آلة القطع بالليزر هي ثورة تكنولوجية في معالجة الصفائح المعدنية وواحدة من الوسائل الشائعة لمعالجة الصفائح المعدنية في الوقت الحاضر. تتميز آلة القطع بالليزر بدرجة عالية من المرونة ، وسرعة القطع السريعة ، وكفاءة الإنتاج العالية ، ودورة الإنتاج القصيرة ، والتي فازت بسوق واسع للعملاء. في الوقت الحاضر ، تستخدم معظم المعالجة في مجال الألواح المتوسطة والرقيقة في السوق قاطع الليزر ، الذي يحظى باحترام كبير لكفاءته العالية ودقته ، حتى حقل اللوحة السميكة قد حل محل بعض أسواق البلازما واللهب. ومع ذلك ، إذا كان التصحيح غير مناسب ، فإن تأثير القطع لآلة القطع بالليزر سوف يتأثر أيضًا. على وجه التحديد ، هناك ستة عوامل حاسمة لتأثير القطع.
1. تأثير سرعة القطع على تأثير القطع
بالنسبة لكثافة طاقة ليزر ومادة معينة ، تتوافق سرعة القطع مع صيغة تجريبية. طالما أنها أعلى من عتبة التمرير ، فإن سرعة قطع المادة تتناسب مع كثافة طاقة الليزر ، أي أن زيادة كثافة الطاقة يمكن أن تحسن سرعة القطع. لا تتعلق كثافة الطاقة المشار إليها هنا فقط بقدرة خرج الليزر ، ولكن أيضًا بوضع جودة الحزمة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن خصائص نظام تركيز الحزمة ، أي حجم البقعة المركزة ، لها أيضًا تأثير كبير على القطع بالليزر. تتناسب سرعة القطع عكسًا مع الكثافة (الثقل النوعي) وسمك المادة المراد قطعها.
عندما تظل المعلمات الأخرى دون تغيير ، فإن عوامل زيادة سرعة القطع هي: زيادة الطاقة (ضمن نطاق معين ، مثل 500 ~ 2000 واط) ؛ تحسين وضع الشعاع ؛ تقليل حجم نقطة التركيز (على سبيل المثال ، التركيز باستخدام عدسة تركيز قصيرة) ؛ قطع المواد بطاقة تبخير أولية منخفضة (مثل البلاستيك ، زجاج شبكي ، إلخ) ؛ قطع المواد منخفضة الكثافة (مثل الصنوبر الأبيض) ؛ قطع مادة رقيقة.
خاصة بالنسبة للمواد المعدنية ، عندما يتم الحفاظ على متغيرات العملية الأخرى ثابتة ، يمكن أن يكون لسرعة القطع بالليزر نطاق تعديل نسبي ولا تزال تحافظ على جودة قطع مرضية. نطاق الضبط هذا أوسع قليلاً من نطاق القطع السميكة عند قطع المعادن الرقيقة. في بعض الأحيان ، تكون سرعة القطع بطيئة للغاية ، مما يؤدي إلى سطح الاجتثاث من مادة الصهر الساخنة المفرغة ، مما يجعل سطح القطع خشنًا للغاية.
2. تأثير تعديل موضع التركيز على جودة القطع
نظرًا لأن كثافة طاقة الليزر لها تأثير كبير على سرعة القطع ، فإن اختيار البعد البؤري للعدسة يعد مسألة مهمة. بعد تركيز شعاع الليزر ، يتناسب حجم البقعة مع البعد البؤري للعدسة. بعد تركيز الشعاع بواسطة العدسة ذات الطول البؤري القصير ، يكون حجم البقعة صغيرًا جدًا ، وتكون كثافة الطاقة عند النقطة المحورية عالية جدًا ، وهو أمر مناسب لقطع المواد ؛ ومع ذلك ، فإن عيوبه هي أن العمق البؤري قصير جدًا وهامش التعديل صغير ، وهو مناسب بشكل عام للقطع عالي السرعة للمواد الرقيقة. نظرًا لأن العدسة ذات البعد البؤري الطويل لها عمق بؤري واسع ، فهي أكثر ملاءمة لقطع قطع العمل السميكة طالما أنها تتمتع بكثافة طاقة كافية.
بعد تحديد عدسة الطول البؤري المراد استخدامها ، يكون الموضع النسبي للتركيز وسطح قطعة العمل مهمين بشكل خاص لضمان جودة القطع. نظرًا لأن كثافة الطاقة عند التركيز هي الأعلى ، في معظم الحالات ، يكون موضع التركيز على سطح قطعة العمل أو أسفل السطح قليلاً عند القطع. في عملية القطع بأكملها ، يعد ضمان ثبات الموضع النسبي بين البؤرة وقطعة العمل للحصول على جودة قطع ثابتة شرطًا مهمًا في عملية القطع بأكملها. في بعض الأحيان ، يتم تسخين العدسة بسبب ضعف التبريد أثناء التشغيل ، مما يؤدي إلى تغيير في الطول البؤري ، مما يتطلب ضبط موضع التركيز البؤري في الوقت المناسب.
عندما يكون التركيز في أفضل وضع ، يكون الشق هو الأصغر وتكون الكفاءة هي الأعلى. يمكن أن تحصل أفضل سرعة قطع على أفضل نتيجة قطع. في معظم التطبيقات ، يتم ضبط تركيز الحزمة أسفل الفوهة مباشرة. المسافة بين الفوهة وسطح قطعة العمل بشكل عام حوالي 1.5 مم.
3. تأثير ضغط الغاز الإضافي على تأثير القطع
بشكل عام ، الغاز الإضافي مطلوب لقطع المواد ، والمشكلة تتعلق بشكل أساسي بنوع وضغط الغاز الإضافي. بشكل عام ، يتم إخراج الغاز الإضافي وشعاع الليزر بشكل متحد المحور لحماية العدسة من التلوث ونفخ الخبث في الجزء السفلي من منطقة القطع. بالنسبة للمواد غير المعدنية وبعض المواد المعدنية ، استخدم الهواء المضغوط أو الغاز الخامل لإزالة المواد المنصهرة والمتبخرة ، مع منع الاحتراق المفرط في منطقة القطع.
بالنسبة لمعظم قطع المعادن بالليزر ، يتم استخدام الغاز النشط (طالما أنه O2) لتكوين تفاعل أكسدة طارد للحرارة مع المعدن الساخن. هذه الحرارة الإضافية يمكن أن تزيد من سرعة القطع بمقدار 1/3 ~ 1/2.
على أساس ضمان الغاز الإضافي ، يعد ضغط الغاز عاملاً مهمًا للغاية. عند قطع المواد الرقيقة بسرعة عالية ، يلزم ضغط غاز مرتفع لمنع التصاق الخبث بالجزء الخلفي من القطع (سوف يؤدي الخبث الساخن إلى إتلاف حافة القطع عند اصطدامه بقطعة الشغل). عندما يزداد سمك المادة أو تكون سرعة القطع بطيئة ، يجب تقليل ضغط الغاز بشكل مناسب. من أجل منع صقيع حافة القطع البلاستيكية ، من الأفضل قطعها عند ضغط غاز منخفض.
تُظهر ممارسة القطع بالليزر أنه عندما يكون الغاز الإضافي هو O2 ، فإن نقائه يكون له تأثير كبير على جودة القطع. سيؤدي تقليل نقاء الأكسجين بنسبة 2 في المائة إلى تقليل سرعة القطع بنسبة 50 في المائة ويؤدي إلى تدهور كبير في جودة الشق.
4. انعكاسية سطح المادة
بالنسبة لشعاع الأشعة تحت الحمراء البعيدة 10.6 مم المنبعث من آلة القطع بالليزر CO2 ، يمكن للمواد غير المعدنية امتصاصه جيدًا ، أي أن لديهم امتصاصية عالية ؛ المواد المعدنية لديها امتصاص ضعيف لشعاع 10.6 مم ، وخاصة الذهب والفضة والنحاس والألمنيوم مع انعكاسية عالية. بشكل عام ، شعاع ليزر ثاني أكسيد الكربون ، خاصة شعاع الموجة المستمرة ، غير مناسب لقطع مثل هذه المواد. بالنسبة لمعادن الألمنيوم والنحاس ، يتطلب الأمر عمومًا أكثر من 3 كيلو وات لتكوين طاقة أولية كافية للحصول على الثقوب الأولية المطلوبة لتأثير الاختراق. المواد الفولاذية الحديدية والنيكل والتيتانيوم وما إلى ذلك لها معدل امتصاص معين لشعاع ثاني أكسيد الكربون 10.6 مم ، خاصة عند تسخين سطح المادة إلى درجة حرارة معينة أو فيلم أكسيد ، سيتم تحسين معدل امتصاصها بشكل كبير ، وذلك للحصول على قطع أفضل تأثير. بالنسبة للمواد المعتمة ، ترتبط الامتصاصية=(1 - الانعكاسية) بحالة السطح ودرجة الحرارة والطول الموجي للمادة.
يلعب امتصاص المادة للحزمة دورًا مهمًا في المرحلة الأولية من التسخين ، ولكن بمجرد تشكيل الثقوب الموجودة في قطعة العمل ، فإن تأثير الجسم الأسود للثقوب يجعل امتصاص المادة للحزمة يقترب من 100 بالمائة.
تؤثر الحالة السطحية للمواد بشكل مباشر على امتصاص أشعة الضوء ، خاصة أن خشونة السطح وطبقة أكسيد السطح ستسبب تغيرات واضحة في امتصاص السطح. في ممارسة القطع بالليزر ، في بعض الأحيان يمكن استخدام تأثير حالة سطح المادة على امتصاص الحزمة لتحسين أداء قطع المواد.
5. تأثير قطع الشعلة والفوهة
تصميم وتصنيع مشعل القطع لهما تأثير مهم في الحصول على جودة قطع جيدة ، وخاصة الفوهة. إذا لم يتم اختيار الفوهة أو صيانتها بشكل صحيح ، فمن السهل أن تتسبب في تلوث أو تلف ، أو أن استدارة فوهة الفوهة غير جيدة أو أن البقع المعدنية الساخنة تسبب انسدادًا محليًا ، مما سيشكل تيارات دوامة في الفوهة ، مما ينتج عنه بشكل كبير تدهور أداء القطع. في بعض الأحيان ، يكون فوهة الفوهة مختلفة عن محور الحزمة المركزة ، وتشكل شعاعًا لقطع حافة الفوهة ، مما سيؤثر أيضًا على جودة التشذيب ، ويزيد من عرض الشق ويجعل حجم القطع غير محاذي. بالنسبة للفوهة ، يجب إيلاء اهتمام خاص لمشكلتين ، وهما قطر الفوهة والمسافة بين الفوهة وسطح قطعة العمل.
6. تأثير النظام البصري الخارجي
ينتقل الشعاع الأصلي المنبعث من الليزر عبر نظام المسار البصري الخارجي (بما في ذلك الانعكاس والإرسال) ، ويضيء بدقة على سطح قطعة العمل بكثافة طاقة عالية للغاية.
يجب فحص العناصر البصرية لنظام المسار البصري الخارجي بانتظام وتعديلها في الوقت المناسب للتأكد من أنه عند تشغيل شعلة القطع فوق قطعة العمل ، يتم نقل الحزمة بشكل صحيح إلى مركز العدسة وتركز في نقطة ضوئية صغيرة للقطع الشغل بجودة عالية. بمجرد تغيير موضع أي عنصر بصري أو تلوثه ، ستتأثر جودة القطع ، أو حتى لا يمكن إجراء القطع.
عدسة المسار البصري الخارجية ملوثة بالشوائب الموجودة في تدفق الهواء ، أو يتم ربط الجزيئات المتناثرة في منطقة القطع ، أو لا يتم تبريد العدسة بشكل كافٍ ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة العدسة ويؤثر على نقل طاقة الحزمة. سوف يتسبب في انجراف موازاة المسار البصري ويؤدي إلى عواقب وخيمة. سيؤدي ارتفاع درجة حرارة العدسة أيضًا إلى تشويه بؤري ، بل وقد يعرض العدسة نفسها للخطر.
ما سبق هو العوامل الستة التي تؤثر على تأثير القطع لآلة القطع بالليزر. في عملية التشغيل الفعلية ، ينبغي إيلاء الاهتمام.
حول HGTECH: HGTECH هي الشركة الرائدة والرائدة في التطبيقات الصناعية بالليزر في الصين ، والمزود المعتمد لحلول المعالجة بالليزر العالمية. لقد قمنا بترتيب معدات الليزر الذكية بشكل شامل ، وخطوط إنتاج القياس والأتمتة ، وبناء المصانع الذكية لتوفير حلول شاملة للتصنيع الذكي.
