Definitie
Lasersnijden is een thermische snijmethode die gebruikmaakt van een gerichte laserstraal met hoge vermogensdichtheid om het te snijden materiaal te bestralen, waardoor het materiaal snel opwarmt en het ontstekingspunt bereikt, en vervolgens smelt, ablateert, verdampt en verdampt om gaten te vormen. Terwijl de straal over het materiaal beweegt, groeien de gaten om smallere spleten te vormen, en tegelijkertijd wordt het gesmolten materiaal weggeblazen door een hogedrukwerkgas om een gladde en schone snede te voltooien.
Principe
De laser gebruikt substantie-excitatie om een straal te genereren. Deze straal heeft een sterke temperatuur. Bij contact met het materiaal kan het snel smelten op het oppervlak van het materiaal om een gat te vormen. Volgens de beweging van het registratiepunt wordt de snede gevormd. Vergeleken met de traditionele snijmethode heeft de snijmethode een kleinere opening en kan het het grootste deel van het materiaal besparen. De analyse wordt echter gedefinieerd volgens het snij-effect. Het materiaal dat volgens de laser wordt gesneden, heeft een bevredigend snij-effect en een hoge nauwkeurigheid. Dit wordt geërfd Naast de voordelen van laser, is het ook ongeëvenaard door gewone snijmethoden.
Types
Lasersnijden kent vier categorieën: vaporisatiesnijden, smeltsnijden, zuurstofsnijden, krassen en gecontroleerde breuk.
1. Laserverdamping snijden:
Door een laserstraal met hoge energiedichtheid te gebruiken om het werkstuk te verwarmen, stijgt de temperatuur snel, bereikt het in zeer korte tijd het kookpunt van het materiaal en begint het materiaal te verdampen om stoom te vormen. De uitwerpsnelheid van deze dampen is zeer groot en op hetzelfde moment dat de dampen worden uitgeworpen, wordt er een snede in het materiaal gevormd. De verdampingswarmte van materialen is over het algemeen zeer groot, dus laserverdamping en -snijden vereist veel vermogen en vermogensdichtheid.
Vaporisatiesnijden wordt vooral toegepast bij extreem dunne metalen en niet-metalen materialen (zoals papier, textiel, hout, plastic, rubber, etc.).
2. Lasersmeltsnijden
Bij het smelten wordt het metaalmateriaal gesmolten door middel van laserverhitting, waarna het niet-oxiderende gas (Ar, He, N, enz.) door de spuitmond coaxiaal met de straal wordt gespoten, en het vloeibare metaal door de sterke druk van het gas wordt afgevoerd om een snede te vormen. Bij het lasersmelten hoeft het metaal niet volledig te verdampen, en de benodigde energie is slechts 1/10 van het verdampen.
Smelten en snijden wordt vooral toegepast bij materialen die niet snel oxideren of actieve metalen zijn, zoals roestvrij staal, titanium, aluminium en hun legeringen.
3. Laserzuurstofsnijden
Het principe van laserzuurstofsnijden is vergelijkbaar met oxyacetyleensnijden. Het gebruikt een laserstraal als voorverwarmende warmtebron en een actief gas zoals zuurstof als snijgas. Enerzijds interageert het geblazen gas met het snijmetaal om een oxidatiereactie te veroorzaken en een grote hoeveelheid oxidatiewarmte af te geven; anderzijds worden het gesmolten oxide en de smelt uit de reactiezone geblazen om een snede in het metaal te vormen. Omdat de oxidatiereactie in het snijproces veel warmte genereert, is de energie die nodig is voor laserzuurstofsnijden slechts 1/2 van het smeltende snijden, en de snijsnelheid is veel sneller dan het verdampende snijden en het smeltende snijden. Laserzuurstofsnijden wordt meestal gebruikt voor gemakkelijk oxiderende metalen materialen zoals koolstofstaal, titaniumstaal en warmtebehandeld staal.
4. Laserschrijven en gecontroleerde breuk
Laser scribing gebruikt een laser met hoge energiedichtheid om het oppervlak van het brosse materiaal te scannen, zodat het materiaal wordt verhit om een kleine groef te verdampen, en vervolgens een bepaalde druk uit te oefenen, zal het brosse materiaal langs de kleine groef barsten. Lasers voor scribing zijn over het algemeen Q-switched en CO2 lasers.
Breukcontrole is het gebruik van de steile temperatuurverdeling die ontstaat bij lasergroeven. Hierdoor ontstaat er een lokale thermische spanning in het brosse materiaal en breekt het materiaal langs de kleine groef.
Kenmerken
Vergeleken met andere thermische snijmethoden, heeft lasersnijden een hoge snijsnelheid en hoge kwaliteit. Specifiek samengevat als de volgende aspecten.
1. Goede snijkwaliteit
Dankzij het kleine snijpunt, de hoge energiedichtheid en de hoge snijsnelheid kan een hoge snijkwaliteit worden verkregen.
a. De snij-incisie is smal, beide zijden van de spleet zijn evenwijdig en loodrecht op het oppervlak, en de maatnauwkeurigheid van de gesneden delen kan ±0.05mm.
b. Het snijvlak is glad en schoon, de oppervlakteruwheid bedraagt slechts enkele tientallen micrometers, zonder mechanische bewerking, en de onderdelen kunnen direct worden gebruikt.
c. Nadat het materiaal met een laser is gesneden, is de breedte van de door warmte beïnvloede zone erg klein, worden de prestaties van het materiaal in de buurt van de spleet bijna niet beïnvloed en is de vervorming van het werkstuk klein, is de snijnauwkeurigheid hoog, is de geometrie van de spleet goed en is de dwarsdoorsnedevorm van de spleet meer Regelmatig rechthoekig.
2. Hoge snijefficiëntie:
Vanwege de kenmerken van transmissie, is de lasersnijder over het algemeen uitgerust met meerdere CNC-werktafels, en het gehele snijproces kan volledig CNC-gestuurd zijn. Tijdens de werking hoeft u alleen het numerieke besturingsprogramma te wijzigen, het kan worden toegepast op het snijden van onderdelen van verschillende vormen, zowel 2-dimensionaal snijden als 3-dimensionaal snijden.
3. Hoge snijsnelheid
Met behulp van een laser met een vermogen van 1200W een snijden 2mm dikke staalplaat met een laag koolstofgehalte, de snijsnelheid kan 600 cm/min bereiken; snijden van een 5mm dikke polypropyleen harsplaat, de snijsnelheid kan 1200 cm/min bereiken. Het materiaal hoeft niet te worden vastgeklemd en vastgezet tijdens het snijden, wat niet alleen gereedschapsbevestigingen kan besparen, maar ook hulptijd voor het laden en lossen.
4. Contactloos snijden
De snijbrander heeft geen contact met het werkstuk en er is geen slijtage van het gereedschap. Voor het bewerken van onderdelen met verschillende vormen is het niet nodig om het "gereedschap" te veranderen, verander gewoon de uitvoerparameters van de laser. Het snijproces heeft weinig lawaai, weinig trillingen en geen vervuiling.
5. Er zijn veel soorten snijmaterialen
Vergeleken met oxyacetyleen snijden en plasma snijden, zijn er veel soorten lasersnijdbare materialen, waaronder metaal, niet-metaal, metaal-gebaseerde en niet-metaal-gebaseerde composietmaterialen, leer, hout en vezels. Maar voor verschillende materialen, vanwege hun verschillende thermo-fysische eigenschappen en verschillende absorptiesnelheden voor lasers, vertonen ze verschillende aanpasbaarheid voor lasersnijden.
Toepassingen
De meeste lasersnijders worden aangestuurd door CNC-programma's of zijn omgebouwd tot snijrobots. Als nauwkeurige verwerkingsmethode kan de laser bijna alle materialen snijden, inclusief 2-dimensionaal snijden of 3-dimensionaal snijden van dunne metalen platen.
Op het gebied van autoproductie wordt de snijtechnologie van ruimtecurven zoals autodakramen op grote schaal gebruikt. Het Duitse Volkswagen-bedrijf gebruikt een laser met een vermogen van 500W om complexe gevormde carrosserieplaten en verschillende gebogen onderdelen te snijden. In de lucht- en ruimtevaart wordt lasertechnologie gebruikt voor het snijden van speciale luchtvaartmaterialen, zoals titaniumlegeringen, aluminiumlegeringen, nikkellegeringen, chroomlegeringen, roestvrij staal, berylliumoxide, composietmaterialen, kunststoffen, keramiek en kwarts. De lucht- en ruimtevaartonderdelen die met laser worden gesneden, omvatten motorvlambuis, dunwandige behuizing van titaniumlegering, vliegtuigframe, huid van titaniumlegering, vleugelspant, staartvleugelpaneel, helikopterhoofdrotor, keramische warmte-isolatietegel van spaceshuttle, enz.
Lasersnijtechnologie wordt ook gebruikt op het gebied van niet-metalen materialen. Kan niet alleen materialen met een hoge hardheid en broosheid snijden, zoals siliciumnitride, keramiek, kwarts, enz.; maar kan ook flexibele materialen snijden en verwerken, zoals stof, papier, plastic platen, rubber, enz., zoals het snijden van kleding met laser, kan kleding besparen 10% ~ 12%, de efficiëntie met meer dan 3 keer verbeteren.
Trends
1. De lasersnijmachine zal de baanbrekende productrevolutie voortzetten.
De laserbron is het kernonderdeel van de snijder en tevens een belangrijke indicator die het type en snijvermogen van een lasersnijder bepaalt. Het spreekt voor zich dat toekomstige veranderingen in lasersnijders ook in laserbronnen zullen voorkomen. Zoals hierboven vermeld, zal de vervanging van CO2 lasersnijmachine door fiber laser cutter is de belangrijkste technologische revolutie in de 40 jaar sinds de geboorte van de laser cutter, die baanbrekende economische voordelen heeft gebracht voor fabrikanten en nieuwe en oude gebruikers in dit veld. Dus, zal er in de toekomst een nieuwe lichtbron zijn die goedkoper is dan fiber lasers, betere prestaties heeft, een uitstekendere bundelmodus, een hogere elektro-optische conversieratio of lagere totale kosten? Het antwoord is natuurlijk ja. Vraag dan, wat voor soort laser? Natuurlijk is het onmogelijk om nu een nauwkeurig antwoord te geven. Wetenschap en technologie falen soms, soms duizenden kilometers per dag.
2. De krachtige fiberlaser wordt de belangrijkste speler op de lasersnijmarkt.
Tegenwoordig hebben optische vezel snijmachines van verschillende vermogensbereiken een grote ontwikkeling doorgemaakt. Maar waar is het mainstream vermogen van lasersnijmachines in de toekomst? Hoewel de machines in elk vermogensbereik hun eigen toepassing hebben, maar de familie van lasers die begon met high-power fiber lasers en de wereldwijde lasertechnologie revolutie in gang zette, beschouwen hoger vermogen, hogere precisie en grotere snijcapaciteit als een van de belangrijke ontwikkelingsrichtingen van fiber laser cutter. STYLECNC onlangs een 1 gelanceerd5KW ultrahoge snelheid fiber lasersnijmachine, die een ongekende doorbraak heeft bereikt in snijsnelheid en snijdikte, wat de aandacht van de industrie heeft getrokken. Bevat dit de toekomstige ontwikkelingstrend van lasersnijders? Het is de moeite waard om uit te kijken naar experts uit de industrie, wetenschappers en gebruikersvrienden. Bovendien kunnen we er zeker van zijn dat in de nabije toekomst veel binnenlandse en buitenlandse fabrikanten van fiberlasersnijders een felle marktconcurrentie zullen inluiden. Alleen bedrijven met een uitstekende productkwaliteit, voortdurende focus op R&D-investeringen en beheersing van concurrerende kerntechnologieën kunnen dit doen en onoverwinnelijk zijn.
3. Het tijdperk van intelligentie komt eraan.
Of het nu Industrie 4.0 in Duitsland is of intelligente productie in China, de 4e industriële revolutie op industrieel gebied komt eraan. Als een zeer nauwkeurige CNC lasersnijmachine, de lasersnijder zal zeker met de tijd meegaan en met de technologie meevliegen. De ontwikkeling van lasersnijderautomatisering heeft de productiecapaciteit en het automatiseringsniveau van de plaatwerkplaats aanzienlijk verbeterd.
In de toekomst, op deze basis, is er een tijdperk van intelligente productie van lasersnijders aan het ontstaan op het gebied van netwerktechnologie, communicatietechnologie, computersoftwaretechnologie en andere gebieden. Het is te voorzien dat als middel voor precisieplaatmetaalbewerking, het onvermijdelijk zijn eigen netwerkcommunicatiemogelijkheden zal gebruiken om te communiceren met de plaatafwikkellijn, buigmachine, CNC-ponsmachine, las- (klink)verbindingseenheid, straal- en coatinglijn van de fabriek. Andere apparatuur, ingebed in een uniform productieplan, taak- en beoordelingsbeheersysteem, is een belangrijk onderdeel geworden van het beheersysteem van de plaatwerkplaats. Als gevolg hiervan zullen laserfabrikanten geleidelijk transformeren tot plaatwerkplaatsbedrijven.
