1. Спеціальний пристрій
Щоб зменшити зміну розміру фокусної плями, викликану зміною розміру передфокального променя, виробник системи лазерного різання надає користувачам деякі спеціальні пристрої на вибір:
(1) Коліматор.Це поширений метод, тобто коліматор додається до вихідного кінця CO2-лазера для обробки розширення.Після розширення діаметр променя стає більшим, а кут розбіжності стає меншим, так що розмір променя перед фокусуванням на ближньому та дальньому кінцях є близьким до однакового в робочому діапазоні різання.
(2) До ріжучої головки додається незалежна нижня вісь рухомої лінзи, яка є двома незалежними частинами з віссю Z, яка контролює відстань між соплом і поверхнею матеріалу.Коли робочий стіл верстата рухається або оптична вісь, вісь F променя одночасно переміщується від ближнього кінця до дальнього, так що діаметр плями залишається незмінним у всій зоні обробки після промінь сфокусований.
(3) Контролюйте тиск води фокусуючої лінзи (зазвичай це металева система фокусування відбиття).Якщо розмір променя перед фокусуванням стає меншим, а діаметр фокальної плями стає більшим, тиск води автоматично контролюється, щоб змінити кривизну фокусування, щоб зменшити діаметр фокальної плями.
(4) Система компенсації оптичних шляхів у напрямках X і Y додається до машини для різання оптичних шляхів.Тобто, коли оптичний шлях дистального кінця різання збільшується, компенсаційний оптичний шлях скорочується;Навпаки, коли оптичний шлях біля ріжучого кінця зменшується, компенсаційний оптичний шлях збільшується, щоб зберегти довжину оптичного шляху.
2. Технологія різання та перфорації
Будь-яка технологія термічного різання, за винятком кількох випадків, які можуть починатися з краю пластини, як правило, на пластині потрібно просвердлити невеликий отвір.Раніше в машині для лазерного штампування перфоратором пробивали отвір, а потім вирізали з маленького отвору лазером.Для лазерних різальних машин без штампувального пристрою існує два основних способи перфорації:
(1) Вибухове буріння: після того, як матеріал опромінюється безперервним лазером, у центрі утворюється яма, а потім розплавлений матеріал швидко видаляється потоком кисню, коаксіальним лазерному променю, щоб утворити отвір.Як правило, розмір отвору залежить від товщини пластини.Середній діаметр свердловини становить половину товщини пластини.Тому діаметр вибухового отвору товстої пластини є великим, а не круглим.Він не підходить для використання на деталях з підвищеними вимогами (таких як масляна сітчаста шовна труба), а лише на відходах.Крім того, оскільки тиск кисню, який використовується для перфорації, такий самий, як і для різання, бризки великі.
Крім того, імпульсна перфорація також потребує більш надійної системи керування трактом газу для реалізації перемикання типу газу та тиску газу та контролю часу перфорації.У разі імпульсної перфорації для отримання якісного розрізу слід звернути увагу на технологію переходу від імпульсної перфорації при нерухомій заготовці до безперервного різання заготовки з постійною швидкістю.Теоретично умови різання секції прискорення зазвичай можна змінити, наприклад, фокусну відстань, положення сопла, тиск газу тощо, але насправді навряд чи можна змінити вищезазначені умови через короткий час.
3. Конструкція форсунок і технологія управління потоком повітря
Під час лазерного різання сталі кисень і сфокусований лазерний промінь потрапляють на розрізаний матеріал через сопло, утворюючи промінь повітряного потоку.Основна вимога до потоку повітря полягає в тому, що потік повітря в розріз має бути великим, а швидкість — високою, щоб достатнє окислення могло змусити матеріал розрізу повністю проводити екзотермічну реакцію;У той же час імпульсу достатньо для розпилення та видування розплавленого матеріалу.Тому, окрім якості променя та його контролю, безпосередньо впливають на якість різання, конструкція сопла та керування потоком повітря (наприклад, тиск сопла, положення заготовки в потоці повітря тощо). ) також є дуже важливими факторами.Насадка для лазерного різання має просту структуру, тобто конічний отвір з невеликим круглим отвором на кінці.Для проектування зазвичай використовуються експерименти та методи помилок.
Оскільки сопло, як правило, виготовляється з червоної міді та має невеликий об’єм, воно є вразливою частиною та потребує частої заміни, тому гідродинамічний розрахунок і аналіз не проводяться.Під час використання газ із певним тиском PN (манометричний тиск PG) вводиться з боку сопла, яке називається тиском на соплі.Він викидається з вихідного отвору сопла і на певну відстань досягає поверхні заготовки.Його тиск називається тиском різання PC, і, нарешті, газ розширюється до атмосферного тиску PA.Дослідження показують, що зі збільшенням PN збільшується швидкість течії, а також збільшується PC.
Для розрахунку можна використати наступну формулу: v = 8,2d2 (PG + 1) V - витрата газу L / розум - діаметр сопла MMPg - тиск на соплі (надмірний тиск) бар
Для різних газів існують різні пороги тиску.Коли тиск на соплі перевищує це значення, потік газу є нормальною косою ударною хвилею, а швидкість потоку газу переходить від дозвукової до надзвукової.Цей поріг пов’язаний із співвідношенням PN і PA і ступенем свободи (n) молекул газу: наприклад, n = 5 кисню та повітря, тому його поріг PN = 1 бар × (1,2)3,5=1,89 бар。 Коли тиск сопла вищий, PN / PA = (1 + 1 / N) 1 + n / 2 (PN; 4 бар), потік повітря нормальний, косе ударне ущільнення стає позитивним ударом, тиск різання PC зменшується, повітря швидкість потоку зменшується, і на поверхні заготовки утворюються вихрові струми, що послаблює роль потоку повітря у видаленні розплавлених матеріалів і впливає на швидкість різання.Таким чином, приймається сопло з конічним отвором і маленьким круглим отвором на кінці, а тиск кисню в соплі часто становить менше 3 бар.
Час публікації: 26 лютого 2022 р
