I laser furono utilizzati per la prima volta per il taglio già negli anni '70. Quando un raggio laser focalizzato colpisce un pezzo, l'area irradiata si riscalda bruscamente per sciogliere o vaporizzare il materiale. Una volta che il raggio laser penetra nel pezzo, inizia il processo di taglio: il raggio laser si muove lungo il contorno fondendo il materiale. E questo è il taglio laser!
Parametri di processo della tecnologia di taglio laser
La tecnologia del taglio laser deve essere familiare a tutti. La tecnologia di taglio laser è un metodo di lavorazione che utilizza un raggio laser ad alta-energia-densità per tagliare con precisione i materiali. È ampiamente utilizzato nella lavorazione di materiali metallici e non metallici-. Le apparecchiature di taglio laser più comuni sono le macchine da taglio laser.
I principali parametri di processo del taglio laser comprendono la potenza del laser di taglio, la velocità di taglio, lo spessore di taglio e il flusso di gas. Anche altri fattori, come la qualità del raggio laser, la lunghezza focale della lente, la sfocatura e l'ugello, hanno una grande influenza sul taglio laser.
1. Potenza del laser
La potenza del laser è uno dei parametri più importanti di una macchina da taglio laser. Maggiore è la potenza, maggiore è la velocità di taglio e maggiore è lo spessore di taglio. In generale, la potenza del laser è la potenza del laser.
Per quanto riguarda le proprietà del materiale, se la riflettività superficiale del materiale è elevata, quando il laser viene irradiato sulla superficie del materiale, più energia verrà riflessa invece di essere assorbita dal materiale per il taglio. Pertanto, per garantire energia sufficiente per il taglio, è necessario aumentare la potenza del laser. Allo stesso modo, se la conduttività termica del materiale è buona, il calore generato dall'irradiazione laser verrà rapidamente condotto all'interno del materiale, rendendo difficile che la temperatura dell'area di taglio raggiunga un livello sufficiente per il taglio. In questo momento, è necessario aumentare anche la potenza del laser per migliorare l'efficienza di taglio. Inoltre, il taglio di materiali con punti di fusione elevati richiede anche una potenza laser e una densità di potenza maggiori. Perché i materiali con punti di fusione elevati richiedono più energia per scioglierli o vaporizzarli, in modo da raggiungere lo scopo di taglio.
2. Velocità di taglio
In determinate condizioni di potenza, quando lo spessore della lamiera aumenta, il raggio laser deve penetrare negli strati di materiale più profondi per completare il taglio. Gli studi hanno dimostrato che la relazione tra velocità di taglio e rugosità superficiale del taglio non è una semplice relazione lineare, ma presenta una tendenza al cambiamento a forma di U-. Ciò significa che per materiali con spessori di lamiera diversi e condizioni di pressione del gas di taglio diverse esiste un punto di velocità di taglio ottimale. Quando si taglia a questa velocità, il valore di rugosità della superficie tagliata può essere ridotto al minimo, ovvero il taglio risulta più liscio. In generale, maggiore è la velocità di taglio, maggiore è la potenza richiesta.
La velocità di taglio si riferisce alla lunghezza che la macchina da taglio laser può tagliare al minuto. Maggiore è la velocità, maggiore è l'efficienza. La velocità di taglio della macchina da taglio laser è correlata al tipo, allo spessore, alla durezza, ecc. del materiale ed è influenzata anche dalla potenza del laser e dal diametro dello spot.
3. Spessore di taglio
Lo spessore di taglio si riferisce allo spessore del materiale che la macchina da taglio laser può tagliare. I fattori che influenzano lo spessore di taglio includono:
Potenza dell'attrezzatura: Maggiore è la potenza dell'attrezzatura, maggiore è lo spessore che può essere tagliato.
Tipo di materiale: materiali diversi hanno durezza, densità e tenacità diverse, che influiscono sullo spessore di taglio.
Tecnologia di taglio: diverse tecnologie di taglio (come laser, getto d'acqua, plasma) hanno spessori massimi di taglio diversi.
Parametri del processo di taglio: anche la velocità di taglio, la pressione del gas, ecc. influiscono sullo spessore di taglio.
4. Pressione del gas
Durante il processo di fusione e taglio, il raggio laser riscalda il materiale alla temperatura di fusione e il gas soffiato in questo momento svolge il ruolo di soffiare via il metallo liquido, formando così un'incisione. La pressione del gas deve essere sufficientemente elevata da rimuovere efficacemente il metallo fuso e garantire la continuità del taglio e la chiarezza dell'incisione. La portata del gas è correlata anche alla forma dell'ugello. Diverse forme di ugelli hanno effetti diversi sulla distribuzione e sulle caratteristiche del flusso del gas, quindi anche la portata del gas applicabile sarà diversa. Quando si seleziona l'ugello e si imposta la portata del gas, è necessario adattarlo e ottimizzarlo in base ai requisiti di taglio specifici e alle proprietà del materiale.
5. Trave
La modalità del raggio emessa dal laser è fondamentale per l'effetto di taglio. Studi sperimentali hanno dimostrato che la larghezza dell'incisione è quasi uguale al diametro del punto laser durante il taglio non assistito da-ossigeno-. La dimensione dello spot è proporzionale alla lunghezza focale della lente di messa a fuoco, ovvero maggiore è la lunghezza focale, più grande è lo spot; minore è la lunghezza focale, più piccolo è lo spot. Tuttavia, anche se un obiettivo con lunghezza focale corta può ottenere uno spot più piccolo, anche la sua profondità focale viene ridotta di conseguenza. Quanto minore è la profondità focale, tanto più severo sarà il requisito della distanza dalla superficie del pezzo alla lente. La quantità di sfocatura ha un impatto maggiore sulla velocità e sulla profondità di taglio e deve rimanere invariata durante il processo di taglio. Generalmente, la quantità di sfocatura utilizza un valore negativo, ovvero la posizione focale è posizionata in un punto sotto la superficie della piastra di taglio.
6. Ugello
L'ugello è un componente importante che influisce sulla qualità e sull'efficienza del taglio laser. Il taglio laser utilizza generalmente un ugello coassiale (flusso d'aria e asse ottico concentrico) e il diametro di uscita dell'ugello deve essere selezionato in base allo spessore del materiale da tagliare. Inoltre, anche la distanza tra l'ugello e la superficie del pezzo ha una grande influenza sulla qualità del taglio. Per garantire la stabilità del processo di taglio, questa distanza deve rimanere invariata.
Standard di valutazione della qualità del taglio laser
L'applicazione del laser nel taglio dei materiali metallici è già ben nota, ma molte persone non sanno come giudicare la qualità della lavorazione quando si utilizzano macchine a taglio laser. Infatti, la qualità del taglio viene solitamente giudicata dal punto di vista della ruvidità della faccia finale, delle bave sul fondo e della larghezza della fessura.
1. Rugosità della faccia finale
Quando il laser taglia il materiale, viene influenzato dal flusso d'aria e dalla velocità di avanzamento e la faccia finale formerà linee verticali (o inclinate). Quanto più profonde sono le linee, tanto più ruvida è la faccia finale, mentre quanto più basse sono le linee, tanto più liscia è la faccia finale. La rugosità non influisce solo sull'aspetto del tagliente, ma influenza anche le caratteristiche di attrito. Pertanto, minore è la rugosità, maggiore è la qualità del taglio. Regolando parametri quali potenza del laser, velocità di avanzamento, lunghezza focale, tipo di gas ausiliario e pressione dell'aria, è possibile ottimizzare continuamente la rugosità della faccia finale.
2. Bava inferiore
Il principio del taglio laser del metallo è quello di vaporizzare istantaneamente il metallo attraverso l'elevata energia del laser e soffiare via le scorie sulla superficie del pezzo attraverso il gas ausiliario. Tuttavia, nell'effettivo processo di lavorazione, fattori quali lo spessore del materiale, la pressione dell'aria insufficiente e la velocità di avanzamento non corrispondente faranno sì che alcune scorie formino bave dopo il raffreddamento e rimangano appese sul fondo del pezzo. In questo momento è necessario un ulteriore lavoro di sbavatura, che comporta un consumo di ore lavorative aggiuntive. Le bave e le scorie sul fondo del pezzo sono criteri molto importanti per giudicare la qualità del taglio.
3. Taglio della larghezza della cucitura
La larghezza della cucitura di taglio riflette la precisione della lavorazione. Di solito non influisce sulla qualità del taglio. La larghezza del cordone di taglio diventa un indicatore importante solo quando è necessario formare un contorno o un modello particolarmente preciso all'interno del pezzo. La larghezza della cucitura di taglio determina il diametro interno minimo del contorno. Minore è la larghezza del cordone di taglio, più preciso sarà il contorno e minore sarà il diametro del foro lavorabile. Questo è anche uno degli importanti vantaggi della sostituzione del taglio laser con il taglio plasma.
Strategia di miglioramento dell'applicazione della tecnologia di taglio laser
Nell'applicazione reale della tecnologia di taglio laser, il miglioramento dell'efficienza di taglio, il miglioramento della qualità del taglio e la riduzione dei costi di taglio sono alcune delle cose che dobbiamo spesso considerare. Per migliorare la tecnologia del taglio laser per migliorare l’efficienza produttiva, la qualità del taglio e ridurre i costi, possiamo partire dai seguenti aspetti:
1. Con il progresso della tecnologia laser, l'uso di laser di potenza più elevata può aumentare significativamente la velocità di taglio, riducendo al tempo stesso la zona interessata dal calore-e la deformazione del materiale, rendendo il taglio più efficiente e di migliore qualità, particolarmente adatto per il taglio di materiali più spessi.
2. Regolare ragionevolmente parametri quali potenza del laser, velocità di taglio, tipo e pressione del gas ausiliario e distanza tra l'ugello e il materiale ed effettuare impostazioni precise in base ai materiali specifici e ai requisiti di taglio. Attraverso molteplici test, trova la combinazione ottimale di parametri per migliorare l'efficienza e la qualità di taglio.
3. Attraverso il sistema di messa a fuoco automatica, la posizione di messa a fuoco del laser viene regolata automaticamente in base allo spessore e al tipo di materiale per garantire la precisione del taglio.
4. Riduci i tempi di non-taglio e migliora l'efficienza operativa complessiva spostando rapidamente la testa di taglio al successivo punto di inizio del taglio.
5. Rileva automaticamente il bordo e l'angolo di inclinazione del materiale, regola automaticamente il percorso di taglio e riduce gli sprechi di materiale e i tempi di preelaborazione.
6. Utilizzare il software di nesting per il taglio simulato, pianificare il percorso di taglio più semplice, ridurre le corse a vuoto e migliorare l'utilizzo del materiale e la velocità di taglio.
7. Effettuare regolarmente la manutenzione e la manutenzione della macchina per il taglio laser, ad esempio sostituendo parti soggette a usura, pulizia di componenti ottici, calibratura dell'attrezzatura, ecc., per garantire un funzionamento stabile a lungo-termine dell'attrezzatura e mantenere prestazioni di taglio ottimali.
8. Mantenere pulito l'ambiente di lavoro della macchina da taglio laser, con temperatura adeguata e umidità moderata per evitare l'impatto di polvere e umidità eccessiva sull'attrezzatura e sull'effetto di taglio.
9. Utilizzare sistemi di controllo e software più avanzati per migliorare la precisione del controllo e la velocità di risposta e supportare attività di taglio più complesse.
10. Continuare a prestare attenzione ai nuovi sviluppi nella tecnologia laser, come sorgenti laser più efficienti, sistemi ottici più avanzati, algoritmi software intelligenti, ecc., per migliorare continuamente le capacità di taglio.
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