La découpe au laser est presque le processus de découpe le plus avancé au monde. Il peut couper la plupart des matériaux métalliques et non métalliques et peut être utilisé dans de nombreuses industries. Il présente les avantages d'une fabrication de précision, d'une coupe flexible, d'un traitement de forme spéciale, d'un formage unique, d'une vitesse élevée, d'un rendement élevé et peut résoudre de nombreux problèmes qui ne peuvent être résolus par les méthodes conventionnelles. Cet article parlera de cette machine avec vous.
La découpe laser est un processus dans lequel le faisceau laser émis par le générateur laser est focalisé par la lentille pour former une minuscule tache à haute énergie au foyer, de sorte que la tache puisse être focalisée à une position appropriée du matériau, absorbée par le rapidement vaporisé, fondu, ablaté ou atteint le point d'inflammation, et les déchets fondus sont soufflés avec des gaz auxiliaires à haute pression (y compris le dioxyde de carbone, l'oxygène, l'azote, etc.). La tête laser est entraînée par un servomoteur programmable et la tête de coupe se déplace le long d'un itinéraire prédéterminé avec le faisceau se déplaçant sur le matériau, de manière à couper des pièces de différentes formes.
La lumière est rouge, orange, jaune et verte, qui peut être absorbée ou réfléchie par des objets ; Le laser est également de la lumière, qui montrera différentes caractéristiques selon différentes longueurs d'onde. Le milieu de gain du générateur laser (c'est-à-dire le milieu qui peut convertir l'énergie électrique en laser) détermine la longueur d'onde du laser, la puissance de sortie et le champ d'application. Le milieu de gain du laser peut être divisé en gaz, liquide et solide. Le gaz représentatif est le laser à gaz CO2 ; Les solides représentatifs comprennent le laser à fibre, le laser YAG, le laser à rubis, le laser à semi-conducteur, etc. Les lasers à liquide utilisent certains liquides (généralement des solvants organiques, tels que des colorants) comme milieu de travail pour générer des lasers et émettre des lasers.
Différents matériaux d'objet coupant peuvent absorber différentes longueurs d'onde laser, de sorte que les générateurs laser appropriés doivent être adaptés. À l'heure actuelle, le générateur laser à fibre est le plus largement utilisé dans l'industrie automobile.
Les méthodes de découpe au laser comprennent principalement la découpe par fusion, la découpe par oxydation, la découpe par vaporisation, la découpe par fracture guidée, etc. Lors de la sélection des méthodes de découpe, leurs caractéristiques, les matériaux des plaques et parfois les formes de découpe doivent être pris en compte. La découpe par vaporisation au laser nécessite plus de chaleur que la fusion et convient à la découpe de matériaux métalliques extrêmement fins et de matériaux non métalliques. La découpe par oxydation au laser est plus rapide grâce à la chaleur de réaction de l'oxygène et du métal, et la qualité de découpe est relativement médiocre, ce qui convient à la découpe de plaques épaisses. La découpe par fusion au laser est largement utilisée dans l'industrie automobile et de la tôlerie en raison de l'utilisation de gaz de protection pour éviter les éclaboussures de laitier, d'un joint de coupe lisse et d'une bonne qualité de coupe. De plus, la coupe par fusion et la coupe par gazéification peuvent obtenir un joint de coupe sans oxydation, ce qui est d'une grande importance pour la coupe avec des exigences particulières.
Le processus technologique de découpe au laser est relativement simple. Le chemin de découpe laser et le programme de paramètres sont définis à l'avance en fonction des différents produits. Généralement, les trous sont coupés en premier, puis les bords sont coupés. La production de coupe peut être directement effectuée après que la première pièce ait passé la mise en service. Mais il n'est pas facile de couper les meilleurs produits de qualité. Il est étroitement lié aux matériaux de coupe, au mode laser, à la puissance, à la vitesse de coupe, à la pression de gaz auxiliaire, etc.
Le laser a généralement trois modes de fonctionnement : mode continu, mode modulation et mode impulsion.
En mode continu, la puissance de sortie du laser est constante, ce qui rend la chaleur pénétrant dans la feuille plus uniforme. Il convient à la coupe rapide en général. D'une part, cela peut améliorer l'efficacité du travail, d'autre part, il est également nécessaire d'éviter la modification maligne de la zone affectée par la chaleur causée par la concentration de chaleur.
La puissance laser du mode modulation est fonction de la vitesse de coupe. Il peut maintenir la chaleur entrant dans la tôle à un niveau relativement bas en limitant la puissance à chaque point, de manière à éviter la brûlure au bord du cordon de coupe. En raison de sa commande complexe, il n'est pas très efficace et ne peut être utilisé que dans un court laps de temps.
Bien que le mode impulsionnel puisse être subdivisé en trois cas, il ne s'agit en fait que de la différence de force, et est souvent sélectionné en fonction des caractéristiques des matériaux et de la précision des structures.
Le laser fonctionne souvent en mode de sortie continue. Afin d'obtenir la meilleure qualité de coupe, il est nécessaire d'ajuster la vitesse d'avance pour un matériau donné, comme l'accélération, la décélération et le retard au tournage. Par conséquent, en mode de sortie continue, la réduction de la puissance n'est pas suffisante et la puissance du laser doit être ajustée en modifiant l'impulsion.
Le gaz utilisé pour les équipements de découpe laser comprend le gaz de travail laser, le gaz de protection et le gaz auxiliaire.
L'azote est généralement utilisé pour couper l'acier inoxydable et certains aciers à haute résistance, qui sont utilisés pour empêcher la réaction d'oxydation et souffler les matériaux fondus. La pureté de l'azote doit être élevée. Pour l'acier inoxydable d'un diamètre supérieur à 8 mm, une pureté de 99,999 % est généralement requise. L'oxygène convient à la découpe de plaques épaisses, à la découpe à grande vitesse et à la découpe de plaques extrêmement fines. L'air convient à la découpe de plaques d'aluminium, d'acier non métallique et galvanisé. Dans une certaine mesure, cela peut réduire le film d'oxyde et réduire les coûts. En termes de coût, l'oxygène utilisé pour la découpe de l'acier au carbone est relativement bon marché et l'azote utilisé pour la découpe de l'acier au carbone est important. Plus l'acier inoxydable est épais, plus la teneur en azote et la pureté sont élevées, plus le coût est élevé. À l'heure actuelle, le coût de coupe de l'azote de haute pureté est d'environ 35-40CNY/h, ce qui est supérieur à celui de l'oxygène, d'environ 10-15CNY/h.
La vitesse maximale de la découpe laser peut atteindre 40 m/min, et le traitement réel n'est généralement que de 1/3 - 1/2 de la vitesse maximale. Parce que plus la vitesse est élevée, plus la précision dynamique du mécanisme d'asservissement est faible, ce qui affecte directement la qualité de coupe. Lors de la découpe de trous ronds, plus la vitesse de coupe est élevée, plus le diamètre du trou est petit et plus la rondeur est mauvaise. La vitesse de coupe maximale ne peut être utilisée que pour améliorer l'efficacité de la longue coupe droite. Dans le processus de découpe proprement dit, il est nécessaire d'ajuster la puissance du laser, la pression d'air et d'autres paramètres pertinents pour obtenir la vitesse de découpe optimale adaptée au produit en fonction du matériau, de l'épaisseur et des exigences techniques pertinentes du produit.
Selon les différentes exigences du produit, il est nécessaire d'ajuster en permanence les paramètres dans différentes conditions de travail pour obtenir les meilleurs paramètres de processus. La précision de positionnement nominale pouvant être obtenue par découpe au laser est de {{0}}.08 mm, et la précision de positionnement répété est de 0.03 mm. En fait, la tolérance minimale pouvant être atteinte est de : ouverture ± 0,05 mm, emplacement du trou ± 0,2 mm.
Différents matériaux et différentes épaisseurs nécessitent une énergie de fusion différente, et la puissance de sortie laser requise est également différente. Pendant la production, il est nécessaire d'équilibrer la vitesse et la qualité de la production, de sélectionner et de régler la puissance de sortie et la vitesse de coupe appropriées, de s'assurer qu'il y a une énergie appropriée dans la zone de coupe et que les matériaux peuvent être efficacement fondus et soufflés à temps.
L'efficacité du laser pour convertir l'énergie électrique en énergie laser est d'environ 30 % ~ 35 %, la puissance de sortie est de 1 500 W et la puissance d'entrée est d'environ 4 285 W ~ 5 000 W. La consommation électrique d'entrée réelle est bien supérieure à la puissance de sortie nominale. De plus, selon le principe de conservation de l'énergie, d'autres énergies sont converties en énergie thermique pour l'émission, de sorte que le laser doit être équipé d'un refroidisseur pour se refroidir.
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