hoogvermogen fiber laser zal de hoofdkracht worden in de lasersnijmachine markt.

Tegenwoordig hebben optische vezel snijmachines van diverse vermogensbereiken grote ontwikkeling gekend. Echter, waar is de mainstream laservermogen van lasersnijmachines in de toekomst? Hoewel lasersnijmachines in elk vermogensbereik hun eigen gebruik hebben, maar de familie van lasers die begon met hoogvermogen fiber lasers en de wereldwijde lasersnijmachine technologische revolutie teweegbracht, beschouwt hoger vermogen, hogere precisie, en grotere snijcapaciteit als een van de belangrijke ontwikkelingsrichtingen van fiber lasersnijmachine. STYLECNC lanceerde recent een 15kW ultra-hoge-snelheid fiber lasersnijmachine, die een ongekende doorbraak in snijsnelheid en snijddikte heeft bereikt, wat de aandacht van de industrie heeft getrokken. Bevat dit de toekomstige ontwikkelings trend van lasersnijmachines? Het is de moeite waard om te kijken naar industrie-experts, geleerden en gebruikersvrienden. Daarnaast kunnen we vertrouwen dat in de nabije toekomst, veel in- en buitenlandse fiber lasersnijmachine fabrikanten een heftige marktcompetitie zullen tegemoetkomen. Alleen bedrijven met uitstekende productkwaliteit, continue focus op R&D investeringen, en kerncompetitieve technologieën beheersen, kunnen dat doen en onoverwinnelijk zijn.

3. De era van intelligentie komt aan.

Of het nu Industry 4.0 in Duitsland is of intelligente productie in China, de vierde industriële revolutie in het industriële veld komt. Als een hoge-precisie CNC lasersnijmachine, zal de lasersnijmachine zeker met de tijd meegaan en met de technologie vliegen. De ontwikkeling van lasersnijmachine automatisering heeft de productiecapaciteit en automatiseringsniveau van de bladmetaalwerkplaats aanzienlijk verbeterd.

In de toekomst, op deze basis, broedt een era van intelligente productie van lasersnijmachines in de velden van netwerktechnologie, communicatietechnologie, computersoftwaretechnologie en andere velden. Het is voorzienbaar dat als een middel van precisie bladmetaal blanken, het onvermijdelijk zijn eigen netwerkcommunicatiecapaciteiten zal gebruiken om te communiceren met de fabrieks blad ontrollijn, buigmachine, CNC stootmachine, las (niet) joint unit, straal en coating lijn. Andere apparatuur, ingesloten in een geünificeerd productieplan, taak en beoordeling beheersysteem, is een belangrijk deel van de bladmetaalwerkplaats beheersysteem geworden. Als gevolg, zullen lasersnijmachine fabrikanten geleidelijk transformeren tot bladmetaal bewerkingsaannemers.