Лазерлік кесу машинасы: Дәл кесуге арналған негізгі факторлар

Лазерлік көзінің сапасы: сәуле, қуат және фокусқа басқару

Лазерлік кесудегі дәлдік үш бір-біріне тәуелді лазерлік көзінің сипаттамаларына негізделеді: сәуленің сапасы, шығыс қуаты және фокустау басқаруы. Олар бірге материал түрлері мен қалыңдықтары бойынша кесудің дәлдігін, жиектің бетінің сапасын және өңдеу тиімділігін анықтайды.

Фокустау мүмкіндігіндегі Сәуле параметрінің көбейтіндісі (СПК) және талшықтық ядро диаметрінің рөлі

Миллиметр мен миллирадиан көбейтіндісінде өлшенетін сәуле параметрінің көбейтіндісі (СПК) лазерді қаншалықты жақсы фокустауға болатынын көрсетеді. Төменгі мәндер энергияны кішігірім аймақтарға тығыз орналастыруға мүмкіндік беретін тым шоғырланған фокус нүктелерін береді. Ең жоғарғы сапалы шыныталшық лазерлер өздерінің өте кішкентай ядролары арқасында шамамен 0,9 мм·мрад жетеді. Бұл кішкентай ядролар фотондарды бір-біріне жақынырақ орналастырып, 3 мм қалыңдықтан аспайтын материалдарда 0,1 мм дейінгі қиықтар жасауға мүмкіндік береді. Күрделі пішіндегі детальдарды микроскопиялық деңгейде кесумен айналысатын әркім үшін осындай дәлдік ең маңызды айырмашылықты жасайды. Керісінше жағдайда, өндірушілер жұмысқа тым үлкен немесе жарамсыз ядроларды пайдаланған кезде лазер сәулесі фокусталуының орнына шашырайды. Бұл әсіресе кесу процесінде материал бетімен тез қозғалған кезде байқалатын, үлкен дақ өлшемдері мен нашар орын анықтау дәлдігін білдіреді.

Лазерлік шығыс қуаты мен материал қалыңдығы: Жылдамдық пен шетінің дәлдігін теңестіру

Лазерлік қуатты дұрыс таңдау – бұл оны материалға сәйкестендіру, тек қана максимум деңгейге дейін көтеру емес. Алты киловатт жүйелері он миллиметрден астам қалыңдықтағы табақшалармен жұмыс істегенде әлдеқайда жылдам әрекет етеді, бірақ жұқа парақтарға тым көп қуат берсеңіз, бұрмалану мен шеттерінің балқуы сияқты мәселелерге ұшырайсыз. Мысалы, нержавеющий болатты алайық. Төрт кВт лазер 12 мм тақтайшаны минутына шамамен 1,2 метр жылдамдықпен өңдей алады және өлшемдері ±0,05 мм шеңберінде қалады. Бірақ осындай қуат деңгейін 1 мм параққа қолданып көріңіз – сонда дросс түзілуі мен шеттердің нашар сапасы сияқты әртүрлі мәселелер туындайды. Көбінесе зауыттар материал қалыңдығына негізделген қуаттың өнеркәсіптік стандарттарын қолданады. Көміртегі болат үшін шеттердің ластануын болдырмау және кесудің енін барлық жерде тұрақты ұстау үшін мм-не шамамен 500 ватт қажет болады. Өткен жылы Ponemon Institute жариялаған зерттеуге сәйкес, өнеркәсіптік қалдықтардың жуық үштен бірі осы қуат пен қалыңдықты дұрыс таңдамауға байланысты пайда болады. Сондықтан дұрыс калибрлеу тек ескі металл қалдықтарынан құтылу ғана емес, сонымен қатар өндіріс шығындарына нақты әсер етеді.

Лазерлік кесу машинасының тұрақты жұмысы үшін технологиялық параметрлерді оптимизациялау

Технологиялық параметрлерді дәл баптау жылу кірісін, материалдың алыну динамикасын және қозғалыстың синхрондауын теңдестіру арқылы қайталанатын дәлдікті қамтамасыз етеді. Тиімді оптимизация өндіріс сериялары бойынша ақауларды азайтады және жылдамдық пен шетінің бүтіндігін сақтайды.

Жылу әсерінен аймағы мен ерітіндіге Қарқындылық Жылдамдығы, Импульс Жиілігі және Дұрыс Циклдың Әсері

Кесу жылдамдығы процестің ішінде қанша жылу жиналатынына үлкен әсер етеді. Егер ол тым баяу болса, темірден жасалмаған болаттағы жылу әсерінен өзгерген аймақ (HAZ) шамамен 15% кеңейеді, бұл жиі бұрмалану проблемаларына және құрылымдық беріктіктің төмендеуіне әкеледі. Керісінше, тым жылдам қозғалу материалға дұрыс тереңдей алмау және шлактың материалға жабысып қалуы сияқты мәселелерді туғызады. Импульс жиілігі мен жұмыс циклін реттеу жеткізілетін энергияны одан әрі нақты басқаруға мүмкіндік береді. Алюминий сияқты темірден тыс металдар үшін 500-ден 1000 Гц-ке дейінгі төменгі жиіліктер балқыған ыдысты тұрақты ұстауға, шлак пайда болуын шамамен 30%-ға дейін азайтуға көмектеседі. Тәжірибе 5 мм қалыңдықтағы алюминий парақтармен жұмыс істегенде машинасын минутына шамамен 0,8 метр жылдамдықпен 70% жұмыс цикліне орнату балқыған материалдың таза шығуы мен таза шеттер алу үшін жақсы нәтиже беретінін көрсетті, сонымен қатар қопарылудың немесе бетінің сапасын жабырқататын беттік жолақтардың пайда болуына жол бермейді.

Тесіктің біркелкілігі мен шетінің тік бұрыштылығы үшін қосалқы газды таңдау және қысымды реттеу

Қосалқы газдар тоттануды, жылу беруді және балқыған металдың шығарылуын басқару арқылы кесу сапасын қалыптастырады. Азот (≥99,5% тазалық) нержавейка болатында тотсыз, төменгі кедір-бұдырлықты шеттерді қалыптастырады (Ra < 1,5 µm); оттегі экзотермиялық реакция арқылы кесуді үдетеді, бірақ конустық бұрышты 2–5° жоғарылатады. Газ қысымы қалыңдыққа пропорционал болуы керек:

• Жұқа материалдар (<3 мм): 8–12 бар тар, біркелкі тесіктерді сақтайды
• Қалың пластиналар (>10 мм): балқыманы толық шығару және вертикальды шеттік геометрияны қамтамасыз етеді

Қысымның төмен немесе артық болуы жолақтарды, шеттердің дөңгелектенуін немесе шлактың толық алынбауын тудырады. Күшті шағылысушы мыс қорытпаларында аргон газы кері шағылысуды басады және орын ауыстырудың қайталану дәлдігін 0,1 мм-ге жақсартады.

Лазерлік кесу станогының механикалық тұрақтылығы мен қозғалыс дәлдігі

Лазерлік кесу станогының дәлдігіне әсер ететін материалға тән қиындықтар

Материал қасиеттері дәл шектерде жұмыс істеуді қиындайтын табиғи айнымалылықты енгізеді. Үш фактор басымдық танытады: қалыңдық біркелкілігі, беттің жарық шағылдыру қабілеті және тотығу күйі.

Қалыңдық, жарық шағылдыру қабілеті және беттің тотығуы керфтің біркелкілігі мен орын анықтығына қалай әсер етеді

Кесу кезінде материалдың қалыңдығы өзгерген кезде операторлар машина параметрлерін тез арада үнемі реттеуі қажет. Қалың бөлшектер жылдамдықты төмендетуді және лазерлік қуатты арттыруды талап етеді, бұл күтілетін техникалық сипаттамалардан гөрі қосымша жылу жиналуына және кеңірек кесуге әкеледі. Кейбір жағдайларда айырмашылық шамамен 15% болуы мүмкін. Алюминий сияқты жарқырағыш материалдармен жұмыс істеу басқа да қиындықтар туғызады, себебі бұл металлдар лазерлік энергияны кездейсоқ бағыттарда шағылдырып жібереді. Бұл кесу енінің біркелкі болмауына және орналасуда жарты миллиметрлік дәлдікті сақтау үшін ерекше импульстік параметрлерді қолдануды қажет етеді. Бетінің жағдайы мәселені одан да күрделендіреді. Төменгі көміртегілі болат бетінде пайда болатын темір тоты болжамсыз ыстық аймақтар тудырады, олар кесу жолын бұрмалайды. Анодталған алюминий қаптамасының өзіндік мәселелері бар, өйткені ол лазерлік сәулеге фокусталуы керек жерден аулақ болуға итермелейді, инженерлер фокус жылжу қателері деп атайды. Бұл факторлардың бәрі бірге алғанда өндіріс цехтарында әртүрлі өнімдер сериясын және шағын партияларды өндіру кезінде 0,5 мм-ден төменгі дәлдікті сақтауды өте қиындатады.

Лазерлік кесу машинасының шығысындағы дәлдікті өлшеу және растау

Мақсатты растау функционалдық өнімділік пен жинау сапасымен тікелей байланысты үш сандық көрсеткішке — кесу ені, қырау мөлшері және бетінің қаттылығына — негізделеді.

Сандық дәлдік көрсеткіштері ретінде кесу ені, қырау мөлшері және бетінің қаттылығы

Кесу ені, негізінен қанша материал кесіліп тасталатыны, бір бөлшекті екіншісімен ауыстыруға болатындай болу үшін, 0,05 мм-ге жақын болуы керек. Егер ол шектерден тыс болса, мүмкін фокус, туралау немесе жылу қандай да бір жерде проблема туғызып тұр. Кіріктіру – кесуден кейін жиектердің тік болу дәрежесі. Бекітпелер қысымға шыдайтындай болуы үшін беріктігі маңызды конструкцияларда көбінесе 1 градустан аспайтын конус пішіні қажет. Бет бетінің тегіс еместігі, жиі Ra мәні деп аталады, бұл үйкелістен бастап бөлшектердің сынбай жұмыс істеу мерзіміне және тозаңнан қорғаныш қабілетіне дейін бәріне әсер етеді. Көптеген зауыттар маңызды компоненттерде 3,2 микроннан төмен болуға ұмтылады. Тіпті ISO 9013 халықаралық стандарты да бар, онда жақсы өлшемдер қандай болуы керектігі сипатталған. Операторлар микроскоптар мен визуалды тексерулер арқылы тұрақсыз газ ағыны, износ линзалары немесе қозғалыс жүйесінің ақаулары сияқты мәселелердің пайда болу себебін анықтау үшін тұрақты түрде осы сандарға сүйенеді.