Siden fremveksten av laserskjæringsteknologi i midten av -20 TH CENTURY, etter mange års utvikling, har det blitt en uunnværlig behandlingsmetode i moderne produksjon. Følgende er flere viktige stadier av utviklingen:
Teknologisk embryonal stadium (1960 -tallet)
I 1960 markerte oppfinnelsen av den første praktiske laseren fødselen av laserteknologi. Samme år prøvde amerikanske forskere først å bruke lasere til materialskjæring, hovedsakelig for å kutte tynne metallplater og borehull. Laserskjæringsteknologi i denne perioden ble hovedsakelig brukt innen vitenskapelig forskning og militære felt, og hadde ennå ikke blitt mye brukt i industriell produksjon.
Tidlig industrialisering (1970 -tallet)
På 1970 -tallet forbedret ytelsen til lasere seg gradvis, spesielt fremveksten av CO2 -lasere, noe som gjorde anvendelsen av laserskjæring i industrifeltet mulig. I 1975 begynte laserskjæremaskiner å bli brukt til behandling av metall- og ikke-metallmaterialer, for eksempel fremstilling av høye presisjonsdeler i luftfartsfeltet. På dette stadiet var laserskjæringsteknologi fremdeles begrenset av høye kostnader og komplekse operasjoner, og populariteten var lav.
Teknologisk modenhet (1980 -tallet)
På 1980 -tallet fremmet utviklingen av Computer Numerical Control (CNC) teknologi i stor grad fremme av laserskjæringsteknologi. Laserskjæringsmaskiner har gradvis oppnådd automatisering og kontroll med høy presisjon, og skjærehastigheten og kvaliteten er betydelig forbedret. I tillegg har forskningen og utviklingen av fiberlasere ytterligere utvidet anvendelsesomfanget av laserskjæring. I løpet av denne perioden begynte laserskjæring å bli mye brukt i bransjer som bilproduksjon, elektroniske produkter og medisinsk utstyr.
Rapid Development Period (1990 -tallet)
På 1990 -tallet gjorde laserskjæringsteknologi store gjennombrudd i makt og stabilitet. Med den økende etterspørselen etter industriell automatisering, gjorde fremveksten av lasere med høy effekt det mulig å kutte tykke metallark. Samtidig har kostnadene for laserskjæring falt betydelig, noe som gjør det rimelig for små og mellomstore bedrifter. Det globale laserskjæringsmarkedet vokste raskt i løpet av dette stadiet, og teknologien ble gradvis populær.
Intelligent og diversifisert periode (21. århundre)
Inn i det 21. århundre har laserskjæringsteknologi kommet inn i scenen for intelligent og diversifisert utvikling. Fiberlasere har blitt mainstream for markedet med sin høye effektivitet, lave vedlikeholdskostnader og sterk tilpasningsevne. Samtidig er laserskjæring utstyr kombinert med kunstig intelligens, big data og Internet of Things -teknologier for å oppnå intelligent produksjon og fjernovervåking. I tillegg har utviklingen av ultrahastige lasere gjort mikronnivå og til og med nanometer-nivå presisjon med å kutte en realitet, og utvidet anvendelsen innen luftfart, medisinsk, elektronikk og nye energifelt.
Generering av lasere
Kjernen i laserskjæring er laseren. Laseren konverterer energi til en høyintensivstråle gjennom den stimulerte strålingsprosessen. Vanlige brukte lasere inkluderer:
● CO2-laser: egnet for å kutte ikke-metalliske materialer og noen metaller.
● Fiberlaser: høy effektivitet, sterk stabilitet, egnet for metallbehandling.
● Solid laser: som ND: YAG -laser, egnet for fin prosessering og mikrobehandling.
Laseren som sendes ut av laseren har høy monokromatiskhet, høy retning og høy energitetthet, og gir en grunnleggende lyskilde for skjæring.
Strålefokus
Laserstrålen er konsentrert på overflaten av materialet gjennom et fokuseringsspeil eller et fiberoptisk overføringssystem for å danne et veldig lite fokusområde. Spotdiameteren etter fokusering er vanligvis mellom titalls mikron og hundrevis av mikron, og energitettheten kan være så høy som 10⁶ -10 ⁹ vekt/cm². Denne høye energitettheten fører til at materialet blir oppvarmet lokalt til en smelting, fordampning eller til og med plasmatilstand på kort tid. Nøyaktigheten av den fokuserte bjelken bestemmer direkte kvaliteten på skjæringen, så et fokuseringssystem med høy ytelse er en viktig del av laserskjæring.
Termisk effekt av materialer
Når den fokuserte laserstrålen bestråles på overflaten av materialet, vil den reagere termisk med materialet. Den spesifikke prosessen inkluderer:
● Absorpsjon av lysenergi: Overflaten på materialet absorberer laserenergien og konverterer det til varmeenergi.
● Lokal oppvarming: Den høye energitettheten fører til at bestrålingspunktet raskt varmer opp til smeltepunktet eller kokepunktet.
● Fjerning av materiale: Det smeltede eller fordampede materialet fjernes av skjæreområdet for å danne et snitt.
I henhold til veien for termisk handling er laserskjæring delt inn i følgende modus:
● Smeltskjæring: Laseren smelter materialet og det smeltede materialet blåses bort av hjelpegass.
● Vamping av fordampning: Laseren fordamper direkte materialet, som er egnet for mikromachining med høy presisjon.
● Oksidasjonskjæring: Laseren varmer materialet og reagerer med oksygen for å forbedre skjæreeffektiviteten.
Rollen til hjelpegass
Hjelpegass, som oksygen, nitrogen eller trykkluft, introduseres vanligvis under laserskjæring. Funksjonene inkluderer:
● Fjerning av smeltet materiale: Hjelpegassen blåser det smeltede eller fordampede materialet bort fra skjæreområdet for å sikre et rent snitt.
● Kjølemateriale: Forhindre overoppheting av materialet og deformasjonen av skjæret.
● Forbrenningsstøtte: Ved oksidasjonskutt kan oksygen reagere med materialet for å forbedre skjærehastigheten og kvaliteten.
Ulike materialer og kuttekrav bestemmer typen og trykket til hjelpegass. For eksempel er oksygen egnet for skjæring av karbonstål, mens nitrogen brukes til kutt av høy kvalitet av rustfritt stål og aluminium.
Kontrollsystem for laserskjæring
Moderne laserskjæreutstyr er vanligvis utstyrt med et numerisk kontroll (CNC) -system, som kan oppnå høy presisjon og automatisert prosessering. Hovedfunksjonene til kontrollsystemet inkluderer:
● Baneplanlegging: Kontroller bevegelsesveien til laserhodet nøyaktig i henhold til designtegningene.
● Strømregulering: Juster laserkraften i henhold til materialet og skjærtykkelsen.
● Fokusposisjonskontroll: Oppretthold den beste skjæreeffekten gjennom et dynamisk fokuseringssystem.
Bruken av intelligente kontrollsystemer har forbedret nøyaktigheten og effektiviteten av laserskjæring.
Dannelse av skjæreprosessen
Laserskjæring er fullført ved punkt-for-punkt oppvarming og fjerning av materialer. Skjæreprosessen inkluderer følgende trinn:
● Piercing: Laserstrålen slår først et lite hull på overflaten av materialet.
● Kutting av banedannelse: Laserhodet beveger seg langs settsporet og fullfører gradvis skjæringen.
● Kutting av fullføring: Etter at skjæreprosessen er fullført, fjerner hjelpegassen resten for å danne en jevn skjæreoverflate.
Introduser hovedkomponentene i laserskjæremaskin
Lasergenerator
Lasergeneratoren er kjernekomponenten i laserskjæremaskinen, som er ansvarlig for å generere en laserstråle med høy energi. Vanlige typer lasere inkluderer fiberlasere, CO2 -lasere og disklasere. Blant dem er fiberlasere foretrukket for deres høye effektivitet, lave vedlikeholdskostnader og et bredt spekter av applikasjoner.
● Fiberlasere: Egnet for metallskjæring, og gir stabil strålekvalitet.
● CO2-lasere: egnet for skjæring av ikke-metallisk materiale, med hurtigskjæringshastighet.
● Disklasere: Passer for prosessering med høy presisjon, med sterk tilpasningsevne.
Laserhode
Laserhodet brukes til å fokusere laserstrålen, konsentrere laserenergien på overflaten av materialet og oppnå effektiv skjæring. Laserhodet inneholder vanligvis følgende nøkkelkomponenter:
● Fokuseringslinser: Sikrer at laserstrålen er svært fokusert, noe som påvirker kuttnøyaktigheten.
● Beskyttelseslinsen: Forhindre slagg og støv fra å forurense linsen, og forleng levetiden til utstyret.
● Automatisk fokusfunksjon: Juster brennvidden for å tilpasse deg materialer med forskjellige tykkelser og forbedre arbeidseffektiviteten.
CNC -system
CNC -systemet er hjernen til laserskjæremaskinen, og kontrollerer bevegelsesbanen og skjæreparametere til laserhodet. CNC-systemer med høy ytelse kan oppnå følgende funksjoner:
● Presis baneplanlegging: Forbedre kuttnøyaktigheten og redusere materialavfall.
● Multi-Axis koblingskontroll: Støttekutting av komplekse mønstre.
● Brukergrensesnittoptimalisering: Praktisk for operatører å angi parametere og overvåke.
Drive System
Stasjonssystemet bestemmer bevegelseshastigheten og nøyaktigheten til laserskjæremaskinen. Vanlige drivsystemer inkluderer:
● Servomotor: Gir bevegelseskontroll med høy presisjon og er egnet for høyhastighetsskjæring.
● Steppermotor: enkel struktur, lave kostnader, egnet for skjæring med middels og lav hastighet.
● Lineær motor: Brukes i anledninger med høy dynamisk respons for å forbedre prosesseringseffektiviteten.
Sengestruktur
Sengestrukturen er den viktigste delen av å støtte laserskjæringsmaskinen, og dens stabilitet påvirker direkte skjæreeffekten.
● Gantrystruktur: Sterk stivhet, egnet for prosessering av storformat.
● Cantilever Structure: Egnet for å kutte små og mellomstore materialer.
● Honeycomb Workbench: Reduser laserrefleksjon og forbedring av prosessens sikkerhet.
Hjelpegasssystem
Hjelpegasssystemet brukes til å forbedre skjæringskvaliteten. Vanlige gasser inkluderer oksygen, nitrogen og trykkluft.
● Oksygen: akselererer metalloksidasjon og øker skjærehastigheten.
● Nitrogen: forhindrer materialoksidasjon og er egnet for skjæring av høy kvalitet.
● Komprimert luft: Økonomisk og praktisk, egnet for skjæring av tynn plate.
Kjølesystem
Kjølesystemet sikrer normal drift av lasergeneratoren og andre komponenter under høye temperaturforhold.
● Vannkjølesystem: mye brukt i laserutstyr med høy effekt, med betydelig kjøleeffekt.
● Luftkjølesystem: Passer for lite laserutstyr, med enkel struktur og enkelt vedlikehold.
Røyk- og støvfjerningssystem
Røyk- og støvfjerningssystemet er en viktig del av å beskytte driftsmiljøet, som effektivt kan fjerne røyk og støv som genereres under skjæreprosessen.
● Filtermodul: Fanger fine partikler for å beskytte miljøet og menneskers helse.
● Eksosanordning: Tilbyr effektiv ventilasjon og opprettholder luftkvaliteten på verkstedet.
Påføring av lasermaskiner innen laserskjæring
Effektiv skjæring av metallmaterialer
Laserskjæring er mye brukt i prosessering av metallmaterialer, spesielt for metaller som rustfritt stål, aluminium og kobber, og kan gi veldig fine skjærekanter. Lasermaskinen varmer metallet til en høy temperatur gjennom en kraftig laserstråle og smelter det raskt, og blåser bort det smeltede metallet med luftstrøm for å fullføre skjæringen. Laserskjæring krever ikke en form og kan raskt produsere deler av komplekse former, og redusere produksjonskostnadene og tiden.
Kutting av ikke-metalliske materialer
I tillegg til metaller, er lasermaskiner også mye brukt i skjæring av ikke-metalliske materialer. Laserskjæring kan nøyaktig kutte en rekke materialer som plast, tre, lær og papir. I disse ikke-metalliske materialene sikrer laserskjæring ikke bare kuttnøyaktighet, men forårsaker heller ikke materialdeformasjon, og skjæringen er jevn, noe som reduserer behovet for etterfølgende prosessering.
Presisjonsmaskinering og skjæring av komplekse former
Laserskjæringsteknologi kan oppnå skjæring med høy presisjon, spesielt for deler som krever komplekse konturer. For eksempel kan lasermaskiner kutte kurver, runde hull, mikrohull og andre former, som er egnet for å produsere presisjonselektronikk, mekaniske deler og dekorative mønstre. Fleksibiliteten til lasermaskiner gjør det viktig i muggproduksjon, romfart, bilindustri og andre bransjer.
