Металл лазерийн хайчлах машин ямар зузааны металл таслаж чадах вэ?

Металлтай танилцах Лазер огтлох машин Зузааны чадавх

Металл лазерийн хайчлах машины зузааны чадавхи: Танилцуулга

Орчин үеийн ихэнх металл лазерын хайчлалтын машинууд нь тухайн металлын төрөл болон лазерын чадалд хамааран ойролцоогоор хагас миллиметрээс 40 мм хүртэлх зузаантай материалтай ажилладаг. Ердийн 3 кВт-ын загварууд нь ойролцоогоор 12 мм-ийн хялгасан гангийн хайчлалт хийж чадахад, 12 кВт-аас дээш чадал бүхий үйлдвэрийн ангиллын системүүд нь 35 мм-ийн нүүрстөрөгчийн ганг хайчлах ч, хурдыг нь харьцангуй ихээр багасгах шаардлагатай болдог. Энэ ширхэг боломжийн хязгаар нь 1-3 мм зузаантай хөнгөн жиний автомашины хөндийгоос эхлээд 15-25 мм зузаантай хүнд машин механизмд ашиглагддаг том, хэвийн хэсгүүд хүртэлх бүх зүйлийг лазераар хайчлах боломжийг олгодог.

Ердийн металлуудын хамгийн их ба бага зузааны хязгаар

Өгөгдлүүд нь ширхэг лазерын системийн (2–8кВ) салбарын стандарт үзүүлэлтүүдийг харуулж байна

Материалын шинж чанар лазер хайчлах ажиллагаанд яаж нөлөөлөх вэ

Металлын дулаан дамжуулах болон хайлах температур нь түүнийг хэр үр дүнтэй хайчлах боломжийг шууд нөлөөлдөг. Жишээ нь, хром ихтэй нержисан сталь нь ижил зузаантай энгийн нүүрстөрөгчтэй сталийг хайчлахад шаардагдах энергээс ойролцоогоор 15 хувиар илүү энерги шаарддаг. Харин цагаан тугалмал нь маш их хэмжээний дулаан отой тул түүнийг сайтар хайчлахын тулд машинууд илүү өндөр чадалтайгаар ажиллах шаардлагатай байдаг. 2024 оны найруулгын үйлдвэрийн салбарын хамгийн сүүлийн өгөгдлүүд мөн гайхамшигтай зүйлийг харуулж байна. 8 миллиметрээс илүү зузаан зэсний хайлшны хувьд найруулагчид хайчлалтын үед дулаан тархахыг удирдахын тулд азот болон аргонтой хольж тусгай хийн хослол руу шилжих хэрэгтэй байдаг.

Лазерын чадал металлын хамгийн их зузааныг хэрхэн тодорхойлох вэ

Лазерын чадал болон материалын зузааны хамаарал тайлбарлагдсан

Киловатт (kW) нэгжээр хэмжигдэх лазерын чадал нь дулааныг материалын дотор фокуслох замаар ямар зузааны металл огтлох боломжтойг тодорхойлдог. Хэтэрхий хатуу материалтай ажиллах үед илүү өндөр чадал бүхий лазер нь үйлдвэрлэлийн орчинд маш чухал байдаг хурд болон чанарыг хадгалан сайн ажилладаг. Тооны өгөгдлийг харцгаана уу: 6кВт-ийн төхөөрөмж нь 3кВт-ийнхтэй харьцуулахад ойролцоогоор 2.5 дахин их хамгийн өндөр нягтралыг үүсгэдэг. Энэ юу гэсэн үг вэ гэвэл ийм чадалтай систем нь 25мм нүүрстөрөгчийн сталийг амархан огтолдог бол сул системүүд нь 12мм-с илүү зузааныг огтлоход хэцүү цэвэршдэг. Олон үйлдвэрүүд шаардлага ихтэй үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд хурдан, асуудалгүй ажиллахын тулд илүү их чадал бүхий эдгээр төхөөрөмжүүд рүү шилжсэн.

Лазерын чадлаар боломжит хамгийн их металл зузаан (3кВт, 6кВт, 8кВт)

Их чадлын ватт нь зузаан хэсгийн огтлолын өргөнийг 18–22%-иар багасгаж, материал алдагдлыг хамгийн бага болгодог.

Нүүрстөрөгчтэй ган, эрдэсжүүлсэн ган, цагаан тугалга, хүрэл дээрх огтлох ажиллагааны үзүүлэлт

• Нүүрстөрөгчийн ган : Лазерээр огтлоход тохиромжтой; 6 кВт-ийн систем нь 25 мм-ийн хавтгайг үр дүнтэй хурдаар цэвэр огтолж чадна
• Цахилгаан хэрэглэлийн ган : Бүтцээс шалтгаалан нүүрстөрөгчтэй гангаас 25% илүү чадлын нягт шаарддаг
• Алюмин : Гэрлийг их отойлгох чанар нь 30–40% илүү чадал шаарддаг бөгөөд 8 кВт-ийн лазерийг ашиглаж байгаа ч 20 мм-ээс илүү зузаан материалыг огтлох боломжийг хязгаарладаг
• Төмөр : 10 мм-ээс илүү зузаан хэсгийг найдвартай огтлохын тулд 15 кВт-аас дээш чадал шаардлагатай бөгөөд тусламжийн хийг оновчтой сонгох нь маш чухал

Өгөгдлийн шинжилгээ: 6 кВт-ийн фибэр лазер нь 25 мм хүртэлх нүүрстөрөгчтэй ганг үр дүнтэй огтолдог

Мэдээллийн өгөгдлөөр 6 кВт-ийн фибэр лазер нь ган хийцэд хамгийн үр дүнтэй ажилладаг бөгөөд 25 мм-ийн хавтгайг 93% энергийн үр дүнтэй cO₂ лазерийн 78%-той харьцуулахад. 2023 оны Industrial Laser Report-д заасны дагуу, энэ чадлын ангилал нь 25 мм хүртэлх зузаан материал ашиглах үед 8 кВт-ийн системийн харьцаагаар нэг огтлолд ноогдох зардлыг 40%-иар бууруулдаг.

Шилэн ширхэгийн лазер vs CO2 лазер : Аль нь зузаан металлыг илүү сайн хэрэглэдэг вэ?

Цацрагийн чанар ба фокусын гүн металлын зузаантай харьцах хамаарал

Шилэн кабель дахь лазерын долгионы урт ойролцоогоор 1.06 микрометр бөгөөд энэ нь CO2 лазерийн 10.6 микрометртэй харьцуулахад 10 дахин богино юм. Энэ ялгаагаас шалтгаалан шилэн кабель дахь лазер нь 0.15-0.20 мм-ийн хэмжээтэй CO2 технологитой харьцуулахад 0.01-0.03 мм хэмжээтэй маш жижиг фокусын толботой болдог. Энэ нь практик хувьд см² тутамд 100-300 мегаваттын энергиийн нягт үүсгэдэг гэсэн үг юм. Энэ хэмжээ нь CO2 лазерийн хамгийн ихдээ 5-20 МВт/см² хүрэх чадвараас хамаагүй илүү юм. Энэ илүү өндөр төвлөрлийн улмаас шилэн кабель дахь лазер нь илүү зузаан металл материалд илүү гүн зүсч чаддаг. Нөгөө нэг давуу тал бол 30 мм зузаан цайр налаанд ажиллахдаа шилэн кабель дахь лазер нь ±0.5 мм дотор фокусынхаа тогтвортой байдлыг хадгалж чаддаг. Харин уламжлалт CO2 лазерийн системүүд ойролцоогоор 15 мм-ээс илүү зузаан болох тусам цацрагийн сарних, хийн урсгалын улмаас үүсэх туранхай байдлын асуудалд тулгардаг.

Яагаад шилэн лазер нь их зузаан материал дээр CO2 лазераас илүү ажиллах чадвартай байдаг вэ

Орчин үеийн 8–12 кВт-ын шилэн лазер нь 30 мм нүүрстөрөгчийн сталийг 0.8 м/мин хурдтай, ±0.1 мм нарийвчлалтайгаар тасалдаг бол ижил төстэй CO2 систем нь зөвхөн 0.3 м/мин ба ±0.25 мм нарийвчлалтай ажилладаг. Энэ давуу талыг гурван шалтгаанаар тайлбарлаж болно:

1. Чадлын дамжуулалтын үр дүнтэй байдал : Шилэн лазер нь цахилгааны оролтын 35–45%-ийг таслагч энергид хувиргадаг бол CO2 лазер нь зөвхөн 8–12%-ийг л хувиргадаг
2. Долгионы уртын шингээлт : 1.06 мкм-ийн туяа сталийг болон аллюминийг 60–70% шингээдэг бол CO2-ынх 5–15% байдаг
3. Газын ашиглалт : 25 мм-с илүү зузаан металл таслахад шилэн систем нь жижиг хэмжээтэй зүсэлттэй байдлаас болоод 40% бага тусламжийн хий ашигладаг

2024 оны харьцуулах судалгаанд 6 кВт-ын шилэн лазер нь CO2-ын системтэй харьцуулахад илүү хурдан мөчлөгтэй, хийний хэрэглээ багатай байснаар 20 мм цэвэрхий сталийн боловсруулалтын зардлыг тонн тутамд $74-оор бууруулсан байна.

Металл тус бүрийн таслах хязгаар, сорилтууд

Металл таслагч лазерын үйлчилгээ материал бүрт ялгаатай байдаг. Эдгээр ялгааг ойлгох нь үйлдвэрлэлийн өндөр чанартай үр дүн гаргахад чухал ач холбогдолтой.

Нүүрстөрөгч, зэвэрдэггүй ган: Зузааны стандарт болон ирмэгийн чанар

Шингэн лазер нь 25 мм хүртэлх нүүрстөрөгчтэй ганг хэрэглэж чаддаг боловч 20 мм-с илүү зузаан тохиолдолд хийн даралтыг тохируулаагүй тохиолдолд ирмэгийн гажиг 35%-иар нэмэгддэг. Зэвэрдэггүй ган нь азотын тусламжтай хийг ашигладаг тохиолдолд 30 мм хүртэл цэвэр, исэлдээгүй ирмэгийг хадгалж чаддаг—хоолны болон эмнэлгийн тоног төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлд маш чухал.

Алюминийн хайлш: Гэрлийг ойлгох асуудал ба практик зузааны хязгаар

Алюминийн өндөр ойлголт нь лазерын энерги шингээх чадварыг 30–40% бууруулдаг тул 8 кВт-ийн системтэй ч 15 мм-с давсан тохиолдолд эдийн засгийн хувьд ашигтай боловсруулах нь хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч 1070 нм долгионы урттай дэвшилтэт шингэн лазер нь 6 мм-ийн хаяг дээр минутанд 1.8 м хурдтайгаар таслаж чаддаг бөгөөд энэ нь CO₂-ийн орлох хувилбаруудаас 60% хурдан байдаг.

Зэс, цагаан зэс: Өндөр дулаан дамжуулах чадварыг даван туулах

5 мм зузаан хальсанд 0.25 мм нарийн хайчлалт хадгалахын тулд зэсний хурдан дулаан шилжүүлэлт нь 6 кВт лазер шаарддаг бөгөөд энэ нь сталийнхаас 50% өндөр чадлын нягшлагыг шаарддаг. Цагаан зэс пульсийн горимд сайн урвал үзүүлдэг бөгөөд сүүлийн үеийн туршилтууд нь тохируулагдсан савангийн загвар ашиглан 4.2 м/мин хурдаар цэвэр 8 мм хайчлалт хийх боломжийг харуулсан.

Титан: Дунд зузаан хэсгийн нарийн хайчлалт, жишээ тохиолдол

Агаарын тээврийн хэрэгслээр үйлдвэрлэгчид 15 мм титан дээр азотоор тусламжийн 4 кВт-ийн ширхэг лазер ашиглан ±0.1 мм нарийн чанартай, шлакгүйгээр 1.5 м/мин хурдаар хайчилдаг. 20 мм-с дээш хэсгүүдийн хувьд зардал үр дүнтэй байлгахын тулд ихэвчлэн лазер-плазмын гибрид систем шаардлагатай байдаг.

Хайчлалтын зузаан чанар дээрх тусламжийн хий ба хайчлалтын параметрийн үүрэг

Хүчилтөрөгч, Азот, Агаар: Тусламжийн хийнүүд хайчлалтын гүн ба чанарт яаж нөлөөлөх вэ

Зөв газ нь хэр гүнзгий, хэр хурдан, ямар жижиг хажууд байх талаар чухал ач холбогдолтой. Нүүрсний цахилгаан зэсний хатуу экзотермик реакцийг үүсгэдэг тул хүчилтөрөгч нь бодисыг хурдан засах нь илүү их ажил шаардагдах окислагдсан хажуусыг үлдээдэг. Азот нь материалын эргэн тойронд хамгаалах хаалттай үйл ажиллагаа явуулж, цацраг болон алюминыг хасахын дараа цэвэрхэн харагдахад нөлөөлдөг. Хөгжлийн хувьд хамгийн чухал металл ширхэгтэй ажилладаг хүмүүст, даралттай агаар нь бусад сонголттой адил хатуу жижиг биш ч сайн сонголт байж болно. Газрын цэвэр байдлаа ч мартаж болохгүй. Ихэнх дэлгүүрүүд хамгийн багадаа 99.97% цэвэр хүчилтөрөгч, эсвэл 99.99% азотын түвшинд илүү өндөр үзүүлэлтээр хангахыг зорьдог.

Хийн сонголтын харьцаа: Хурд, шатах урвалын үлдэгдэл ба хүрч болох з thick

Операторууд төслийн шаардлагатай тааруулахын тулд хийг сонгох ёстой:

• Кислород : Нүүрстөрөгчтэй сталийн хувьд 10 мм орчим хурдыг 25–40%-иар нэмэгдүүлдэг, гэхдээ дараа нь боловсруулах шаардлагатай дусал үүсгэдэг
• Азот : Бага чадлын түвшинд хамгийн их зузаан хязгаарлагдмал боловч шингэн эсэргүүцэлтэй хэрэглээнд дусал үүсэлтийг 70%-иар бууруулдаг
• Хөл босоо : 0.5–3 мм хүнд цэвэршилтийг хурдан (минутанд 6 м хүртэл) хийх боломжийг олгодог, гэхдээ дулааны деформаци үүсэх эрсдэлтэй

Зузаан материал таслахыг оновчтой болгох ухаалаг хийн удирдлагын систем

Дэвшилтэт системүүд бодит цагт материалыг мэдрэх үндсэн дээр хийн даралтыг автоматаар тохируулдаг (±0.2 бараг нарийвчлалтай) ба савхны байршлыг өөрчилдөг. 20–30 мм зэвэрдэггүй ган хуудсанд эдгээр системүүд хийн хэрэглээг 18–22%-иар бууруулах үед таслалын зузаан тогтвортой байдлыг хадгалдаг. Интеграци хяналт нь нарийн төвөгтэй контур таслах үед хаягдал гарахаас сэргийлдэг.

Зузааны ялгаатай түвшинд хурд, нарийвчлал, чадлын тогтвортой байдлыг тэнцвэржүүлэх

Харьцангуй зузаан материалтай ажиллах үед операторууд хурдаа ихэд багасгах шаардлагатай. Жишээ нь, 25 мм-ийн гангийн хувьд 20-25 барагийн азотын даралттай ажиллах үедээ минутанд 0.8-1.2 метр хурдтайгаар хайчлах нь тохиромжтой байдаг. Харин 1-3 мм-ийн тонгоройн хувьд 8-12 барагийн хүчилтөрөгчийн даралттай минутанд 8-12 метрийн хурдтай хайчилбал хамгийн сайн үр дүн гардаг. Мөн савхны үзүүр болон материалийн гадаргууны хоорондох зайг зөв тохируулах нь чухал. Энэ зайг 0.5-1.2 мм-ийн хооронд байлгах нь илүүдэл турбулентийг өртөөс авахад тусалж, өртөг ихтэй оптикуудыг хамгаалдаг бөгөөд энэ нь ±0.1 мм нарийвчлалыг хадгалахад маш чухал юм. Сүүлийн үеийн параметрүүдийн үр дүнд нөлөөлөх судалгаануудад дүгнэсэнээр зарим тохиргоог зөв солиход газын зардлыг 30% хүртэл бууруулж, ингэснээр чанартай, техникийн шаардлагад нийцсэн хайчлалтыг хийж болохыг тогтоосон.

Түгээмэл асуултууд

3 кВт лазерийн хамгийн ихдээ хэдэн мм зузаан материал хайчлах боломжтой вэ?

3 кВт-ийн лазер нь ихэвчлэн 12 мм хүртэлх нүүрстөрөгчийн болорыг тасалж чаддаг боловч энэ нь янз бүрийн материалд өөр өөр байж болно.

Хэрэглээний болорыг таслахад хүчилтөрөгчөөс илүү азотыг яагаад илүүд үздэг вэ?

Азот нь хоолны болон анагаахын зэрэг шаардлагатай хэрэгслүүдийн хувьд чухал болох исэлдээгүй, цэвэр ирмэгийг хадгалахад тусалдаг.

Материалын шинж чанар лазераар таслах үйл явцын үр дүнд ямар нөлөө үзүүлэх вэ?

Металлын дулаан дамжуулах чадвар ба хайлах температур нь таслах үйл явцад нөлөөлж болно. Жишээ нь, аллюмин нь гэрлийг их ойлгох чадвартай тул илүү их лазерын чадал шаарддаг. Харин зэс нь дулааныг хурдан задалдаг тул үр дүнтэй таслахын тулд илүү өндөр чадал шаардлагатай.

Яагаад ширхэг лазер нь зузаан металл таслахад CO2 лазераас илүү амжилттай байдаг вэ?

Ширхэг лазер нь илүү үр дүнтэй чадал дамжуулалт, өндөр долгионы уртын шингээлт, бага хийн хэрэглээтэй байдаг тул зузаан металл таслахад илүү үр дүнтэй байдаг.

Лазераар таслахад туслах хийнүүд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?

Хүчилтөрөгч, азот зэрэг нэмэлт хийнүүд нь таслалтын хурд, гүн, ирмэгийн чанарыг нөлөөлдөг. Хүчилтөрөгч нь нүүрстөрөгчтэй гангийн таслалтыг хурдасгадаг ч ирмэгийг исэлдүүлэх боломжтой, харин азот нь цэвэр усны ган, цайрын хувьд илүү цэвэр таслалт өгдөг.