1. Специальное устройство
Чтобы уменьшить изменение размера фокального пятна, вызванное изменением размера предфокального луча, производитель системы лазерной резки предоставляет пользователям на выбор несколько специальных устройств:
(1) Коллиматор.Это распространенный метод, то есть к выходному концу CO2-лазера добавляется коллиматор для обработки расширения.После расширения диаметр луча становится больше, а угол расхождения становится меньше, так что размер луча перед фокусировкой на ближнем и дальнем конце становится почти одинаковым в рабочем диапазоне резки.
(2) К режущей головке добавлена независимая нижняя ось движущейся линзы, которая представляет собой две независимые части, ось Z контролирует расстояние между соплом и поверхностью материала.Когда рабочий стол станка перемещается или оптическая ось перемещается, ось F луча одновременно перемещается от ближнего конца к дальнему концу, так что диаметр пятна остается неизменным во всей зоне обработки после луч фокусируется.
(3) Контролируйте давление воды фокусирующей линзы (обычно металлическая система фокусировки отражения).Если размер луча перед фокусировкой становится меньше, а диаметр фокального пятна увеличивается, давление воды автоматически регулируется для изменения кривизны фокусировки и уменьшения диаметра фокального пятна.
(4) К машине для резки летающего оптического пути добавлена система компенсации оптического пути в направлениях X и Y.То есть, когда оптический путь дистального конца режущей части увеличивается, компенсационный оптический путь укорачивается;Напротив, когда оптический путь вблизи режущего конца уменьшается, компенсационный оптический путь увеличивается, чтобы поддерживать постоянную длину оптического пути.
2. Технология резки и перфорации.
При любой технологии термической резки, за исключением нескольких случаев, которые могут начинаться с края пластины, обычно в пластине необходимо просверлить небольшое отверстие.Раньше в станке для лазерной штамповки отверстие пробивалось пробойником, а затем вырезалось из небольшого отверстия лазером.Для станков лазерной резки без штамповочного устройства существует два основных метода перфорации:
(1) Взрывное бурение: после облучения материала непрерывным лазером в центре образуется ямка, а затем расплавленный материал быстро удаляется потоком кислорода, коаксиальным лазерному лучу, с образованием отверстия.Обычно размер отверстия зависит от толщины пластины.Средний диаметр взрывного отверстия составляет половину толщины пластины.Поэтому диаметр взрывного отверстия более толстой пластины большой и не круглый.Его нельзя использовать для деталей с более высокими требованиями (например, шовной трубы масляного фильтра), а только для отходов.Кроме того, поскольку давление кислорода, используемое для перфорации, такое же, как и для резки, разбрызгивание получается большим.
Кроме того, импульсная перфорация также требует более надежной системы управления газовым трактом для переключения типа газа и давления газа, а также контроля времени перфорации.При импульсной перфорации для получения качественного реза следует обратить внимание на технологию перехода от импульсной перфорации при неподвижной заготовке к непрерывной резке заготовки с постоянной скоростью.Теоретически условия резания участка ускорения обычно можно изменить, например, фокусное расстояние, положение сопла, давление газа и т. д., но на самом деле изменить вышеуказанные условия маловероятно из-за кратковременности.
3. Конструкция сопла и технология управления потоком воздуха.
При лазерной резке стали кислород и сфокусированный лазерный луч направляются на разрезаемый материал через сопло, образуя луч воздушного потока.Основное требование к потоку воздуха заключается в том, что поток воздуха в разрез должен быть большим и скорость должна быть высокой, чтобы достаточное окисление могло заставить материал разреза полностью проводить экзотермическую реакцию;В то же время имеется достаточный импульс для распыления и выдувания расплавленного материала.Поэтому, помимо качества луча и его контроля, непосредственно влияющих на качество резки, конструкция сопла и управление потоком воздуха (например, давление сопла, положение заготовки в воздушном потоке и т. д.) ) также являются очень важными факторами.Сопло для лазерной резки имеет простую конструкцию: коническое отверстие с небольшим круглым отверстием на конце.При проектировании обычно используются эксперименты и методы ошибок.
Поскольку сопло обычно изготавливается из красной меди и имеет небольшой объем, оно является уязвимой частью и требует частой замены, поэтому гидродинамические расчеты и анализы не проводятся.При использовании газ с определенным давлением PN (манометрическое давление PG) подается со стороны сопла, которое называется давлением сопла.Он выбрасывается из сопла и достигает поверхности заготовки на определенное расстояние.Его давление называется давлением резания PC, и, наконец, газ расширяется до атмосферного давления PA.Исследования показывают, что с увеличением PN увеличивается скорость потока и PC.
Для расчета можно использовать следующую формулу: v = 8,2d2 (PG + 1) V – расход газа L/ум – диаметр сопла MMPg – давление в сопле (манометрическое давление), бар
Для разных газов существуют разные пороги давления.При превышении давления в сопле этого значения течение газа представляет собой нормальную косую ударную волну, а скорость потока газа переходит от дозвуковой к сверхзвуковой.Этот порог связан с соотношением PN и PA и степенью свободы (n) молекул газа: например, n = 5 кислорода и воздуха, поэтому его порог PN = 1 бар × (1,2)3,5 = 1,89 бар. давление в сопле выше, PN/PA = (1 + 1/N) 1 + n/2 (PN; 4 бар), поток воздуха нормальный, косое ударное уплотнение становится положительным ударом, давление резания PC уменьшается, воздух снижается скорость потока, на поверхности заготовки образуются вихревые токи, что ослабляет роль воздушного потока в удалении расплавленных материалов и влияет на скорость резания.Поэтому используется сопло с коническим отверстием и небольшим круглым отверстием на конце, а давление кислорода в сопле часто составляет менее 3 бар.
Время публикации: 26 февраля 2022 г.
