Хоолой лазер огтлогч машины тусламжтай ямар хоолойн материалыг нарийн огтлаж болох вэ?

Хоолой лазер огтлох машины совинтой Хоолойг лазерээр огтлох машинууд

Орчин үеийн хоолойг лазерээр огтлох машинууд байгууламж, автомашины, агаарын тээврийн салбарт чухал ач холбогдолтой олон төрлийн материалыг боловсруулахын тулд инженерийн шийдэлтэй байдаг. Эдгээр машинууд олон төрлийн металлыг нарийвчлан огтолдог тул хүнд нөхцөлд ажиллах үед ч баталгаат гүйцэтгэл үзүүлдэг.

Нүүрстөрөгчийн ган болон цайралтгүй ган: нарийвчлан огтлох стандарт инженерийн шаардлага

Нүүрстөрөгчийн сталь нь бүтцийн ажилд өргөн хэрэглэгдэж байгаа нь түүний хүч ихтэй, үнэ хямд, лазерт огтлох үед таамаглаж болох үр дүнтэй байдаг. Хоолны үйлдвэр, эмнэлэг, химийн бодисыг боловсруулах үйлдвэрт хэрэглэхэд ихэвчлэн зэвэрдэггүй ганг сонгодог. Шинэ фибер лазерын технологийн тусламжтайгаар эдгээр металлуудыг ойролцоогоор 0.1 мм нарийн нарийвчлалтайгаар огтлох боломжтой бөгөөд энэ нь хуучин CO2 лазерын системтэй харьцуулахад дулааны нөлөөллийн бүсийг 30%-иар бууруулдаг. Энэ сайжруулалтын дүнд үйлдвэрлэгчид одоо өдөрт мянган оронтой детал бүхий гидравлик системүүд, уламжлалт барилгын монголын барилгын нарийн металл бүтцийг үйлдвэрлэж байна.

Цагаан тугалга, хүч ихтэй хайлш: Хөнгөн боловч сорилттой материалын нэг

Цөлмөгийн хөнгөн чанар нь агаарын тээврийн хэрэгсэл болон жин хязгаарлалттай автомашины үйлдвэрлэгчдэд түүнийг түгээмэл хэрэглэдэг материал болгож байна. Гэсэн хэдий ч цөлмөг нь гэрлийг маш их тусгадаг, дулааныг нь хурдан дамжуулдаг тул түүнээр ажиллах нь сорилттой байдаг. Энэ нь стандарт лазерын тохиргоогоор огтлох боломжгүй гэсэн үг юм. 6000 цуврал хайлшийг огтлохдоо хайлж буй металлын уурхайг удирдахын тулд импульсийн ширхэглэг лазер бараг л заавал шаардлагатай байдаг. 7075-Т6 цөлмөг шиг хүнд материалтай ажиллах үед ажилчид цэвэр ирмэгийг шатахгүйгээр олохын тулд чадлын нягтыг ойролцоогоор 20%-иар нэмэгдүүлэх хэрэгтэй байдаг. Эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд нарийн төвөгтэй байх нь маш чухал байдаг. Жишээлбэл, түлшний системийн хоолой эсвэл онгоцны дулаан солилцох систем нь жижиг дутагдал ч гэсэн урт хугацаанд том асуудал үүсгэж болзошгүй юм.

Тусгах металлтай ажиллах: Цагаан зэс, Том зэс, Инконель тусгай хэрэглээнд

Зэс, хүрэл ажиллах нь тэдгээрийн хэт улаан туяа ихээр ойлгодог, дулаан дамжуулах чанар нь маш сайн байдаг тул ихээр төвөгтэй байдаг. Орчин үеийн огтлогч тоног төхөөрөмжүүд энэ асуудлыг шийдэхийн тулд онцгой ойлгохгүй линзүүдийг ашиглан азотын нэмэлт хийгээр ирж байна. Энэ нь цахилгаан холбоос, хоолойн хэсгүүдэд цэвэр ирмэгийг авах боломжийг олгодог. Inconel-той ажиллах үед, онцын нөхцөлд ашиглагддаг энэ төрлийн хөнгөн цагаан хайлш нь хамгийн багадаа 4 кВт чадалтай лазерын систем шаарддаг. Сайн үр дүнг харуулахийн тулд фокусын зайг тохируулах, процессын явцад хийн урсгалын хурдны түвшинг барих зэрэг нарийн товчоо хянах нь чухал юм. Энэ нарийн арга зам нь онцгой чухал аэрофонтын системд ашиглагддаг хэсэгт байх микроскопин трещинуудыг сэргийлэхэд тусалдаг.

Агаарын болон байлдааны хэрэглээний тохиолдол: Титан болон цөөн тооны хайлш огтлох

Цэвэр бат бөх байдал нь онцын чухал байдаг нисдэг хөлөг, мөнгөн буу, дагуулын хэсгүүдийг үйлдвэрлэхэд төрөл бүрийн никель хайлштай хамт Grade 5 титан чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр материалыг ажиллах үед үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн агааргүй орчинд огтлодог альфа давхаргын үүсэлтээс сэргийлэхийн тулд. Цаг сохиурдахад энэ гадаргуугийн давхарга нь металлыг сулруулж, тухайлбал агаарын тээврийн олон тооны хэрэглээнд титаны тэнгэр цоонжийг онцгой асуудал болгож байна. Одоогоор хэрэглэж буй огтлох технологи нь Inconel 718-г боловсруулах үед ойролцоогоор 0.8 мм-ийн маш нарийн зүсэлт хийж чаддэг. Ийм нарийн төвөгтэй хэсгүүд нь радарын систем, моторын хэсгүүдийн хувьд эдэлбэр үйлдвэрлэгчид болон огторгуйн агентлагийн тавьж буй хатуу шаардлагыг хангаж чадна.

Материалын шинж чанар нь огтлох нарийн төвөгтэй байдлыг хэрхэн нөлөөлдөг

Материалын зузаан, тусгал хийх чадвар, дулаан дамжуулах чадварын талаар авч үзэх нь

Хоолойн ханын зузаан нь лазер материалд нэвтрэхэд шууд нөлөөлдөг тул операторууд огтлолтын процессыг тогтвортой явуулах, сайн чанарын огтлолт хийхийн тулд ихэвчлэн хүч чадлыг нь дунджаар 15%-иар өөрчлөх шаардлагатай байдаг. Цагаан тугалга, улаан тугалга нь лазерын энерги ихэнхийг нь буцааж ойлгож байдаг тул тэдгээрийг огтлох нь энгийн гангаас ойролцоогоор 20-ос 35 хувь хүртэл бага үр ашигтай байдаг. Цагааны хувьд дулаан маш сайн дамжуулдаг тул гадаргуугаар маш хурдан хөдөлгөх шаардлагатай болдог. Ихэнх үйлдвэрүүд гангаар ажиллах хурдаас нэг хагасаас хоёр дахин хурдан хөдөлгөх шаардлагатай гэж үздэг, бусад байдалд дулаан ихээр алдагдаж цэвэр ирмэгүүд муудаж эхэлнэ. Materials Science and Engineering сэтгүүл 2023 онд хэвлэсэн сүүлийн үеийн судалгаа энэ талаар сонирхолтой мэдээлэлтэй байв. Тэдгээрийн гадаргуугийн нарийн чанарыг (Ra хэмжилт гэж нэрлэдэг) хэмжсэнээр гэрлийг ойлгодог металл нь мат металлтай харьцуулахад бусад байдал ижил байх үед ойролцоогоор 40%-ийн зөрүү гарч байжээ.

Янз бүрийн металлууд дээр нарийн зөвшөөрөгдөх хазайлтуудыг хангах

+ / - 0.1 мм-ийн нарийн зөвшөөрөгдөх хазайлтанд байлгахын тулд бид ямар материалтай ажиллаж байгаагаа шалгаж лазерын тохиргоог өөрчлөх шаардлагатай байдаг. Нүүрстөрөгчийн ган нь хурдан огтлолтын хурд (минутанд 6-8 метр) хадгалж чаддаг ч сайн нарийвчлалын түвшинд байлгаж чаддаг. Титаны хайлштай ажиллах үед хэрэг нь илүү хүнд болдог. Эдгээр материалыг халаалтын бүсийг хянахын тулд хөдөлгөөний хурдыг 30-40% багасгах шаардлагатай байдаг. 45 Rokwell C хатуулаг буюу түүнээс дээш хатуу гангуудыг урьдчилан халаах циклийг ашиглах нь ихэвчлэн тусалдаг. Энэ нь тийм ч нарийн огтлолтууд үүсэхэд жижиг трещинууд үүсэхээс сэргийлэх бөгөөд хэн ч дараа нь харилцахыг хүсэхгүй зүйл юм.

Эцсийн хэсэгт гадаргуугийн чанар болон ирмэгийн нарийн тогтвортой байдал

Зэсийн хувьд 0,2 мм-ээс дээш хэвтээ чанар нь тухайн хэрхэн зузаан байх вэ гэдгээс ихээр хамаардаг. Зузаан ханатай хэсгүүдийг 1-3 мм зузаан хэмжээнд цацрагаар огтлоход өнцгийн нарийвчлал нь 0,5 градусаас доош байдаг. Гэсэн хэдий ч, цагаан тугалганы хувьд дулааны тэлэлт нь өнцгийг ихээр өөрчилдөг бөгөөд энэ нь 1,2-оос 2,0 градус хүртэл хэлбэлзэж болно. Никель хайлшийг огтлох үед дээд талын гадаргуу цэвэр байлгах нь маш нарийн ажил байдаг. Ингэснээр хийн даралтыг маш нарийн хянах шаардлагатай бөгөөд энэ нь дунджаар ±0,15 бар хүртэл хэлбэлзэж болно. Иймэрхүү нарийвчлал нь гадаргуугийн чанарыг өндөр ач холбогдолтой тусгай тохиолдолд байлгахад маш чухал үүрэгтэй.

Цахилгаан соронзон лазер ба параметрүүд: Технологийг хоолойн материалтай тохируулах

Fiber Laser vs. CO2 Laser: Performance Across Metal Types

Металл хоолойг огтлох асуудалд волокон лазер нь түгээмэл сонголт болон хувирчээ. Учир нь тэдгээрийг дамжуулах чадвартай материалыг маш сайн ажилладаг. Эдгээр лазерууд зэвэрдэг гангийн хувьд заримдаа 20 микрометрээс бага өргөнтэй огтлолт үүсгэж чаддаг бөгөөд өнгөрсөн жилийн мэдээний дагуу 2 мм зузаан материалыг минутанд 15-25 метр хурдтайгаар огтлодог. Нөгөө талаар CO2 лазерууд PVC хоолой шиг зүйлсийг сайн огтлодог ч гэхдээ цагаан алт, зэс шиг гялалзсан металлуудыг хандаж байх үед асуудалд тулгардаг. Цацраг эдгээр гадаргуу дээр тусаж байгаа оронд тусгахгүй эсвэл муу шингэдэггүй бөгөөд эдгээр төрлийн ажлуудад маш бага үр дүнтэй байдаг.

*2 мм зузааны үндсэн дээр

Харилцан тохируулгын эсвэл нягт материалын хүч, хурд, фокусыг оновчтой болгох

Харвагч металлтай ажиллахдаа үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн 500 наносекундод хүрэхгүй байх хугацааны дотор ажилладаг импульсийн ширмэн лазерыг сонгодог. Энэ нь металлын гадаргаас илүүдэл харалтыг хамгийн бага байлгах, огтлолын процессыг тогтвортой байлгахад тусалдаг. Инконель 718 шиг нягт хайлшлуудыг бүрэн нэвтрүүлэхийн тулд 4-6 киловаттын оргил чадал өгч чаддаг лазерын систем шаардлагатай болдог. Олон үйлдвэрт адаптив фокусын хяналт нь аэрохөдөлгүүр үйлдвэрлэл зэрэг салбарт нарийн огтлолын ажлуудад гайхамшигтай ажилладагийг олж мэдсэн. Нэгэн компани энэ технологийг нэвтрүүлснээр титан цилиндрийн хаягдлын хэмжээгээ 37%-иар бууруулж чадсан гэж тайлагджээ. Тэд мөн зуутын олон хэсгийн хэлбэр, нарийн геометртэй ажиллах үед ч дунджаар 0.1 мм-ийн нарийвчлалыг хадгалж чаджээ.

Туршлагын тохиолдол: Агаарын тээврийн ангийн титан цилиндрийг нарийн огтлох

2024 онд хийсэн судалгаагаар хавтгай хоолойн түлшний системийн Ti-6Al-4V хоолойг бараг 100 хувийн нарийвчлалтайгаар огтлохын тулд 1 мкм-ийн ширхэг лазерыг ашигласан байна. Үнэхээр том амжилт нь инженерүүд импульсын давтамжийг 2.5 килогерц орчим болгон тохируулж, азотын тусламжийн даралтыг 12 бар болгож тохируулсны дараа явагдсан. Эдгээр тохируулгуудын үр дүнд бага зэрэг хагаралтыг бүрэн арилгасан бөгөөд 0.8 мм зузаан ханатай хоолойг минутанд 18 метр хурдтайгаар огтлох боломжийг олгосон. Энэ нь өмнөх аргуудын хурдаас 63 хувь ахисан хурд юм. Ингэсэн ч гэсэн ирмэг нь сайн байдалтай хадгалагдсан.

Хоолой лазераар огтлох үйл явцад материалыг сонгохын тулд хамгийн сайн арга зүй

Материалын сонголтонд үнэ, бат бөх чанар, боловсруулах боломжийг тэнцвэртэй байлгах нь

Үйлдвэрлэлд материалыг сонгохдоо компаниуд хэсэг бодитоор юу хийх хэрэгтэй байгааг үүнийг хийхэд зарцуулахыг хүсч буй мөнгөтэй тэнцүүлэх ёстой. ASTM A36 шиг нүүрстөрөгчийн ган ихэвчлэн түгээмэл хэрэглэгддэг бөгөөд энэ нь хүнд даавар гаргаж чаддаг (450 МПа-с дээш хүчтэй чанар) ба лазерийн тусламжтай сайн ажилладаг бөгөөд фут тутамд өртгийг бага байлгана. Цөмийг хөнгөн цагаан болгон солиход жин нь 60%-иар багасна, гэвч лазерын цацрагийг маш их тусгадаг тул азотын тусламж хэрэглэх шаардлагатай болон тогтоогчийн тохиргоог байнга засах шаардлагатай тул лазерын операторуудад асуудал болдог. Агаарын болон огторгуйн том үнэт ган (титан) нь тодорхой хэмжээгээр өртөг өсдөг (фут тутамд 12-18 ам.долларын нэмэлт зардал гардаг), гэвч эдгээр материалыг хамгаалалтын системүүд, эмнэлгийн байгууламж, эсвэл огторгуйн хэрэгслийн хэсгүүдэд зориулсан төслүүдэд ашиглах үед л үйлдвэрлэгчид энэ замаар явдаг. Эдгээр онцгой хэрэглээ нь хялбар агшаадаггүй, хөнгөн боловч хүч чадлыг нь хадгалж чаддаг, мөн эмнэлгийн зориулалтаар ашиглах үед хүний бие дотор асуудал үүсгэдэггүй материалыг шаарддаг.

Лазерийн системийн боломжуудыг цацрагийн материалтай тохируулах

Материалын зузаан нь дулааныг хэрхэн урвалд ордогтой хамт тогтооно. Энэ нь бид практик дээр ямар нарийвчлалд хүрэх боломжтойг тодорхойлно. Жишээ нь, зэс зэвэрдэггүй гангаар 3 кВт-ын ширмэн лазер нь 6 мм материалтай сайн ажилладаг бөгөөд бидэнд ойролцоогоор ±0.1 мм нарийвчлалыг өгдөг. Гэсэн хэдий ч ижил зузаантай хөрсөн дээр ажиллахад асуудалтай болдог. Энэ тохиолдолд бидэнд дор хаяж 6 кВт-ын систем шаардлагатай бөгөөд илүү хойд талын буцалт хамгаалалт нь ирмэгийн чанарыг сайн байлгахын тулд шаардлагатай. Сүүлийн үед импульст ширмэн технологид орсон сайжруулалтууд нь бодит дэвшил хийсэн. Одоо бид 20 psi азотын нэмэлттэйгээр минутанд 12 метр хурдтайгаар 8 мм хөнгөн цагаан хоолойг огтлох боломжтой бөгөөд ямар нэгэн дроссын асуудалгүй цэвэр огтлолт авч болно. Инконел 625 шиг хэцүү хайлшийг ажиллах үед операторууд энгийн нүүрстөрөгчийн гангаар ажилладаг хооллолтын хурдаасаа 40% удаан хурдтайгаар ажилладаг. Энэ тохируулга нь эдгээр материалын тулгаруулж буй сорилтыг харгалзан микроскопт трещин үүсэхээс сэргийлэх, гадаргын боловсруулалтыг ойролцоогоор Ra 3.2 микрон байлгахад тусалдаг.

Түгээмэл асуултууд

Хоолойг лазерээр огтлох машины хамт ямар материалуудыг хамгийн ихээр ашигладаг вэ?

Хүчилтөрөгчтэй ган болон цахлай ган нь хүч ихтэй, лазерээр огтлох үед таамаглах боломжтой байдлаар хэрэглэгддэг. Мөн цагаан зэс, зэс, том улаан зэс, инконель болон өндөр хүчтэй хайлшийг лазерийн технологийг ашиглан огтлодог.

Цагаан зэсийг огтлохдаа цахилгаан лазерыг СО2 лазертэй харьцуулахад яагаад илүүд үздэг вэ?

Цахилгаан лазер нь дамжуулах чадвар бүхий материалыг маш нарийн огтлох чадвартай байдаг бол СО2 лазер нь гялалзсан металлыг огтлоход хэцүү байдаг тул цахилгаан лазерыг илүүд үздэг.

Лазер ашиглан цагаан зэсийг огтлохдоо ямар сорилттой тулгардаг вэ?

Цагаан зэс нь гэрлийг маш их тусгадаг бөгөөд дулааныг хурдан дамжуулдаг тул огтлолтыг үр дүнтэй хийхийн тулд тодорхой лазерын тохиргоо болон нэмэлт тусламж шаардлагатай.