חיתוך בלייזר
חיתוך לייזר הוא תהליך חיתוך תרמי-בדיוק גבוה ללא-מגע המשתמש בקרן לייזר ממוקדת כדי להמיס, לשרוף או לאדות חומר. הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיות כמו רכב, תעופה וחלל, אלקטרוניקה, מכונות, טלקום, בנייה ורפואה בשל הדיוק, המהירות והרבגוניות שלו. הוא יכול לחתוך כל מיני מתכות כמו פלדת פחמן, נירוסטה, אלומיניום, פליז נחושת וטיטניום, והוא יכול לחתוך עובי מתכת מ-0.1 מ"מ ל-25 מ"מ עם סובלנות הדוקה מאוד של ±0.1 מ"מ (דיוק-גבוה), ±0.3 מ"מ (תעשייתי).
תֵאוּר
לייזרים סיבים ידועים בהפקת קרניים צרות יותר, והם יכולים לספק בערך פי 4 מהכוח האפקטיבי לאותה אנרגיית פלט לייזר. הם פועלים מהר יותר ובדיוק רב יותר מאשר עמיתיהם CO2. לחיתוך בלייזר סיבים יש עלויות תפעול נמוכות יותר בשל יעילות חשמלית, אך הם דורשים יותר גז מגן חנקן בתהליך החיתוך. הם מתאימים לחיתוכים-בדיוק גבוה בחומרי מתכת דקים יותר, חומרים מחזירי אור גבוה כמו אלומיניום ופלדת אל חלד. אמנם, חותך לייזר CO2 יכול לספק קרן רחבה יותר ומסוגל להספק מכשיר גבוה יותר, והוא מתאים יותר לחיתוכים מדויקים יותר- על לוחות עבים יותר. בדרך כלל, העלות הראשונית של ציוד לייזר CO2 נמוכה יותר מלייזר סיבים, אך עלות התפעול היא בדרך כלל גבוהה יותר ליחידת אורך חיתוך. Fabmann מציעה-חיתוך לייזר באיכות גבוהה, כמו גם שירותי ייצור מתכת, כולל פתרונות שונים לחיתוך מתכת, יצירת מתכת, ריתוך וטיפול משטח מתכת שונה, כגון ציפוי אבקה, ציפוי אבץ, גלוון בחום, גזירה וציפוי דופלקס. Fabmann מחויבת לספק שירות יוצא מן הכלל ללקוחותינו.
היתרון של חיתוך בלייזר
חיתוך לייזר מתכת זכה לפופולריות נרחבת בתעשיות הודות ל"דיוק", "יעילות", "רבגוניות" ו"עלות-יעילותו. אחד היתרונות הגדולים הוא שהוא יכול להפחית משמעותית את הוצאות כלי העבודה באמצעות סילוק תבניות, מזעור בזבוז חומר ושיפור גמישות הייצור, ולהלן רשימה קצרה של היתרונות:
√מבטל עלויות ייצור ותחזוקה של תבניות, ללא צורך בכלי עבודה פיזיים. שלא כמו הטבעה או חיתוך-, חיתוך לייזר משתמש באנרגיה תרמית ללא-מגע לעיבוד חומרים, ומסיר את הצורך בתבניות מותאמות אישית.
מונע{0}}הוצאות הקשורות לעובש, והוא יכול בקלות לחסוך בעלויות הקשורות לתכנון, ייצור, ועלויות תחזוקה ותיקון חוזרות ונשנות.
√מפחית את עלויות ההגדרה וההחלפה, התאמות פרמטרים מיידיות. מערכות לייזר מאפשרות מעבר מהיר בין עבודות על ידי שינוי הגדרות דיגיטליות (למשל, כוח, מהירות, סוג גז), הימנעות מהחלפת תבניות זמן רב-.
√צדדיות, מכונת לייזר אחת יכולה לעבד חומרים מגוונים (למשל, נירוסטה, אלומיניום, נחושת) ועוביים (1-20 מ"מ) ללא עיבוד מחדש.
√ממזער בזבוז חומר ועיבוד משני, ורוחב כריכה צר (0.1-0.3 מ"מ) מייעל את ניצול החומרים, ומפחית את שיעורי הגרוטאות בכ-15% בממוצע בהשוואה לשיטות מכניות.
√איכות קצה גבוהה, קצה חיתוך הלייזר הוא בדרך כלל חלק, ללא קוצים-(Ra < 12.5 מיקרומטר) לעתים קרובות מבטל עיבוד שלאחר-כמו שחיקה או שחרור.
√חסכוני-עבור אצוות קטנות, והוא תומך בנפח- נמוך ובפיתוח אב טיפוס.
√חזרות עיצוב מהירות, ומאיץ את מחזורי פיתוח המוצר.
√זמן התקנה קצר, מעבר משעות לדקות.
תכונות של חיתוך לייזר חומרי מתכת שונים
אֲלוּמִינְיוּם
עובי: בדרך כלל עד 20 מ"מ עם לייזרים סיבים-גבוהים (גדול מ-6 קילוואט או שווה לו), יריעות דקות (1-6 מ"מ) משיגים את האיכות הטובה ביותר
רוחב חרס: 0.1–0.3 מ"מ, מושפע מרפלקטיביות החומר וגז מסייע (חנקן מועדף כדי להימנע מחמצון) סובלנות: ±0.05–0.1 מ"מ עבור יריעות דקות; חומרים עבים יותר (±0.15 מ"מ) עקב עיוות תרמי.
קצוות חלקים באיכות חיתוך עם כמות מינימלית של ספיגת שימוש בחנקן.
סכנת חמצון בעזרת חמצן, הדורש עיבוד שלאחר-.
לייזרים סיבים מציעים לא מעט יתרונות שהופכים אותם לאפשרויות חיתוך מתכת מועדפות עבור אלומיניום:
√צפיפות-הספק גבוהה, ממקדת את האנרגיה שלהם לנקודה קטנה מאוד, ומאפשרת חיתוך יעיל גם עם חומרים מחזירי אור כמו אלומיניום.
√מהירות חיתוך מהירה, ההספק הגבוה ואיכות האלומה המצוינת של לייזרים סיבים מאפשרים חיתוך מהיר, הגדלת הפרודוקטיביות.
√אזור מושפע חום-מוזער (HAZ), הוא יכול לייצר פחות חום מאשר סוגי לייזר אחרים, וכתוצאה מכך לחתכים נקיים יותר עם פחות עיוות תרמי.
√צדדיות, זה יכול לחתוך מגוון רחב של עובי וסגסוגות אלומיניום.
שיקולים לחיתוך בלייזר אלומיניום
ישנם מעט גורמים קריטיים מאוד המעורבים בחיתוך קולי בלייזר על חומרי אלומיניום, והמפעילים תמיד ישקלו את ההיבטים הבאים:
√אפשרות גז מסייע, חנקן מועדף לעתים קרובות לחיתוך אלומיניום מכיוון שהוא מייצר חתכים ללא תחמוצת-, בינתיים נעשה שימוש בחמצן לעתים קרובות לחומרים עבים יותר, אך עלול לגרום לקצה מחומצן. החיסרון של חנקן הוא העלות.
√נקודת מיקוד, זה חכם לנסות את מיקום המיקוד ביחס למשטח החומר לפני תחילת החיתוך ההמוני, ומפעיל מנוסה תמיד מנסה התאמה לפיקוד חיובי או שלילי יכול לפעמים לשפר את איכות החיתוך.
√מהירות חיתוך, כדי למצוא את האיזון הנכון בין מהירות חיתוך להספק הוא חיוני מכיוון שמהירות נמוכה עלולה ליצור קלט חום מוגזם מדי, בעוד שמהירות גבוהה עשויה לא להשיג חדירה מלאה.
√ניקיון, המפעיל יוודא תמיד שיריעות האלומיניום נקיות וללא שמנים או מזהמים העלולים להשפיע על איכות החיתוך.
√ניהול תרמי, מרווחי קירור-תקופתיים כדי למנוע הצטברות חום שעלולה לגרום לעיוות החומר.
√איכות הקצה, המפעיל יתאים פרמטרים אם הוא מבחין בבעיות כמו היווצרות טמבל או התכה מוגזמת.
בעיות איכות חיתוך בלייזר
יש מעט כאבי ראש סביב חיתוך לייזר של חומרי אלומיניום לקמל את הצינורות, היריעות או הלוחות, ואם אתה יכול להבין את המכשולים הללו, זה יכול לעזור לך להשיג תוצאות אופטימליות תוך מזעור עלות חיתוך המתכת שלך.
√רפלקטיביות, זה כמעט האתגר העיקרי בחיתוך אלומיניום בלייזר מכיוון שהוא יכול גם לגרום להחזרות אחוריות הפוגעות במכונה. אלומיניום משקף באופן טבעי חלק ניכר מקרן הלייזר, מה שעלול להפחית את יעילות החיתוך ועלול לפגוע במערכת הלייזר אם לא מנוהלת כראוי. רפלקטיביות זו מחייבת שימוש בסוגי לייזר וברמות הספק ספציפיות כדי להבטיח חיתוך יעיל, ובגלל בעיה זו, לייזר סיבים הוא בחירה פופולרית מאוד.
√מוליכות חום, מוליכות החום הטובה הופכת את חיתוך הלייזר למאתגר למדי מכיוון שהחומר מפזר חום במהירות, מה שעלול להקשות על השגת ההיתוך המקומי הנדרש לחיתוכים מדויקים. לכן, מוליכות החום הטובה עלולה להוביל לרוחבי גרעינים רחבים יותר ולאזורי חום-פוטנציאליים המושפעים מסביב לקצוות החתוכים.
√שכבת תחמוצת, שכבת התחמוצת הדקה הנוצרת על משטחי אלומיניום בדרך כלל מפריעה לתהליך החיתוך בלייזר-, ויש לה נקודת התכה גבוהה יותר מאלומיניום עצמו, מה שעלול לגרום לחוסר עקביות באיכות החיתוך או לדרוש כוח נוסף כדי לחדור.
√המבנה המולקולרי, המבנה המולקולרי הניתן לגימור שלו יכול לפעמים להוביל לאיכות קצה פחות רצויה, ולעתים קרובות הקצה מציג כתמים או מפגין אפקט התכה קל לאורך קצוות חתוכים, נדרש עיבוד לאחר-עבור כמה פרויקטים תובעניים.
נירוסטה
ללייזר סיבים יש יעילות אנרגטית גבוהה בכ-. 40% מלייזר CO₂, כך שהוא יכול לחתוך צלחת עבה יותר בכ-30% באותה עוצמה, ולכן לייזר סיבים פופולרי יותר בחיתוך חומרי נירוסטה. חמצן יכול לשפר את יכולת החיתוך, אך הוא מייצר שכבת תחמוצת כהה. לדוגמה, לייזר סיבי 3000W יכול לחתוך לוח של 12 מ"מ, בעוד שבעזרת חמצן הוא יכול להגדיל את המגבלה ל-18 מ"מ. חנקן יכול להפחית באופן משמעותי את שכבת התחמוצת, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב עבור צלחת עבה עם דרישה לאיכות משטח גבוהה. איכות חיתוך בלייזר של חומר נירוסטה תלויה בעיקר בשישה פרמטרים:
√ הגדרת כוח, תלוי בעובי וסוג חומר הנירוסטה, וחשוב שהחור חתוך בלייזר יהיה קואקסיאלי עם מרכז הפייה. אפשרות כוח פופולרית מצוינת כדלקמן:
1. לוח דק (1-3 מ"מ), הספק של 1000-2000W עם הגנת חנקן למניעת עיוות תרמי
2. לוחית בינונית (10-25 מ"מ), הספק של 4000-6000W מומלץ, וחמצן משמש להפחתת פגמי סיגים
3. Extra thick plate (>50 מ"מ): נדרש 12000W + הספק בשילוב עם טכנולוגיית ריבוי ניקובים, תוך שליטה ביציבות לחץ הגז להפחתת מצב המתח.
√ גודל הזרבובית, הוא קובע את צורת זרימת הגז הנכנסת לחתך, אזור פיזור הגז וקצב זרימת הגז, ובכך משפיע על היציבות של הסרת נמס וחיתוך. זרימת האוויר הנכנסת לחתך גדולה, המהירות מהירה, ומיקומו של חומר העבודה בזרימת האוויר תקין, ככל שיכולת הריסוס להסיר את החומר המותך חזקה יותר. ככל שהנירוסטה עבה יותר, כך יש להשתמש בזרבובית גדולה יותר, כך הגדרת השסתום הפרופורציונלית גדולה יותר, וככל שקצב הזרימה גדול יותר, ניתן להבטיח את הלחץ ולחתוך את אפקט החתך הרגיל. קוטר הזרבובית המומלץ לחיתוך בעובי נירוסטה שונה הוא כדלקמן:
1. 1מ"מ, φ1.0 מ"מ
2. 2-3מ"מ, φ1.5 מ"מ
3. 3-5מ"מ, φ2.0 מ"מ
4. 5-10mm,φ 3.0mm +
√ סוג גז מסייע, חמצן, חנקן ואוויר משמשים בדרך כלל לחיתוך לייזר מנירוסטה, ולכל אחד מהם יש השפעה שונה על איכות החיתוך. החמצן יעבור תגובה אקסותרמית, ויוסיף חום נוסף למשטח החיתוך המספק קצה חיתוך חלק יותר, עם זאת, הוא יוצר קצה חיתוך בגוון צהוב. חנקן יכול למנוע מהצבע המקורי של הנירוסטה להתחמצן, וחיתוך בחנקן גורם לרוחב גרעינים צר בגלל היעדר תגובת החמצון האקזותרמית ולכן יש צורך בלחצים גבוהים יותר של חנקן כדי לגרש את המתכת המותכת מהחתך התחתון. לכן, חנקן הוא הגז המסייע המועדף לחיתוך נירוסטה. הגז המסייע מופנה בקואקסיאלית אל חומר העבודה לצד קרן הלייזר ומטרתו העיקרית היא לגרש חומר מותך מהגרעין ולמנוע היווצרות סבכה.
√ מיקום מוקד, עובי צלחת שונה וציוני נירוסטה דורשים מיקום מוקד שונה. לפני החיתוך, מוקד האפס בפועל נמדד, וניתן לבצע את הבדיקה והניתוח של פרמטרי תהליך החיתוך עם מוקד האפס כנקודת הבחינה. דה-פוקוס השלילי הוא כיוון בחירת התהליך העיקרי לחיתוך נירוסטה. בעת חיתוך צלחות עבות, יש להגדיר את המיקוד בתוך הצלחת (בדרך כלל 1/3 עד 1/4 מעובי הצלחת) כדי לייעל את חלוקת האנרגיה.
√ הגדרת תדר, חיתוך-תדירות גבוה (400-500 הרץ) יכול להפחית שאריות סיגים ולשפר את איכות החיתוך עבור צלחת דקה ועבור חלקי עבודה עם דרישות דיוק גבוהות. בעת חיתוך לוחות עבים בינוניים (6-10 מ"מ), הפחתת התדר ל-200-300 הרץ יכולה לשפר את איכות החיתוך, אם הגדרה ל-100 הרץ תגרום לכשל בחיתוך.
√ מחזור עבודה, מחזור עבודה 53% הוא הערך הקריטי. אם תמשיך לצמצם את מחזור העבודה, יהיו עקבות של חיתוך לא שלם על המשטח התחתון, מחזור העבודה יגדל ל-60%, והחתך יהפוך מחוספס ושכבתי. מחזור העבודה של הדופק מתייחס ליחס של זמן הקרנת האלומה בכל פולס.
פלדת פחמן
חיתוך פלדת פחמן בלייזר דורש בדרך כלל טווח הספק ספציפי, עובי פלדה כמו גם קוטר זרבובית, ולהלן הגדרת פרמטר קבוע פופולרי שנבחר על ידי יצרנים רבים:
√עובי פלדה: 1.0-3.0 מ"מ 1-2 קילוואט עם זרבובית 1.0-1.5 מ"מ
√עובי פלדה: 3.0-6.0 מ"מ 2-4 קילוואט עם זרבובית 1.5-2.0 מ"מ
√עובי פלדה 6.0-10.0 מ"מ, 4-6 קילוואט עם זרבובית 2.0-2.5 מ"מ
√עובי הפלדה שלמעלה דורש כוח של 6K+ Kw, וגודל הזרבובית לרוב גדול מ-2.5 מ"מ.
שיקולי חיתוך בלייזר פלדת פחמן
לוח פלדת פחמן 8 מ"מ
כאשר דנים כיצד לקבוע את פרמטרי התהליך הטובים ביותר עבור חיתוך לייזר, אנו בדרך כלל צריכים לקחת בחשבון מספר גורמים מרכזיים, כולל כוח לייזר, מהירות חיתוך, סוג הגז, גודל הזרבובית והלחץ. על ידי התאמה נכונה של פרמטרים אלה, ניתן לייעל את אפקט חיתוך הלייזר של לוחות פלדת פחמן, ולשפר את יעילות הייצור ואיכות החיתוך. בנוסף, דפוסי חיתוך שונים ישפיעו על הבחירה וההתאמה של פרמטרי תהליך החיתוך, אשר בתורו משפיעים על מהירות ואיכות החיתוך. המפעיל צריך להבין שצריך לקבוע ניסויים ופרמטרים לאופטימיזציה לפני חיתוך המוני. יחד עם זאת, באמצעות ניסיונות מתמשכים ואופטימיזציה, אנו יכולים לצבור ניסיון בהדרגה ולשפר את הדיוק והיעילות של החיתוך. לאחר סדרה של ניסויים, נוכל להשיג את פרמטרי התהליך האופטימליים עבור מכונת חיתוך לייזר בסיבי-הספק בינוני לחיתוך פלדת פחמן בעובי 8 מ"מ. לאחר מכן, נחקור לעומק את הבחירה וההתאמות לחיתוך לייזר 8 מ"מ ו-3 מ"מ פלדת פחמן.
√סוג לייזר: לייזר סיב
√מהירות חיתוך: 13 מ"מ לשנייה
√הספק: 5 קילוואט
√מיקום מוקד:+3.2מ"מ
√גודל זרבובית: 2.3 מ"מ
√גז סיוע: חמצן
√לחץ גז ב-0.04MPa.
√תדירות ניקוב: 80HZ.
לוח פלדת פחמן 3 מ"מ
√סוג לייזר: לייזר סיב
√מהירות חיתוך: 70 מ"מ לשנייה
√הספק: 3Kw
√מיקום מוקד:+2מ"מ
√גודל זרבובית: 2.3 מ"מ
√גז סיוע: חמצן
√לחץ גז ב-0.35MPa.
√תדירות ניקוב: 300HZ.
ביישומים תעשייתיים, רוחב המפרקים בלייזר CO2 הוא בדרך כלל כ-0.2 עד 0.3 מ"מ, המתאים במיוחד לחיתוך לוחות בינוניים ועבים, והוא תלוי גם בסוג חיתוך הלייזר ובעובי חומר הפלדה. עזר החמצן מרחיב את רוחב החריץ אך משפר את המהירות, ולחיתוך בלייזר חנקן יהיו קצוות נקיים וחסרי סיגים, בעוד שעזר החמצן יוצר כתמים הדורשים שחיקה משנית.
נחושת ופליז
ההחזרה הגבוהה, המוליכות והרבגוניות של נחושת ופליז הציבו אתגרים ייחודיים לחיתוך בלייזר, ושני הגורמים העיקריים הם רפלקטיביות ומוליכות תרמית המשפיעים על היעילות והדיוק של חיתוך הלייזר. לייזר סיבים נמצא בשימוש נרחב להתגברות על אתגרים אלו, והמפעיל צריך לשקול את הפרמטרים הבאים בעת ביצוע חיתוך לייזר על מתכות רפלקטיביות כגון נירוסטה, נחושת אלומיניום ופליז:
√אורך גל, אורך גל של 1 מיקרומטר, שיכול להיספג היטב- במתכות הרפלקטיביות כמו נחושת, אלומיניום ופלדת אל-חלד, מומלץ בדרך כלל ללייזר סיבים.
√כוח ודופק, זה מאוד הגיוני להתאים את כוח הלייזר ומשך הדופק כדי לייעל את תהליך החיתוך למניעת הצטברות חום מוגזמת והשתקפויות. עבור יריעות נחושת דקות, טכניקת ניקוב דופק יכולה להיות יעילה, והיא כרוכה בהגדלה הדרגתית של עוצמת הלייזר על פני סדרה של פולסים קצרים עד לניקוב החומר, תוך הימנעות מחתכים לא שלמים והיווצרות סבכת.
√גז מסייע, חנקן וחמצן נפוצים בחיתוך לייזר מתכות מחזירות, והם יכולים לעזור לפוצץ חומר מותך ולמנוע השתקפויות.
√מיקוד אופטיקה, חיוני לוודא שאופטיקת המיקוד נקייה ומיושרת כהלכה כדי למזער השתקפות ולמטב את יעילות החיתוך.
√העברת קרן, מערכות העברת קרן- באיכות גבוהה עם ציפויים מחזירי אור יכולות לעזור למזער השתקפויות.
√כיול של פרמטרי חיתוך כגון מהירות, כוח ואורך מוקד להשגת איכות החיתוך הרצויה מבלי לגרום לשתקפות יתר או הצטברות חום, וחיתוך מבחן בקנה מידה קטן מומלץ מאוד לפני תחילת הייצור ההמוני.
לסיכום, ניהול חיתוך נחושת בלייזר כרוך בבחירת הציוד המתאים, הבנת נבכי תהליכי החיתוך והתנסות בפרמטרים שונים. על ידי התמודדות עם האתגרים הספציפיים שמציבים נחושת ומתכות רפלקטיביות אחרות, אתה יכול לייעל את מלוא הפוטנציאל של טכנולוגיית הלייזר. להלן ההספק המומלץ לעובי שונה של לוחות נחושת או פליז:
1. יריעה דקה, 0.8-1.5 מ"מ, 1,000W
2. לוחית בינונית (1.5-2.5 מ"מ), 1,500-1,800W
3. צלחת בינונית עד עבה (3-6 מ"מ), 2,000-6,000W
בינתיים, חשוב מאוד לשמור על הנחושת בטמפרטורה מתאימה. מומלץ להגדיר את מהירות החיתוך ב-85-90% מהמהירות המרבית המותרת, וזה יבטיח תהליך חיתוך חלק. חנקן מומלץ מאוד להימנע מחמצון ולהשיג קצוות נקיים יותר, דבר שימושי במיוחד עבור מתכות מחזירות גבוהות כמו אלומיניום, נירוסטה, פליז ונחושת.
פאבמן מספקת מגוון רחב של שירותי חיתוך מתכות שונים המכסים חיתוך בלייזר, חיתוך להבה, חיתוך פלזמה, חיתוך תיל, חיתוך הזרקת מים והצלה באמצעות טכנולוגיית הדמיית מחשב כדי למזער בזבוז חומר, בינתיים אנו מספקים גם שירות ייצור משני כגוןיצירת מתכת, ריתוך מתכתוטיפול משטח מתכתולכן אנו יכולים לספק לך שירות-נקודת אחד-בחנות אחת.
- +86-21-22811110
- sales@keyiindustrial.com
- 1 קומה, Nr.1440, Yan'An כביש, שנחאי, סין.11