مقدمه ای بر برش لیزری

1. دستگاه مخصوص

به منظور کاهش تغییر اندازه نقطه کانونی ناشی از تغییر اندازه پرتو پیش کانونی، سازنده سیستم برش لیزری دستگاه‌های ویژه‌ای را در اختیار کاربران قرار می‌دهد:

(1) کولیماتور.این یک روش رایج است، یعنی یک کولیماتور به انتهای خروجی لیزر CO2 برای پردازش انبساط اضافه می شود.پس از انبساط، قطر پرتو بزرگتر و زاویه واگرایی کوچکتر می شود، به طوری که اندازه پرتو قبل از فوکوس انتهای نزدیک و انتهای دور نزدیک به یکسان در محدوده کاری برش است.

(2) یک محور مستقل پایینی از لنز متحرک به سر برش اضافه می شود که دو قسمت مستقل است که محور Z فاصله بین نازل و سطح مواد را کنترل می کند.هنگامی که میز کار ماشین ابزار حرکت می کند یا محور نوری حرکت می کند، محور F پرتو از انتهای نزدیک به انتهای دور حرکت می کند، به طوری که قطر نقطه در کل منطقه پردازش پس از پایان یکسان باقی می ماند. پرتو متمرکز است

(3) فشار آب لنز فوکوس (معمولاً سیستم فوکوس بازتاب فلزی) را کنترل کنید.اگر اندازه پرتو قبل از فوکوس کوچکتر شود و قطر نقطه کانونی بزرگتر شود، فشار آب به طور خودکار کنترل می شود تا انحنای تمرکز تغییر کند تا قطر نقطه کانونی کاهش یابد.

(4) سیستم مسیر نوری جبران در جهت های X و Y به دستگاه برش مسیر نوری پرواز اضافه می شود.یعنی وقتی مسیر نوری انتهای دیستال برش افزایش می یابد، مسیر نوری جبران کوتاه می شود.در مقابل، هنگامی که مسیر نوری نزدیک انتهای برش کاهش می یابد، مسیر نوری جبران افزایش می یابد تا طول مسیر نوری ثابت بماند.

2. فن آوری برش و سوراخ

هر نوع تکنولوژی برش حرارتی، به جز موارد معدودی که می تواند از لبه صفحه شروع شود، معمولاً باید یک سوراخ کوچک روی صفحه ایجاد شود.قبلاً در دستگاه کامپاند مهر زنی لیزری، سوراخی با پانچ سوراخ می شد و سپس با لیزر از سوراخ کوچک بریده می شد.برای دستگاه های برش لیزری بدون دستگاه مهر زنی، دو روش اساسی برای سوراخ کردن وجود دارد:

(1) حفاری انفجاری: پس از تابش مواد توسط لیزر مداوم، یک گودال در مرکز تشکیل می شود و سپس مواد مذاب به سرعت توسط جریان اکسیژن هم محور با پرتو لیزر حذف می شود تا یک سوراخ ایجاد شود.به طور کلی، اندازه سوراخ به ضخامت صفحه مربوط می شود.قطر متوسط ​​سوراخ انفجار نصف ضخامت صفحه است.بنابراین، قطر سوراخ انفجار صفحه ضخیم‌تر بزرگ است و گرد نیست.استفاده از آن بر روی قطعات با نیازهای بالاتر (مانند لوله درز صفحه روغن) مناسب نیست، بلکه فقط روی ضایعات استفاده می شود.علاوه بر این، به دلیل اینکه فشار اکسیژن مورد استفاده برای سوراخ کردن با فشار مورد استفاده برای برش یکسان است، پاشش زیاد است.

علاوه بر این، سوراخ کردن پالس همچنین به یک سیستم کنترل مسیر گاز قابل اعتمادتر نیاز دارد تا تغییر نوع گاز و فشار گاز و کنترل زمان سوراخ شدن را درک کند.در مورد سوراخکاری پالس، برای به دست آوردن برش با کیفیت بالا، باید به تکنولوژی انتقال از سوراخ پالسی در زمانی که قطعه کار ساکن است به برش مداوم قطعه کار با سرعت ثابت توجه شود.از نظر تئوری، شرایط برش قسمت شتاب معمولاً قابل تغییر است، مانند فاصله کانونی، موقعیت نازل، فشار گاز و ... اما در واقع به دلیل زمان کم، بعید است که شرایط فوق تغییر کند.

3. طراحی نازل و فن آوری کنترل جریان هوا

هنگام برش لیزری فولاد، اکسیژن و پرتو لیزر متمرکز از طریق نازل به مواد برش خورده شلیک می شود تا یک پرتو جریان هوا تشکیل شود.نیاز اساسی برای جریان هوا این است که جریان هوا به داخل برش باید زیاد و سرعت آن بالا باشد، به طوری که اکسیداسیون کافی بتواند ماده برش را به طور کامل واکنش گرمازا انجام دهد.در عین حال، حرکت کافی برای پاشیدن و دمیدن مواد مذاب وجود دارد.بنابراین، علاوه بر اینکه کیفیت تیر و کنترل آن مستقیماً بر کیفیت برش تأثیر می گذارد، طراحی نازل و کنترل جریان هوا (مانند فشار نازل، موقعیت قطعه کار در جریان هوا و غیره). ) نیز عوامل بسیار مهمی هستند.نازل برای برش لیزری ساختار ساده ای دارد، یعنی یک سوراخ مخروطی با یک سوراخ دایره ای کوچک در انتهای آن.معمولا برای طراحی از آزمایش ها و روش های خطا استفاده می شود.

از آنجایی که نازل عموماً از مس قرمز ساخته شده و حجم کمی دارد، قطعه آسیب پذیری است و نیاز به تعویض مکرر دارد، بنابراین محاسبه و آنالیز هیدرودینامیکی انجام نمی شود.هنگام استفاده، گاز با فشار معین PN (گیج فشار PG) از کنار نازل وارد می شود که به آن فشار نازل می گویند.از خروجی نازل خارج می شود و از فاصله معینی به سطح قطعه کار می رسد.فشار آن PC فشار برش نامیده می شود و در نهایت گاز به فشار اتمسفر PA منبسط می شود.کار تحقیقاتی نشان می دهد که با افزایش PN، سرعت جریان افزایش می یابد و PC نیز افزایش می یابد.

برای محاسبه می توان از فرمول زیر استفاده کرد: v = 8.2d2 (PG + 1) V - نرخ جریان گاز L / ذهن - قطر نازل MMPg - فشار نازل (فشار گیج) بار

آستانه فشار متفاوتی برای گازهای مختلف وجود دارد.هنگامی که فشار نازل از این مقدار بیشتر شود، جریان گاز یک موج ضربه ای مورب معمولی است و سرعت جریان گاز از مافوق صوت به مافوق صوت منتقل می شود.این آستانه مربوط به نسبت PN و PA و درجه آزادی (n) مولکول های گاز است: برای مثال، n = 5 اکسیژن و هوا، بنابراین آستانه آن PN = 1bar× (1.2)3.5=1.89bar. فشار نازل بالاتر است، PN / PA = (1 + 1 / N) 1 + n / 2 (PN؛ 4bar)، جریان هوا طبیعی است، مهر و موم شوک مورب به شوک مثبت تبدیل می شود، فشار برش PC کاهش می یابد، هوا سرعت جریان کاهش می یابد و جریان های گردابی روی سطح قطعه کار ایجاد می شود که نقش جریان هوا را در حذف مواد مذاب ضعیف می کند و بر سرعت برش تأثیر می گذارد.بنابراین، نازل با سوراخ مخروطی و سوراخ گرد کوچک در انتها اتخاذ می شود و فشار نازل اکسیژن اغلب کمتر از 3bar است.


زمان ارسال: فوریه 26-2022