برش لیزری یک فرآیند ساخت دقیق و کارآمد است که از یک پرتو نور نامرئی برای برش مواد استفاده می کند و مزایای زیادی نسبت به روش های برش مکانیکی سنتی دارد. با دقت بالا، سرعت برش سریع و توانایی برش اشکال پیچیده، برش لیزری به تدریج جایگزین تکنیک های سنتی برش فلز می شود.
-
ترکیب تجهیزات برش لیزری
دستگاه برش لیزری از چندین جزء کلیدی، از جمله ژنراتور لیزر، سیستم تحویل پرتو، سیستم کنترل عددی حرکت، سر برش متمرکز خودکار، میز کار و سیستم تامین گاز فشار بالا تشکیل شده است. پارامترهای مختلفی بر فرآیند برش لیزر تأثیر میگذارند که برخی از آنها به عملکرد فنی ژنراتور لیزری و دستگاه بستگی دارد، در حالی که برخی دیگر متغیر هستند.
-
پارامترهای کلیدی برش لیزری
برای دستیابی به نتایج بهینه برش، درک پارامترهای کلیدی زیر ضروری است:
1. حالت پرتو
حالت پرتو که به عنوان حالت گاوسی نیز شناخته می شود، حالت ایده آل برای برش است که معمولاً در ژنراتورهای لیزری کم توان یافت می شود.<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| جدول. 1 پارامترهای فرآیند برش لیزری تک حالته از مواد رایج | |||||
| مواد | ضخامت (میلی متر) | گاز کمکی | سرعت برش (cm/min) | عرض شکاف (میلی متر) | توان لیزر (w) |
| فولاد کم کربن | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| تابه ضد زنگ | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| آلیاژ تیتانیوم | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| شیشه شفاف ارگانیک | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| آلومینا | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| فرش پلی استر | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| پارچه نخی (چند لایه) | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| مقوا | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| مقوا راه راه | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| شیشه کوارتز | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| پلی پروپیلن | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| پلی استایرن | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| پلی وینیل کلرید سخت | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| پلاستیک های تقویت شده با الیاف | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| چوب (پلای وود) | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| فولاد کم کربن | 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 | |
| فولاد ضد زنگ | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| تخته سه لا | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| جدول. 2 پارامتر برش لیزری چند حالته از مواد رایج | ||||
| مواد | ضخامت صفحه (میلی متر) | سرعت برش (cm/min) | عرض شکاف (میلی متر) | توان لیزر (کیلووات) |
| آلومینیوم | 12 | 230 | 1 | 15 |
| فولاد کربن | 6 | 230 | 1 | 15 |
| فولاد ضد زنگ (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| کامپوزیت بور/اپوکسی | 8 | 165 | 1 | 15 |
| کامپوزیت های فیبر/اپوکسی | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| تخته سه لا | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| پلکسی گلاس | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| شیشه | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| بتن | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. قدرت لیزر
توان لیزر مورد نیاز بستگی به ماده در حال برش، ضخامت مواد و سرعت برش مورد نیاز دارد. قدرت لیزر به طور قابل توجهی بر ضخامت، سرعت و عرض برش تأثیر می گذارد. به طور کلی، افزایش قدرت لیزر باعث می شود که مواد ضخیم تر برش داده شوند، سرعت برش سریع تر و عرض پوسته بیشتر شود.
3. موقعیت تمرکز
موقعیت فوکوس تاثیر قابل توجهی بر پهنای کرف دارد. به طور معمول، فوکوس تقریباً بر روی 1/3 ضخامت مواد در زیر سطح تنظیم می شود که در نتیجه حداکثر عمق برش و حداقل عرض کرف ایجاد می شود.
4. فاصله کانونی
هنگام برش صفحات فولادی ضخیم، فاصله کانونی بیشتر برای دستیابی به سطح برش عمودی با کیفیت بالا توصیه می شود. فاصله کانونی بیشتر منجر به قطر پرتو بیشتر می شود و تراکم توان و سرعت برش را کاهش می دهد. برای حفظ سرعت برش ثابت، افزایش توان لیزر ضروری است. برای برش صفحات نازک، فاصله کانونی کوتاهتر ترجیح داده میشود که در نتیجه قطر پرتو کمتر، چگالی توان بالاتر و سرعت برش سریعتر میشود.
5. گاز کمکی
اکسیژن معمولاً به عنوان گاز کمکی هنگام برش فولاد کم کربن استفاده می شود، زیرا از واکنش احتراق آهن-اکسیژن برای بهبود فرآیند برش استفاده می کند و در نتیجه سرعت برش سریع تر و برش های با کیفیت بالا ایجاد می شود. فشار گاز کمکی بر فرآیند برش تاثیر می گذارد و فشارهای بالاتر انرژی جنبشی و قابلیت حذف سرباره را افزایش می دهد.
6. ساختار نازل
ساختار نازل و اندازه روزنه نیز بر کیفیت و کارایی برش لیزر تأثیر می گذارد. نیازهای مختلف برش استفاده از نازل های مختلف را ضروری می کند. اشکال رایج نازل شامل اشکال دایره ای، مخروطی و مستطیلی است. برش لیزری معمولاً از دمیدن هم محور (جریان گاز و محور نور) استفاده می کند و کنترل فاصله بین خروجی نازل و سطح قطعه کار ({{0}}).5-2.0 میلی متر) یک برش پایدار را تضمین می کند. روند.
| جدول. 3 نمونه از پارامترهای فرآیند برش لیزری مواد فلزی رایج |
||||
| مواد | ضخامت میلی متر | گاز کمکی | سرعت برش سانتی متر در دقیقه | توان لیزر کیلووات |
| فولاد کم کربن | 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 | ||
| فولاد ضد زنگ | 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 | ||
| آلیاژ تیتانیوم | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
