ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการตัดด้วยเลเซอร์

1. อุปกรณ์พิเศษ

เพื่อลดการเปลี่ยนแปลงขนาดจุดโฟกัสที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงขนาดลำแสงพรีโฟกัส ผู้ผลิตระบบตัดด้วยเลเซอร์จึงจัดเตรียมอุปกรณ์พิเศษบางอย่างเพื่อให้ผู้ใช้เลือก:

(1) คอลลิเมเตอร์นี่เป็นวิธีการทั่วไป กล่าวคือ มีการเพิ่มคอลลิเมเตอร์ที่ปลายเอาต์พุตของเลเซอร์ CO2 เพื่อการประมวลผลการขยายหลังจากการขยายตัว เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงจะใหญ่ขึ้น และมุมที่แตกต่างจะเล็กลง ดังนั้นขนาดลำแสงก่อนการโฟกัสใกล้สุดและปลายสุดจะใกล้เคียงกันภายในช่วงการทำงานของการตัด

(2) แกนด้านล่างที่เป็นอิสระของเลนส์ที่กำลังเคลื่อนที่จะถูกเพิ่มเข้าไปในหัวตัด ซึ่งเป็นสองส่วนอิสระที่มีแกน Z ควบคุมระยะห่างระหว่างหัวฉีดและพื้นผิวของวัสดุเมื่อโต๊ะทำงานของเครื่องมือกลเคลื่อนที่หรือแกนลำแสงเคลื่อนที่ แกน F ของลำแสงจะเคลื่อนที่จากปลายใกล้ไปยังปลายไกลในเวลาเดียวกัน เพื่อให้เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงยังคงเท่าเดิมในพื้นที่การประมวลผลทั้งหมดหลังจาก ลำแสงถูกโฟกัส

(3) ควบคุมแรงดันน้ำของเลนส์โฟกัส (โดยปกติจะเป็นระบบโฟกัสแบบสะท้อนโลหะ)หากขนาดของลำแสงก่อนการโฟกัสมีขนาดเล็กลง และเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดโฟกัสมีขนาดใหญ่ขึ้น แรงดันน้ำจะถูกควบคุมโดยอัตโนมัติเพื่อเปลี่ยนความโค้งของการโฟกัสเพื่อลดเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดโฟกัส

(4) ระบบเส้นทางแสงชดเชยในทิศทาง X และ Y จะถูกเพิ่มลงในเครื่องตัดเส้นทางแสงที่บินได้นั่นคือเมื่อเส้นทางแสงของปลายสุดของการตัดเพิ่มขึ้น เส้นทางแสงชดเชยจะสั้นลงในทางตรงกันข้าม เมื่อเส้นทางแสงใกล้กับปลายตัดลดลง เส้นทางแสงชดเชยจะเพิ่มขึ้นเพื่อรักษาความยาวเส้นทางแสงให้สม่ำเสมอ

2. เทคโนโลยีการตัดและการเจาะ

เทคโนโลยีการตัดด้วยความร้อนทุกชนิด ยกเว้นบางกรณีที่สามารถเริ่มจากขอบของเพลต โดยทั่วไปจะต้องเจาะรูเล็กๆ บนเพลตก่อนหน้านี้ในเครื่องปั๊มคอมพาวด์ด้วยเลเซอร์ มีการเจาะรูด้วยหมัด จากนั้นจึงตัดออกจากรูเล็กๆ ด้วยเลเซอร์สำหรับเครื่องตัดเลเซอร์ที่ไม่มีอุปกรณ์ปั๊ม การเจาะขั้นพื้นฐานมี 2 วิธี:

(1) การเจาะด้วยระเบิด: หลังจากที่วัสดุถูกฉายรังสีด้วยเลเซอร์ต่อเนื่อง จะมีหลุมเกิดขึ้นตรงกลาง จากนั้นวัสดุที่หลอมละลายจะถูกกำจัดออกอย่างรวดเร็วโดยโคแอกเซียลการไหลของออกซิเจนพร้อมกับลำแสงเลเซอร์เพื่อสร้างรูโดยทั่วไปขนาดของรูจะสัมพันธ์กับความหนาของแผ่นเพลทเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของรูระเบิดคือครึ่งหนึ่งของความหนาของแผ่นดังนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางรูระเบิดของแผ่นหนาจึงมีขนาดใหญ่และไม่กลมไม่เหมาะที่จะใช้กับชิ้นส่วนที่มีความต้องการสูงกว่า (เช่น ท่อตะเข็บกรองน้ำมัน) แต่ใช้กับของเสียเท่านั้นนอกจากนี้เนื่องจากแรงดันออกซิเจนที่ใช้ในการเจาะเท่ากับที่ใช้สำหรับการตัด การกระเด็นจึงมีขนาดใหญ่

นอกจากนี้ การเจาะแบบพัลส์ยังต้องการระบบควบคุมเส้นทางก๊าซที่เชื่อถือได้มากขึ้น เพื่อให้ทราบถึงการเปลี่ยนประเภทของก๊าซและแรงดันก๊าซ และการควบคุมเวลาในการเจาะในกรณีของการเจาะแบบพัลส์ เพื่อให้ได้แผลที่มีคุณภาพสูง ควรให้ความสนใจกับเทคโนโลยีการเปลี่ยนจากการเจาะแบบพัลส์เมื่อชิ้นงานอยู่กับที่ ไปสู่การตัดชิ้นงานอย่างต่อเนื่องด้วยความเร็วคงที่ตามทฤษฎีแล้ว สภาพการตัดของส่วนเร่งความเร็วมักจะเปลี่ยนแปลงได้ เช่น ทางยาวโฟกัส ตำแหน่งหัวฉีด แรงดันแก๊ส ฯลฯ แต่ในความเป็นจริง สภาวะข้างต้นไม่น่าจะเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากระยะเวลาที่สั้น

3. การออกแบบหัวฉีดและเทคโนโลยีการควบคุมการไหลของอากาศ

เมื่อตัดเหล็กด้วยเลเซอร์ ออกซิเจนและลำแสงเลเซอร์แบบโฟกัสถูกยิงไปยังวัสดุที่ตัดผ่านหัวฉีด เพื่อสร้างลำแสงการไหลของอากาศข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการไหลของอากาศคืออากาศที่ไหลเข้าสู่รอยบากควรมีขนาดใหญ่และความเร็วควรสูง เพื่อให้ออกซิเดชันเพียงพอจะทำให้วัสดุที่ทำปฏิกิริยาคายความร้อนได้เต็มที่ในเวลาเดียวกัน มีโมเมนตัมมากพอที่จะพ่นและระเบิดวัสดุที่หลอมละลายออกมาดังนั้นนอกจากคุณภาพของลำแสงและการควบคุมที่ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการตัดแล้ว การออกแบบหัวฉีดและการควบคุมการไหลของอากาศ (เช่น แรงดันหัวฉีด ตำแหน่งของชิ้นงานในการไหลของอากาศ เป็นต้น ) ก็เป็นปัจจัยที่สำคัญมากเช่นกันหัวฉีดสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์มีโครงสร้างที่เรียบง่าย นั่นคือรูทรงกรวยซึ่งมีรูกลมเล็กๆ ที่ส่วนท้ายโดยทั่วไปจะใช้วิธีการทดลองและข้อผิดพลาดในการออกแบบ

เนื่องจากโดยทั่วไปหัวฉีดทำจากทองแดงสีแดงและมีปริมาตรน้อย จึงเป็นชิ้นส่วนที่เปราะบางและจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยๆ ดังนั้นจึงไม่มีการคำนวณและวิเคราะห์อุทกพลศาสตร์เมื่อใช้งาน ก๊าซที่มีความดัน PN (ความดันเกจ PG) จะถูกฉีดจากด้านข้างของหัวฉีด ซึ่งเรียกว่าความดันหัวฉีดมันถูกขับออกจากช่องหัวฉีดและไปถึงพื้นผิวชิ้นงานในระยะห่างที่กำหนดความดันนี้เรียกว่า PC แรงดันตัด และในที่สุดก๊าซจะขยายไปจนถึงความดันบรรยากาศ PAงานวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่อเพิ่ม PN ความเร็วการไหลจะเพิ่มขึ้นและ PC ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

สามารถใช้สูตรต่อไปนี้ในการคำนวณ: v = 8.2d2 (PG + 1) V - อัตราการไหลของก๊าซ L / ใจ - เส้นผ่านศูนย์กลางหัวฉีด MMPg - แถบแรงดันหัวฉีด (แรงดันเกจ)

มีเกณฑ์ความดันที่แตกต่างกันสำหรับก๊าซที่แตกต่างกันเมื่อความดันของหัวฉีดเกินค่านี้ การไหลของก๊าซจะเป็นคลื่นกระแทกเฉียงเฉียงปกติ และความเร็วการไหลของก๊าซจะเปลี่ยนจากความเร็วต่ำกว่าเสียงไปเป็นความเร็วเหนือเสียงเกณฑ์นี้เกี่ยวข้องกับอัตราส่วนของ PN และ PA และระดับความอิสระ (n) ของโมเลกุลก๊าซ ตัวอย่างเช่น n = 5 ของออกซิเจนและอากาศ ดังนั้นเกณฑ์ PN = 1bar × (1.2)3.5=1.89bar。 เมื่อ ความดันหัวฉีดสูงกว่า PN / PA = (1 + 1 / N) 1 + n / 2 (PN; 4bar) การไหลของอากาศเป็นปกติ ซีลกระแทกเฉียงกลายเป็นช็อตบวก ความดันตัด PC ลดลง อากาศ ความเร็วการไหลลดลง และกระแสเอ็ดดี้จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวชิ้นงาน ซึ่งทำให้บทบาทของการไหลของอากาศในการขจัดวัสดุที่หลอมละลายลดลง และส่งผลต่อความเร็วในการตัดดังนั้นจึงมีการใช้หัวฉีดที่มีรูทรงกรวยและรูกลมเล็ก ๆ ที่ส่วนท้าย และแรงดันหัวฉีดของออกซิเจนมักจะน้อยกว่า 3bar


เวลาโพสต์: Feb-26-2022