Laserskärning är en exakt och effektiv tillverkningsprocess som använder en osynlig ljusstråle för att skära igenom material, vilket erbjuder många fördelar jämfört med traditionella mekaniska skärmetoder. Med sin höga noggrannhet, snabba skärhastighet och förmåga att skära komplexa former, ersätter laserskärning gradvis traditionella metallskärningstekniker.
-
Sammansättning av laserskärningsutrustning
En laserskärningsmaskin består av flera nyckelkomponenter, inklusive lasergeneratorn, strålleveranssystemet, numeriskt styrsystem, skärhuvudet med automatisk fokusering, arbetsbord och högtrycksgasförsörjningssystem. Olika parametrar påverkar laserskärningsprocessen, varav vissa beror på lasergeneratorns och maskinens tekniska prestanda, medan andra är variabla.
-
Viktiga parametrar för laserskärning
För att uppnå optimala skärresultat är det viktigt att förstå följande nyckelparametrar:
1. Strålläge
Strålläget, även känt som det Gaussiska läget, är det idealiska läget för skärning, som vanligtvis finns i lågeffektlasergeneratorer (<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| Tabell. 1 engångs laserskärningsprocessparametrar för vanliga material | |||||
| Material | Tjocklek (mm) | Hjälpgas | Skärhastighet (cm/min) | Spaltbredd (mm) | Laserkraft (w) |
| Lågkolhaltigt stål | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Rostfri panna | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| Titanlegering | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| Ekologiskt genomskinligt glas | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| Aluminiumoxid | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| Polyester matta | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| Bomullstyg (flerskikt) | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| Kartong | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Wellpapp | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Kvartsglas | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Polypropen | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| Polystyren | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| Hård polyvinylklorid | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| Fiberarmerad plast | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| Trä (plywood) | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| Lågkolhaltigt stål | 1 | N2 | 450 | 中 | 500 |
| 3 | N2 | 150 | --- | 500 | |
| 6 | N2 | 50 | 0.15 | 500 | |
| 1.2 | O2 | 600 | 0.15 | 500 | |
| 2 | O2 | 400 | 0.20 | 500 | |
| 3 | O2 | 250 | --- | 500 | |
| Rostfritt stål | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| Plywood | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| Tabell. 2 multi-mode laserskärningsparametrar av vanliga material | ||||
| Material | Plåttjocklek (mm) | Skärhastighet (cm/min) | Spaltbredd (mm) | Lasereffekt (kw) |
| Aluminium | 12 | 230 | 1 | 15 |
| Kolstål | 6 | 230 | 1 | 15 |
| Rostfritt stål (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| Bor/epoxikomposit | 8 | 165 | 1 | 15 |
| Fiber/epoxikompositer | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| Plywood | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Plexiglas | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Glas | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| Betong | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. Laserkraft
Den erforderliga lasereffekten beror på materialet som skärs, materialtjocklek och krav på skärhastighet. Laserkraft påverkar avsevärt skärtjocklek, hastighet och skärbredd. Generellt sett möjliggör ökad lasereffekt att tjockare material kan skäras, snabbare skärhastigheter och bredare skärbredder.
3. Fokusposition
Fokuspositionen har en betydande inverkan på skärets bredd. Typiskt är fokus inställt på ungefär 1/3 av materialtjockleken under ytan, vilket resulterar i maximalt skärdjup och minsta skärbredd.
4. Brännvidd
Vid skärning av tjocka stålplåtar rekommenderas en längre brännvidd för att uppnå en högkvalitativ, vertikal skäryta. En längre brännvidd resulterar i en större stråldiameter, vilket minskar effekttätheten och skärhastigheten. För att bibehålla en jämn skärhastighet är det nödvändigt att öka lasereffekten. För skärning av tunna plåtar är en kortare brännvidd att föredra, vilket resulterar i en mindre stråldiameter, högre effekttäthet och snabbare skärhastighet.
5. Hjälpgas
Syre används vanligtvis som hjälpgas vid skärning av lågkolhaltigt stål, eftersom det använder järn-syreförbränningsreaktionen för att förbättra skärprocessen, vilket resulterar i snabbare skärhastigheter och högkvalitativa skärningar. Trycket från hjälpgasen påverkar skärprocessen, med högre tryck som ökar den kinetiska energin och slaggavlägsningsförmågan.
6. Munstycksstruktur
Munstycksstrukturen och öppningsstorleken påverkar också laserskärningskvaliteten och effektiviteten. Olika skärkrav kräver användning av olika munstycken. Vanliga munstyckesformer inkluderar cirkulära, koniska och rektangulära former. Laserskärning använder vanligtvis koaxiell (gasflöde och ljusaxel inriktad) blåsning, och kontroll av avståndet mellan munstyckets utgång och arbetsstyckets yta ({{0}}.5-2.0 mm) säkerställer en stabil skärning bearbeta.
| Tabell. 3 exempel på laserskärningsprocessparametrar för vanliga metallmaterial |
||||
| Material | Tjocklek mm | Hjälpgas | Skärhastighet cm/min | Lasereffekt kW |
| Lågt kolstål | 1 | O2 | 900 | 1000 |
| 1.5 | 300 | 300 | ||
| 3 | 200 | 300 | ||
| 6 | 100 | 1000 | ||
| 16.2 | 114 | 4000 | ||
| 35 | 50 | 4000 | ||
| 30CrMnSi | 1 | 200 | 500 | |
| 3 | 120 | 500 | ||
| 6 | 50 | 500 | ||
| Rostfritt stål | 0.5 | 450 | 250 | |
| 1 | 800 | 1000 | ||
| 1.6 | 456 | 1000 | ||
| 3.2 | 180 | 500 | ||
| 4.8 | 400 | 2000 | ||
| 6 | 80 | 1000 | ||
| 6.3 | 150 | 2000 | ||
| 12 | 40 | 2000 | ||
| Titanlegering | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
