Quvurlarni laser kesish mashinalari qaysi quvur materiallarini aniq qayta ishlashi mumkin?

Qanday quvur Lazerli kesish mashinalari Turli xil materiallarni qayta ishlash

Quvur kesishda lazer-material o'zaro ta'siri asoslari

Lazer kesishning samaradorligi asosan turli xil materiallar energiyani qanchalik yutib olishi va tarqatishiga bog'liq. Masalan metallarni olsak, buxoriy po'lat va alyuminiy bir xil termal xususiyatlarga ega bo'lmaganligi sababli ular turli xil xatti -xarakat ko'rsatadi. Buxoriy po'lat issiqlikni yaxshi o'tkazmaydi, taxminan 15 Vt/mK, ya'ni issiqlik bir joyda to'planadi. Alyuminiy esa boshqacha hikoya aytadi, chunki uning o'tkazuvchanligi ancha yuqori, taxminan 205 Vt/mK, shu sababli issiqlik tez tarqaladi va barqaror suyuqlik olish qiyin bo'ladi. Shuningdek, shira boshqa narsadir. 1 mikron to'lqin uzunligida shira deyarli barcha yorug'likni 95% aks ettiradi. Bu aks ettirish muammosi kesimni barqaror ushlab turish uchun lazer nuri sozlamalarini jiddiy o'zgartirishni talab qiladi. Zamonaviy tolali lazerlarni ko'rsak, ular po'latdan deyarli barcha energiyani yutib olishi mumkin, ya'ni 99% yutish imkoniyatiga ega, lekin shirada yutish 60-70% gina tushadi. Shu sababli shiradan foydalanadigan korxonalar ko'pincha ishni to'g'ri bajarish uchun maxsus usullar va jihozlarga muhtoj.

Metalni ishlashda tolali va CO₂ lazerlar: Ishlab chiqarishdagi farqlar

Neytronlar bilan qoplangan nurlar metallarni (masalan, po'lat) yaxshiroq so'radigan 1,08 mikron atrofida qisqa to'lqin uzunligida ishlaydi, shu sababli energiya kamroq sarf bo'ladi va umumiy ishlanish muddati qisqaradi. Buning aks holda, 10,6 mikron to'lqin uzunligiga ega CO2 nurlari aynan ma'lum ishlarda yaxshiroq natija beradi. CO2 nurlari yonmaydigan metallarga, masalan, latun qirqishda kamroq aks ettiriladi, shu sababli ham ishlab chiqaruvchilar barqarorlik muhim bo'lgan vazifalarda hali ham ularni qo'llaydilar. 2023-yilda aviatsiya sohasida so'nggi olingan ma'lumotlarga qaraganda, to'liq nurlar yordamida ishlaydigan tizimlardan foydalangan kompaniyalarda po'latdan tayyorlangan quvurlarni qirqish narxi an'anaviy CO2 tizimlariga qaraganda metr boshiga taxminan 18,5 AQSH dollari kamroq bo'ldi. Bu tejashning asosiy qismi ishlash jarayonida yordamchi gaz sarfining kamaytirilishidan hamda elektr energiyasidan foydalanish samaradorligining umumiy darajasini oshirishdan kelib chiqdi.

Materiallarning mosligiga va kesish aniqligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar

Kesish sifatiga uchta o'zgaruvchi juda muhim ta'sir qiladi:

1. Material qalinligi : 10 mm dan katta quvurlarni kesishda issiqlik to'planishini boshqarish va shikastlanishini oldini olish uchun ko'p bosqichli yoki impul'sli kesish talab qilinadi.
2. Nishonlanish nuqtasi : 0,1 mm fokal nuqtasi yupqa nixrom po'latini yuqori aniqlik bilan kesadi, lekin aluminiy kabi yuqori o'tkazuvchan materiallarda noaniqlikka olib keladi.
3. Yordamchi gazlar : Nitrogen nixrom po'latda oksidlanishni oldini oladi, toza chetlarni hosil qiladi, shu bilan birga siqilgan havo sifatni saqlab tursa ham aluminiy uchun 40% arzonroq echim bo'ladi.

Uglerod po'lati uchun gaz bosimini saqlash muhim 1,2–1,5 bar shlak hosil bo'lishini oldini olish va barqaror kesish sifatini ta'minlash uchun zarur.

Nixrom po'lat va oddiy po'lat: quvurli lazerli kesish mashinalari uchun asosiy dasturlar

Stalniydan va yengil po'latdan foydalanish sanoat quvurlarini lazer kesish sohasida 65% dan ortiq qo'llaniladi (IMTS 2023), ularning mustahkamlik, payvandlanuvchanlik va lazer energiyasiga javob tezligi jihatidan muvozanatli ekanligi uchun. Ushbu materiallarni 0,5 mm dan 25 mm gacha qalinlikdagi qismlarini ishlab chiqarish mumkin bo'lib, issiqlik ta'sir qiluvchi zonaning minimal darajasini ta'minlaydi, bu esa yuqori aniqlikdagi ishlab chiqarish uchun ideal variant hisoblanadi.

Stal po'lat quvurlarni lazer kesishda aniqlik va samaradorlik

Bugungi kunda 304 va 316 kabi austenit oilasidan kelib chiqqan yuqori sifatli po'latlar keng tarqoq, chunki ular 18 dan 20% xrom tutadi. Aynan shu xususiyat ularni korroziyaga va kimyoviy moddalarga qarshi yaxshi himoya qiladi. Bunday materiallarni kesishda bugungi kunda tolali lazer texnologiyasi juda aniq kesish imkonini beradi. Bu erda kesish eni 0,1 mm gacha, o'lchov aniqligi esa 15 mm li quvurlar uchun ham ±0,05 mm ichida bo'ladi. Tibbiy jihozlar ishlab chiqaruvchilar va oziq sanoati uchun naylar tayyorlovchilarga aynan shu darajadagi aniqlik kerak bo'ladi. Ular mahsulotlari sirti mutlaqo silliq, qirralari hamda burilari bo'lmagan bo'lishini talab qiladi va bu faqat eng ilg'or lazer tizimlari seriyali ishlab chiqarishda barqaror yetkazib beradi.

Toza yuqori sifatli po'lat kesish uchun optimal lazer sozlamalari va yordamchi gazlar

Oksidlanmagan kesishni amalga oshirish uchun 3–8 mm li ishlatiladigan naylarga 12–16 bar azot assist gazidan foydalanish tavsiya etiladi. Qalinroq qismlar (10–15 mm) uchun 0.8–1.2 m/min tezlikda ishlaydigan 4 kW li tolali lazer qoldiqsiz natijalar beradi va issiqlikka chidamsizlikni minimal darajada saqlaydi. Bu parametrlar avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish muhitida yuqori takrorlanuvchanlikni ta'minlaydi.

Nima uchun Oddiy po'lat Tolali lazerli nay kesishga yuqori mos keladi

Bir ozgina po'latda nisbatan past uglerod miqdori (0,3% dan kam) 1500 darajaga qiziq-tirilganda tez bug'lanishini anglatadi. Bu xususiyat bir ozgina po'latni tolali lazer kesish dasturlari uchun ayniqsa mos qiladi. Oddiy 6 kVt li lazer tizimi bilan ishchilar 2,5 metr/daqiqa tezlikda 20 mm qalinlikdagi po'lat quvurlarni kesib o'tishlari mumkin. Kesish natijasida deyarli tik chetlar minimal burchak og'ishlari bilan (taxminan yarim daraja) hosil bo'ladi, bu welderlar uchun qo'shimcha vaqt sarflamasdan kesishdan keyingi ishlov berishni talab qilmaydi. Xuddi shu sababli, bu lazer tizimlari xuddi shunday tejamkorlikni ham taqozo qiladi. FMA 2023 yilgi ma'lumotlariga ko'ra, an'anaviy plazma kesish usulidan o'tishda ishlash xarajatlari taxminan 23% ga kamayadi.

Issiqlikni boshqarish va qalin uglerodli po'lat quvurlarni kesish sifati

Karbonli po'lat naychalarda qalinligi 25 mm dan oshib ketganda, impul'sli lazer rejimlari (1–2 kHz) issiqlik kiritishni nazorat qilishga va egilishni oldini olishga yordam beradi. Kislorodga asoslangan yordamchi gaz aralashmalaridan foydalanish qoldiq qoldiqni 30 mm bo'limlarda 40% ga kamaytiradi. Bu qurilma va og'ir mashinasozlik sohasida ishlatiladigan tuzilish komponentlarining o'lchamlarini aniqlik bilan ta'minlaydi.

Tadqiqot holati: Aero kosmik va avtomobil sohalaridagi yuqori aniqlikdagi po'lat qismlar

Avtomobil sanoati uchun birinchi darajali yetkazib beruvchi 3D naycha lazer kesish tizimidan foydalanib, kuniga 5000 dona yoqilg'i quyish naychalarni 99,7% o'lchamlarini aniqlik bilan ishlab chiqardi. Shu tizim SS304 samolyot gidravlik tirsaklarida 0,12 mm takrorlanuvchanlikni ta'minladi va an'anaviy ishlash usullariga qaraganda keyingi ishlash vaqtini 62% ga qisqartirdi.

Alyuminiy va boshqa nojins metallar: Murakkabliklar va yutuqlar

Alyuminiy naychalarni kesishda aks ettiruvchanlik va issiqlik o'tkazuvchanlik muammolari

Alyuminiy yorug'likni haqiqatan ham yaxshi qaytarib beradi, biz ishlatadigan tipik lazer uzunliklarida taxminan 90% ni tashkil qiladi va issiqlikni tez yo'qotadi. Bu xususiyatlar ishlov berish davomida lazer energiyasini barqaror yutib olishni qiyinlashtiradi. Keyin nima bo'ladi? Buloqchalarning barchasi tarqoq bo'ladi va kesish joyi nojuda ko'rinadi, ayniqsa ishlab chiqarishda uchraydigan yupqa devorli trubkalar bilan ishlayotganda. Issiqlik o'tkazuvchanlik ham yana bir qiyinchilik, chunki alyuminiyning issiqlik o'tkazuvchanligi nermalangan po'latnikidan taxminan besh barobar yaxshiroq. Shu sababli, operatorlar tozalashni xohlasalar, keyinchalik hech kim bilan bog'lanishni xohlamaydigan bezovta qiluvchi qoldiqlarni qoldirmaslik uchun juda ehtimol parametrlarni sozlashlari kerak.

Oksidlanishni kamaytirish va kesish sifatini yaxshilash bo'yicha eng yaxshi amaliyotlar

Azotni yordamchi gaz sifatida foydalanish oksidlanishni kislorodga qaraganda 70% gacha kamaytiradi. Buni yuqori chastotali impul'sli lazer rejimlari (≥2,000 Hz) va optimallashtirilgan nosel orasidagi masofalar (0.8–1.2 mm) bilan birlashtirish qirralarning tekisligini 25% gacha yaxshilaydi. Yuqori qiymatli sohalarda toza, payvandga tayyor sirtlarni olish uchun bu sozlamalar muhimdir.

Tadqiqot holati: Elektr avtomobillar uchun Alyuminiy ramka komponentlari

Ishlab chiqaruvchi 2023-yilda elektr avtomobillar batareyali tayanchlarini 6 kVt tolali lazer o'rnatmasi bilan tayyorlashda qo'shish yoki ayirish 0,05 mm aniqlikni qo'lga kiritgan. Shuningdek, 6xxx seriyali aluminiy trubalarni kesayotganda qiziq narsani ham e'tiborga olgan — harorat o'zgarishini kuzatish orqali chiqadigan chiqindilarni keskin kamaytirishgan, ya'ni chiqindi miqdori taxminan 12% dan 3% ga tushib qolgan. So'nggi o'tkazilgan tadqiqotlarda, jumladan, Journal of Materials Processing Technology jurnalida chop etilgan maqolalarda avtomobillarni yengil qilish maqsadida metall sifatida aluminiydan foydalanish so'rovi keskin oshayotgani aytilmoqda. Elektr avtomobillar ishlab chiqaruvchilari endi avval po'lat qismlar sifatida ishlatilayotgan taxminan 40% ni aynan shu maxsus kesilgan aluminiy qismlarga almashtirishmoqda.

Sanoatda aluminiy kesishda tolali lazerlardan foydalanishning kengaytirilishi

Hozirda tolali lazerlar alyuminiy quvurlarni kesishda yetakchi o'rin tutadi va jahon bozorida 68% o'rnatishlarni qamrab oladi. Ular 1,08 μm to'lqin uzunligini taklif qiladi, bu CO₂ lazerlariga qaraganda yaxshi yutishni ta'minlaydi va 8 mm alyuminiyni qirqish tezligini 1,2–1,8 m/min gacha, shuningdek, metall chiqindilarsiz natijani kafolatlaydi. Bu imkoniyat HVAC, transport, yangi energiya sohalarida qo'llanilishini rag'batlantiradi.

Oltin va latun: trubka lazer kesish texnologiyasining chegaralarini surish

Oltin va latun naychalarni ishlashda yuqori aks ettirish muammolari

Birinchi navbatda, 2023-yilda Laser Processing Institute tomonidan o'tkazilgan eng so'nggi tadqiqotlarga ko'ra, shira va latun materiallari bilan ishlashda ular infratovushli to'lqin uzunliklaridagi lazer energiyasining taxminan 95% atrofida qaytish tendensiyasiga ega. Bu aks ettirish optik qismlar uchun muammoli vaziyat yaratadi va barqaror ishlov berish sharoitini saqlashni juda qiyin qiladi. Latun yana bir qiyinchilik qo'shadi, chunki uni kesishda rux komponenti bug'lanishga moyildir, natijada notekis kesimlar, notekis qirralar hamda ba'zan materialda kichik teshiklar hosil bo'ladi. Mazkur muammolarni hal qilish uchun aksariyat mutaxassislar azot gazidan foydalangan holda impul'sli lazer sozlamalariga tayanadi. Impulslar suyuqlanishni boshqarishda yordam beradi, shu bilan birga azot oksidlanishni oldini oladi, bu esa ishlab chiqaruvchilar uchun qiyin metallarni kesish jarayonini ancha bashorat qilish mumkin bo'lgan va ishonchli jarayonga aylantiradi.

Fiber Lazerlar Sof Misni Ishonchli Ravishda Kesishimi? Texnik Tahlil

Bugungi kunda 1 kW yoki undan yuqori quvvatda ishlaydigan tolali lazerlar 3 mm qalinlikdagi toza mis varaqalarni kesib o'tish imkonini beradi va yaхshi nurlanish nazorati tufayli taxminan 0,1 mm aniqlikni ta'minlaydi. Lekin bu yerda aytib o'tish lozim bo'lgan bir narsa bor: misdan po'latga qaraganda kesish taxminan 30–40% ortiq vaqtni oladi, chunki mis issiqlikni yaxshi o'tkazadi. Buni amalga oshirishga lazerning 1,08 mikrometr to'lqin uzunligi yordam beradi, bu mis tomonidan 22% atrofida yutiladi, bu esa an'anaviy CO2 lazerlariga qaraganda taxminan uch barobar yaxshiroqdir. Bu yaxshilanish elektr kanallari kabi nozik komponentlarni ishlab chiqarish imkonini ochdi, devorlari yupqa bo'lgan maxsus issiqlik almashish tizimlarida esa aniqlik muhim ahamiyat kasb etadi.

Aks ettirish xavfini kamaytirish va kesishni bir xil qilish bo'yicha strategiyalar

Uchta isbotlangan yondashuv mis va latunni qayta ishlashni yaxshilaydi:

• Sirt obrobkasi yuzaki qoplamalar yutilishni 18–25% gacha oshiradi
• Nur shakllantirish to'rtburchakli nuqtali naqshlar aks ettirish yo'qotishni kamaytiradi
• Gibrid texnikalar : Pastki quvvatli qizitishdan keyin impul'tli kesish suyuq metall yig'uvchini barqarorlashtiradi

Bu usullar 2 mm li latun naydalarda kesish tezligini 20 m/min gacha saqlab turadi va qoldiq chiqishini 62% ga kamaytiradi

Latunni lazer bilan kesish bozori talablari vs texnik cheklovlar

2023-yilgi Global sanoat kesish so'rovi ma'lumotlariga ko'ra, aniqlik talab qilinadigan latun qismlariga bo'lgan talab taxminan nisfari oshdi, lekin hali ham eng katta texnik qiyinchiliklarni yengish kerak. Dekorativ sifatida foydalaniladigan, dengiz sanoati uchun, tibbiyot asboblari uchun kerak bo'lgan 0,2 mm dan kichikroq aniqlikni oddiy kesish tizimlari bilan ta'minlash qiyin. Albatta, 6 kVt li fibra lazerlar 8 mm li latunni taxminan 0,25 gradus aniqlikda kesib beradi, lekin bunday mashinani ishlatish soati 180 AQSH dollari turadi. Bunday narx deyarli barcha kompaniyalarni ularni faqat zarur hollarda ishga solishga majbur qiladi, odatda faqat shunday yuqori aniqlik kerak bo'ladigan qimmatbaho kosmik sohada yoki maxsus asboblarda foydalanish uchun saqlab qo'yiladi.

Quvurli lazer kesish mashinalari uchun materiallarning moslanish bo'yicha qo'llanma

Lazer moslanish jadvali: Nerjovaya po'lat, oddiy po'lat, Alyuminiy, Mis, Latun

Zamonaviy quvurli lazer kesish mashinalari asosiy materiallarda turli xususiyatlarga ega:

Puslantiruvchi va yengil po'latlar hali ham eng lazerga yaqin materiallar bo'lib qolmoqda, ±0.1 mm dan kichik aniqlikni saqlab turadi. Alyuminiyni qirqishda qoldiq qolmaslik uchun po'latga qaraganda 30% tezroq tezlik talab qilinadi, shuningdek, shira o'tkazuvchanligi natijasida natijalar cheklangan bo'ladi — sof misdan foydalangan holda ishonchli natijalarga ega bo'lgan ishlab chiqaruvchilarning ulushi 2023-yilgi so'rovlarga ko'ra 42% ni tashkil qiladi.

Yangi paydo bo'layotgan materiallar: maxsus sanoat sohalarida ishlatiladigan titanning va qotishmalarining o'sishi

Aerospace va tibbiy soha sohalari 10 mm gacha bo'gan titanning quvurlarini kesish uchun tolali lazerlardan barcha tomonlama foydalanmoqda. Samarali ishlash uchun quyidagilarni talab qiladi:

• 8–12 kW lazer quvvati
• Geliyga asoslangan himoya gazi aralashmalari
• 0.8 ms dan kam bo'lgan impulslar

Inconel kabi nikelga asoslangan superqotishmalar lazer bilan kesish sohasida yiliga 19% o'sish ko'rsatkichi namoyon qilyapti, ayniqsa, 1200°C gacha bo'lgan haroratga chidamli bo'lgan qizib ketish tizimlarining komponentlarini ishlab chiqarishda keng qo'llanilmoqda.

Materialingiz uchun to'g'ri lazer turi va parametrlarni tanlash

To'rtta omil optimal lazer sozlamalarini belgilaydi:

1. Materialning aks ettiruvchanligi : Quyosh uchun ≥4 kW quvvat, po'lat esa 2 kW da samarali kesish mumkin
2. Issiq xususiyatlari : Alyuminiy issiqlik tarqatishni boshqarish uchun 3D nozzl tizimlaridan foydalanadi
3. Quvur diametri : Aylanuvchi o'qlar 300 mm gacha bo'lgan profillarni qo'llab-quvvatlaydi
4. Yuzaki yakunlash talablari : Sirtli po'latda burrsiz kesish uchun 99,995% sof yordamchi gazlarga ehtiyoj bor

Yangi qotishmalar bilan ishlashda operatorlar sinov kesishlarini o'tkazishlari kerak, chunki tarkibdagi hatto 0,5% o'zgarish kesish tezligini 12–15% o'zgartirishi mumkin.

Savollar boʻlimi

• Lazer qanday metallarni kesadi?

  Lazer kesish materiallarning energiyani qanday so'rilishiga va tarqatishiga bog'liq. Sirtli po'lat va alyuminiy kabi metallarning lazer kesishga reaksiyasini ta'sir qiluvchi alohida termal xususiyatlari bor.

• Fiber lazerlarning CO2 lazerlarga qanday afzalliklari bor?

  Fiber lazerlar CO2 lazerlariga qaraganda qisqa to'lqin uzunligi va yaxshi energiya so'rilish tufayli maxsus tezlik va samaradorlikni ta'minlaydi, ayniqsa yupqa devorli quvurlar uchun.

• Fiber lazerlar mis va latunni ishonchli ravishda kesishi mumkinmi?

  Bir ozgina sozlamalar, masalan, impul'sli lazer sozlamalari bilan tolali lazerlar mis va latunni kesishda foydalaniladi, lekin yumshoq metallarga qaraganda ularga ko'proq quvvat va vaqt kerak bo'ladi.

• Lazer kesishda qaysi yordamchi gazlar ishlatiladi?

  Kesish sifatini yaxshilash, oksidlanishni oldini olish va materialga qarab samaradorlikni oshirish uchun azot va kislorod kabi yordamchi gazlar ishlatiladi.

• Tolali lazerlar alyuminiyni kesish uchun mosmi?

  Ha, tolali lazerlar aluminini kesishda ularning samaradorligi tufayli barcha kengroq qo'llanilmoqda, garchi aluminini aks ettiruvchanligi va issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli sozlamalarni o'zgartirish kerak bo'lsa ham.