Διάφορες μέθοδοι κοπής μηχανής κοπής με λέιζερ

Η κοπή με λέιζερ είναι μια μέθοδος επεξεργασίας χωρίς επαφή με υψηλή ενέργεια και καλή δυνατότητα ελέγχου πυκνότητας.Το σημείο λέιζερ με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα σχηματίζεται μετά την εστίαση της δέσμης λέιζερ, η οποία έχει πολλά χαρακτηριστικά όταν χρησιμοποιείται στην κοπή.Υπάρχουν τέσσερις διαφορετικοί τρόποι κοπής με λέιζερ για την αντιμετώπιση διαφορετικών καταστάσεων.

1.Λιώνω κοπή　

Στην κοπή με τήξη με λέιζερ, το λιωμένο υλικό εκτοξεύεται μέσω ροής αέρα αφού το τεμάχιο εργασίας λιώσει τοπικά.Επειδή η μεταφορά του υλικού γίνεται μόνο στην υγρή του κατάσταση, αυτή η διαδικασία ονομάζεται κοπή με τήξη με λέιζερ.
Η δέσμη λέιζερ με αδρανές αέριο κοπής υψηλής καθαρότητας κάνει το λιωμένο υλικό να φεύγει από τη σχισμή, ενώ το ίδιο το αέριο δεν εμπλέκεται στην κοπή.Η κοπή με τήξη λέιζερ μπορεί να έχει υψηλότερη ταχύτητα κοπής από την κοπή αεριοποίησης.Η ενέργεια που απαιτείται για την αεριοποίηση είναι συνήθως μεγαλύτερη από την ενέργεια που απαιτείται για την τήξη του υλικού.Στην κοπή με τήξη με λέιζερ, η δέσμη λέιζερ απορροφάται μόνο εν μέρει.Η μέγιστη ταχύτητα κοπής αυξάνεται με την αύξηση της ισχύος λέιζερ και μειώνεται σχεδόν αντίστροφα με την αύξηση του πάχους της πλάκας και της θερμοκρασίας τήξης του υλικού.Στην περίπτωση ορισμένης ισχύος λέιζερ, ο περιοριστικός παράγοντας είναι η πίεση του αέρα στη σχισμή και η θερμική αγωγιμότητα του υλικού.Για υλικά σιδήρου και τιτανίου, η κοπή με τήγμα λέιζερ μπορεί να δημιουργήσει εγκοπές μη οξείδωσης.Για υλικά χάλυβα, η πυκνότητα ισχύος λέιζερ είναι μεταξύ 104w / cm2 και 105W / cm2.

2.Κοπή εξάτμισης

Στη διαδικασία κοπής αεριοποίησης με λέιζερ, η ταχύτητα της θερμοκρασίας της επιφάνειας του υλικού που αυξάνεται στη θερμοκρασία του σημείου βρασμού είναι τόσο γρήγορη που μπορεί να αποφύγει την τήξη που προκαλείται από την αγωγιμότητα της θερμότητας, έτσι ορισμένα υλικά εξατμίζονται στον ατμό και εξαφανίζονται και ορισμένα υλικά διοχετεύονται μακριά από το κάτω μέρος της κοπτικής ραφής με βοηθητική ροή αερίου ως εκτόξευση.Σε αυτή την περίπτωση απαιτείται πολύ υψηλή ισχύς λέιζερ.

Προκειμένου να αποφευχθεί η συμπύκνωση των ατμών υλικού στο τοίχωμα της σχισμής, το πάχος του υλικού δεν πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερο από τη διάμετρο της δέσμης λέιζερ.Επομένως, αυτή η διαδικασία είναι κατάλληλη μόνο για εφαρμογές όπου πρέπει να αποφεύγεται η απομάκρυνση των λιωμένων υλικών.Στην πραγματικότητα, η διαδικασία χρησιμοποιείται μόνο σε ένα πολύ μικρό πεδίο χρήσης κραμάτων με βάση το σίδηρο.

Η διαδικασία δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υλικά όπως το ξύλο και ορισμένα κεραμικά, τα οποία δεν είναι σε τετηγμένη κατάσταση και είναι απίθανο να επιτρέψουν στους ατμούς του υλικού να ανασυνδυαστούν.Επιπλέον, αυτά τα υλικά πρέπει συνήθως να επιτύχουν παχύτερη κοπή.Στην κοπή αεριοποίησης με λέιζερ, η βέλτιστη εστίαση δέσμης εξαρτάται από το πάχος του υλικού και την ποιότητα της δέσμης.Η ισχύς λέιζερ και η θερμότητα εξάτμισης έχουν μόνο μια ορισμένη επίδραση στη βέλτιστη εστιακή θέση.Η μέγιστη ταχύτητα κοπής είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη θερμοκρασία αεριοποίησης του υλικού όταν το πάχος της πλάκας είναι σταθερό.Η απαιτούμενη πυκνότητα ισχύος λέιζερ είναι μεγαλύτερη από 108 W / cm2 και εξαρτάται από το υλικό, το βάθος κοπής και τη θέση εστίασης της δέσμης.Στην περίπτωση ενός συγκεκριμένου πάχους της πλάκας, με την προϋπόθεση ότι υπάρχει αρκετή ισχύς λέιζερ, η μέγιστη ταχύτητα κοπής περιορίζεται από την ταχύτητα εκτόξευσης αερίου.

3.Ελεγχόμενη κοπή κατάγματος

Για εύθραυστα υλικά που είναι εύκολο να καταστραφούν από τη θερμότητα, η κοπή υψηλής ταχύτητας και ελεγχόμενης με θέρμανση με δέσμη λέιζερ ονομάζεται κοπή ελεγχόμενης θραύσης.Το κύριο περιεχόμενο αυτής της διαδικασίας κοπής είναι: η δέσμη λέιζερ θερμαίνει μια μικρή περιοχή εύθραυστου υλικού, η οποία προκαλεί μεγάλη θερμική κλίση και σοβαρή μηχανική παραμόρφωση σε αυτήν την περιοχή, που οδηγεί στο σχηματισμό ρωγμών στο υλικό.Εφόσον διατηρείται η ομοιόμορφη κλίση θέρμανσης, η δέσμη λέιζερ μπορεί να καθοδηγήσει τη δημιουργία ρωγμών προς οποιαδήποτε επιθυμητή κατεύθυνση.

4. Κοπή τήξης οξείδωσης (κοπή φλόγας λέιζερ)

Γενικά, το αδρανές αέριο χρησιμοποιείται για τήξη και κοπή.Εάν χρησιμοποιηθεί οξυγόνο ή άλλο ενεργό αέριο, το υλικό θα αναφλεγεί υπό την ακτινοβολία της δέσμης λέιζερ και θα δημιουργηθεί άλλη πηγή θερμότητας λόγω της έντονης χημικής αντίδρασης με το οξυγόνο για περαιτέρω θέρμανση του υλικού, η οποία ονομάζεται τήξη και κοπή οξείδωσης .

Εξαιτίας αυτού του αποτελέσματος, ο ρυθμός κοπής του δομικού χάλυβα με το ίδιο πάχος μπορεί να είναι υψηλότερος από αυτόν της κοπής τήξης.Από την άλλη πλευρά, η ποιότητα της τομής μπορεί να είναι χειρότερη από αυτή της κοπής τήγματος.Στην πραγματικότητα, θα δημιουργήσει ευρύτερες σχισμές, εμφανή τραχύτητα, αυξημένη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα και χειρότερη ποιότητα ακμών.Η κοπή με φλόγα λέιζερ δεν είναι καλή στη μηχανική κατεργασία μοντέλων ακριβείας και αιχμηρές γωνίες (υπάρχει κίνδυνος να καούν οι αιχμηρές γωνίες).Τα λέιζερ παλμικής λειτουργίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον περιορισμό των θερμικών επιδράσεων και η ισχύς του λέιζερ καθορίζει την ταχύτητα κοπής.Στην περίπτωση ορισμένης ισχύος λέιζερ, ο περιοριστικός παράγοντας είναι η παροχή οξυγόνου και η θερμική αγωγιμότητα του υλικού.