Mivel nincs szerszámmegmunkálási költség, a lézervágó berendezések alkalmasak kisebb tételekben, különböző méretű alkatrészek előállítására is, amelyeket korábban nem lehetett feldolgozni. A lézervágó berendezések általában számítógépes numerikus vezérlésű (CNC) eszközöket használnak. A készülék használata után telefonvonalak segítségével vágási adatokat fogadhat számítógépes tervezésű (CAD) munkaállomásokról.
Elv
A lézeres vágás fókuszált, nagy teljesítményű sűrűségű lézersugarat használ a munkadarab besugárzására, aminek következtében a besugárzott anyag gyorsan megolvad, elpárolog, kialszik vagy eléri a gyulladási pontot, és ezzel egyidejűleg az olvadt anyagot nagy sebességgel elfújja. légáramlás koaxiális a gerendával, ezáltal eléri a munkadarab vágását. A lézeres vágás az egyik termikus vágási módszer.
A lézeres vágás elvét az alábbi ábra mutatja.
Osztályozás
A lézeres vágás négy kategóriába sorolható: lézeres párologtatásos vágás, lézeres olvasztásos vágás, lézeres oxigénvágás, valamint lézeres vágás és szabályozott törés.
1. Lézeres párologtatásos vágás
A munkadarabot nagy energiasűrűségű lézersugár melegíti fel, aminek hatására a hőmérséklet gyorsan emelkedik, nagyon rövid időn belül eléri az anyag forráspontját, és az anyag párologni kezd és gőzt képez. A gőzök nagy sebességgel távoznak, és az anyagon bevágás képződik, miközben a gőz kilökődik. Az anyagok párolgási hője általában nagyon nagy, ezért a lézeres párologtatásos vágás nagy teljesítményt és teljesítménysűrűséget igényel.
A lézeres párologtatásos vágást leginkább rendkívül vékony fémanyagok és nem fémes anyagok (például papír, szövet, fa, műanyag és gumi stb.) vágására használják.
2. Lézeres olvasztó vágás
A lézeres olvasztásos vágásnál lézeres melegítést alkalmaznak a fémanyag olvasztására, majd a sugárral koaxiális fúvókán keresztül nem oxidáló gázt (Ar, He, N stb.) szórnak ki. A folyékony fémet a gáz erős nyomása kiüríti, és bemetszést hoz létre. A lézeres olvasztáshoz nem szükséges a fém teljes elpárologtatása, és a szükséges energia csak a párologtató vágás 1/10-e.
A lézeres olvasztásos vágást főként bizonyos nehezen oxidálható anyagok vagy aktív fémek, például rozsdamentes acél, titán, alumínium és ötvözeteinek vágására használják.
3. Lézeres oxigénvágás
A lézeres oxigénvágás elve hasonló az oxiacetilén vágáshoz. Előmelegítő hőforrásként lézert, vágógázként aktív gázokat, például oxigént használ. Egyrészt a permetezett gáz reakcióba lép a vágófémmel, oxidációs reakciót váltva ki, és nagy mennyiségű oxidációs hőt szabadít fel; másrészt az olvadt oxidot és az olvadékot kifújják a reakciózónából, hogy bemetszés keletkezzen a fémben. Mivel a vágási folyamat során az oxidációs reakció sok hőt termel, a lézeres oxigénvágás energiaigénye csak 1/2-a az olvasztó vágásénak, a vágási sebesség pedig sokkal nagyobb, mint a lézeres párologtatásos vágásé és az olvasztó vágásé. A lézeres oxigénvágást főként könnyen oxidálható fémanyagokhoz, például szénacélhoz, titánacélhoz és hőkezelt acélhoz használják.
4. Lézeres írás és szabályozott törés
A lézeres csíkozás nagy energiasűrűségű lézert használ a rideg anyag felületének letapogatására, aminek hatására az anyag hevítéskor egy kis barázdát párolog el, majd bizonyos nyomást alkalmaznak, így a rideg anyag a kis horony mentén megreped. A lézeres íráshoz használt lézerek általában Q-kapcsolós lézerek és CO2 lézerek.
A szabályozott törés a lézeres hornyolás által generált meredek hőmérséklet-eloszlást használja fel, hogy helyi hőfeszültséget hozzon létre a rideg anyagban, aminek következtében az anyag eltörik a kis horony mentén.
Jellemzők
Más termikus vágási módszerekkel összehasonlítva a lézervágás általános jellemzői a gyors vágási sebesség és a kiváló minőség. A következőképpen foglalható össze.
⑴ Jó vágási minőség
A kis lézerpont, a nagy energiasűrűség és a gyors vágási sebesség miatt a lézervágás jobb vágási minőséget érhet el.
① A lézeres vágási bemetszés keskeny, a rés két oldala párhuzamos és merőleges a felületre, a vágott részek méretpontossága elérheti a ±0,05 mm-t.
② A vágási felület sima és gyönyörű, felületi érdessége mindössze tíz mikron. A lézeres vágás akár utolsó eljárásként is használható mechanikai feldolgozás nélkül, és az alkatrészek közvetlenül felhasználhatók.
③ Az anyag lézeres vágása után a hő által érintett zóna szélessége nagyon kicsi, az anyag teljesítménye a rés közelében szinte nem változik, és a munkadarab deformációja kicsi, a vágási pontosság magas, a rés geometriája jó, és a rés keresztmetszeti formája viszonylag szabályos téglalap alakú. A lézervágás, az oxiacetilén vágás és a plazmavágási módszerek összehasonlítása az 1. táblázatban látható. A vágási anyag egy 6,2 mm vastag, alacsony széntartalmú acéllemez.
⑵ Nagy vágási hatékonyság A lézer átviteli jellemzőinek köszönhetően a lézervágó gép általában több CNC munkapaddal van felszerelve, és a teljes vágási folyamat teljesen CNC-vezérelhető. Működés közben csak a CNC-programot kell módosítani, hogy különböző formájú részek vágását alkalmazza, amely kétdimenziós és háromdimenziós vágást is tud végezni.
⑶ Gyors vágási sebesség
2 mm vastag alacsony széntartalmú acéllemez 1200 W-os lézerrel történő vágásakor a vágási sebesség elérheti a 600 cm/perc értéket; 5 mm vastag polipropilén gyanta lemez vágásakor a vágási sebesség elérheti az 1200 cm/perc értéket. Az anyagot nem kell rögzíteni és rögzíteni a lézeres vágás során, ami megtakaríthatja a szerszámokat és a rögzítéseket, valamint a be- és kirakodáshoz szükséges segédidőt.
⑷ Érintésmentes vágás
Lézeres vágás során a vágópisztoly nem érintkezik a munkadarabbal, és a szerszám nem kopik. Különböző formájú alkatrészek feldolgozásához nincs szükség a "szerszám" cseréjére, csak a lézer kimeneti paramétereit kell megváltoztatni. A lézeres vágási folyamat alacsony zajszinttel, alacsony vibrációval és szennyeződésmentességgel rendelkezik.
⑸ Sokféle vágóanyag
Az oxiacetilén vágással és plazmavágással összehasonlítva a lézervágó anyagoknak sok fajtája van, beleértve a fémeket, nem fémeket, fémalapú és nem fémalapú kompozit anyagokat, bőrt, fát és rostokat. Különböző anyagok esetén azonban saját termofizikai tulajdonságaik és a lézerek eltérő abszorpciós sebessége miatt eltérő lézervágási alkalmazkodóképességet mutatnak. A CO2 lézer használatával a különböző anyagok lézeres vágási teljesítményét a 2. táblázat mutatja.
(6) Hátrányok: A lézerteljesítmény és a berendezés méretének korlátai miatt a lézervágással csak közepes és kis vastagságú lemezeket és csöveket lehet vágni, a munkadarab vastagságának növekedésével pedig a vágási sebesség jelentősen csökken.
