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从事激光行业20年的大佬总结出来的不外传经验!激光切割的工艺参数及成本

来源:www.laser08.com 时间:2022-03-28 点击:1085
人们知道,光能的集中会产生巨大的长期能量。利用这个特性,从切割冰块到点燃古老的地球,再到凹入燃烧阿基米德玻璃的船只来击退敌人。今天推出的激光切割技术也是如此。
激光切割也许是世界上最先进的切割工艺,可以切割大多数金属和非金属。可用于汽车工业、工程机械、家用电器等。其优点是制造精度高、切削灵活、异形加工、结构简单、速度快、效率高,能解决许多现有技术无法解决的问题。本期我们聊聊从事激光行业20年的大佬总结出来的不外传经验!激光切割的工艺参数及成本。
激光切割原理
激光切割是利用激光发生器发出的激光束,对准透镜,形成一个非常小的高能聚焦光点,使光斑聚焦在材料上的正确位置,表面。激光能量穿透记录的材料。熔渣熔化过程。激光头由程控伺服电机驱动,随着光束穿过材料,切割头沿预定路径移动,从而切割出各种形状的工件。
激光切割的分类
激光分类
红、橙、黄、绿光可以被物体吸收或反射;激光也是光,根据波长具有不同的特性。激光发生器的增益介质(即能够将电能转化为激光的介质)决定了激光的波长、输出功率和应用。激光放大介质可分为气体、液体和固体。
代表性气体是CO2气体激光器; 2.固体的例子包括光纤激光器、YAG激光器、红宝石激光器、半导体激光器等。液体生成是指使用某些液体(通常是染料等有机溶剂)作为工具制造激光器并制造出发射激光的激光器.
不同的待切割材料吸收不同波长的激光,因此必须安装合适的激光发生器。光纤激光发生器是目前汽车行业应用最广泛的。
激光切割方式的分类
主要分为熔融切割、氧化切割、蒸汽切割、可控断裂切割等。其中以搪瓷手术和氧化手术最为常见。下面介绍这两种手术方法。对其他两种手术技术感兴趣的学生可以自学。
激光熔融切割
在激光熔化和切割中,通过激光加热熔化金属材料,然后通过同轴喷嘴喷射非氧化性气体(Ar、He、N等),将液态金属强烈排出。气体压力形成置换。激光熔化不需要金属完全蒸发,所需能量仅为蒸发量的1/10。
1) 激光束与高性能惰性切割气体相结合,有助于从凹槽中去除熔融材料,气体本身不参与切割。
2)最大切割速度随着激光功率的增加而增加,并且随着板材厚度和材料熔化温度的增加而几乎成反比。给定激光功率的限制因素是凹槽中的气压和材料的热导率。
氧化激光切割
激光氧切的原理与氧切类似。它使用激光作为预热热源,使用氧气等活性气体作为切割气体。一方面,吹出的气体与切割金属相互作用,引起氧化反应,释放大量氧化热;另一方面,熔融氧化物和熔池从反应区喷出,在金属中形成缺口。由于在切割过程中氧化反应产生大量热量,氧气激光切割所需的能量仅为熔切的一半,切割速度好,优于蒸汽激光切割和熔切。氧化切割过程中有两个热源:来自激光束的辐射能和化学反应产生的热能。据估计,切割碳钢时,氧化反应产生的热能是切割所需能量的60%。
在氧化切割过程中,当氧化燃烧速度高于激光束的移动速度时,切割变得宽而粗糙,反之,当移动速度低时,切割变得狭窄而光滑。
总结:在选择切割方法时,必须考虑其特性、面板材料,有时还要考虑切口的形状。与熔化相比,蒸汽激光切割需要更多的热量,适用于切割非常薄的金属材料和非金属材料。激光氧化切割利用氧气与金属的反应热来提高速度,切割质量相对较差,适用于切割较厚的金属板材。使用保护气体、熔化和激光切割可以防止溅渣,切割接头光滑,切割质量好。它最常用于汽车钣金行业。另外,熔融切割和气化切割无法实现氧化切割,这对于有特殊要求的切割具有重要意义。
激光切割工艺及设备
激光切割的工艺流程比较简单。激光切割路径及参数程序根据不同产品预先设定。通常先切割孔,然后修剪边缘。待第一个调试部分合格后,就可以进行开料的直接生产了。但切割出最高品质的产品并不容易,它与切割材料、激光模式、功率、切割速度、辅助气体压力等密切相关。
激光模式
激光器一般具有三种工作模式:连续模式、调制模式和脉冲模式。
在连续模式下,激光器的输出功率是恒定的,这意味着传递到片材上的热量比较均匀。通常,它允许更快的切割。一方面可以提高工作效率,另一方面可以避免患处需要恶性转化而引起的热量集中。
调制激光的功率是切削速度的函数,它通过限制各个点的功率来使输入到刀片的热量保持在足够低的水平,从而避免了切削刃的烧毁。由于它的控制比较复杂,所以效率不是很高,而且只用了很短的时间。虽然脉冲模式可以分为三种情况,但基本上只是强度差异,通常根据材料特性和设计精度来选择。
总结:激光器经常连续运行。为了获得特定材料的最佳切割质量,您需要调整进给速度,例如曲线加速、减速和减速。因此,在连续输出模式下,降低功率是不够的,需要通过改变脉冲来调整激光功率。
氮气通常用于切割不锈钢以及一些用于防止氧化反应和熔体清除的高强度钢。氮气的纯度非常高。超过 8 毫米的不锈钢通常需要 99.999% 的纯度。
氧气是切纸的理想选择,快速切纸和切纸非常重要。
空气适用于切割铝板、非金属板和镀锌板,在一定程度上可以减少氧化膜,节省成本。
在成本方面,碳钢生产用氧气便宜,碳钢生产用氮气大。不锈钢数量越高,含氮量越高,纯度越高,数值越高。
目前切割纯氮气的成本约为35-40元/小时,高于切割氧气的成本,约为10-40-15元/小时。
总结:激光切割的最高速度可以达到40m/min,加工通常只有最高速度的1/3到1/2,因为速度越高,弱伺服加工越困难。直接影响切割行为。切割圆孔时,速度越快,孔径越小,效果越差。最大速度只能用于切割长文件时最大限度地提高效率。在实际切割过程中,需要根据产品的材料、厚度和规格等因素,调整激光功率、气流等相关因素,以达到产品的最佳速度。
激光切割机
激光切割系统主要由以下几部分组成:织物、工作台、剃须、控制系统、激光焊接柜、激光器、冷却系统、除尘装置、送风系统等。
激光切割边缘的调整
根据不同的产品,需要在不同的运行条件下不断调整参数以获得最佳系统。激光切割可获得的标称分辨率为 0.08 毫米,折射率为 0.03 毫米。当然,最小可用条目是:直径± 0.05 毫米,或直径 0.2 毫米。
功率输出选项
不同的材料和厚度需要不同的熔化功率,所需的激光功率也不同。在生产过程中,需要调整生产速度和质量,选择和调整合适的切割功率和速度,以保证切割面积合适,材料能够很好地熔化和分散。
(一台激光器将电能转化为激光功率的效率约为30%~35%,输出功率为1500W,输入功率约为4285W至5000W。功耗实际上高于功率另外,定律储能(额外的能量会随着温度的变化而膨胀,所以激光需要有冷却器来支撑)。
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