Bei der Laserschneidmaschine handelt es sich um einen von einem Laser emittierten Laserstrahl, der durch ein optisches Schaltungssystem in einen Laserstrahl mit hoher Leistungsdichte fokussiert wird. Der Laserstrahl bestrahlt die Oberfläche des Werkstücks, wodurch das Werkstück den Schmelz- oder Siedepunkt erreicht, während das zum Strahl koaxiale Hochdruckgas das geschmolzene oder verdampfte Metall wegbläst. Wenn sich der Strahl relativ zur Position des Werkstücks bewegt, erzeugt er schließlich einen Schlitz im Material, der zum Schneiden führt. Die Laserschneidbearbeitung ist ein unsichtbarer Strahl anstelle des herkömmlichen mechanischen Messers, mit hoher Präzision, schnellem Schneiden, nicht auf die Schnittmusterbeschränkungen beschränkt, automatischer Verschachtelung zur Materialeinsparung, glatter Schnittfuge, niedrigen Bearbeitungskosten und anderen Eigenschaften. Das folgende Problem dient zum Verständnis des detaillierten Wissens.
Erstens das Prinzip der Laserschneidmaschine
Laser ist eine Art Licht, das wie anderes natürliches Licht durch einen atomaren (molekularen oder ionischen usw.) Sprung erzeugt wird. Der Unterschied zu gewöhnlichem Licht besteht jedoch darin, dass der Laser nur in der ersten, sehr kurzen Zeitspanne von spontaner Strahlung abhängt und der Prozess danach vollständig durch die Anregung der Strahlung bestimmt wird. Daher hat der Laser eine sehr reine Farbe und nahezu keine Streuung der Richtung , sehr hohe Lichtstärke und hohe Kohärenz.
Das Laserschneiden erfolgt durch die Anwendung der Energie hoher Leistungsdichte, die durch die Fokussierung des Lasers erzeugt wird. Unter der Steuerung des Computers wird der Laser durch Impulse entladen, um eine kontrollierte Wiederholung von hochfrequentem gepulstem Laserlicht auszugeben, das eine bestimmte Frequenz und eine bestimmte Impulsbreite des Strahls bildet und den gepulsten Laserstrahl durch den optischen Pfad führt von Leitung und Reflexion und durch die Fokussierungslinsengruppe, die auf die Oberfläche des bearbeiteten Objekts fokussiert und einen subtilen Punkt mit hoher Energiedichte bildet, befindet sich der Brennfleck in der Nähe der zu bearbeitenden Oberfläche und führt zu einer sofortigen hohen Temperatur Schmelzen oder Verdampfen des verarbeiteten Materials Das zu verarbeitende Material wird bei hoher Temperatur augenblicklich geschmolzen oder verdampft. Jeder hochenergetische Laserimpuls hinterlässt augenblicklich ein winziges Loch in der Oberfläche des Objekts. Computergesteuert werden der Laserbearbeitungskopf und das zu bearbeitende Material in einer kontinuierlichen Relativbewegung nach einem vorgezeichneten Muster gestanzt, sodass das Objekt in die gewünschte Form bearbeitet wird.
Die Parameter des Schneidnahtprozesses (Schnittgeschwindigkeit, Laserleistung, Gasdruck usw.) und die Bewegungsbahn werden durch das CNC-System gesteuert, wobei die Schlacke an der Schneidnaht durch einen bestimmten Druck des Hilfsgases weggeblasen wird.
Zweitens der Hauptprozess der Laserschneidmaschine
1, Verdampfungsschneiden
Beim Laserverdampfungsschneidprozess steigt die Oberflächentemperatur des Materials so schnell auf den Siedepunkt an, dass die Geschwindigkeit ausreicht, um eine durch Schmelzen verursachte Wärmeleitung zu vermeiden, sodass ein Teil des zu Dampf verdampften Materials verschwindet und ein Teil des Materials verschwindet Der Auswurf vom Boden des Schlitzes wurde durch den Hilfsgasstrom weggeblasen. In diesem Fall ist eine sehr hohe Laserleistung erforderlich.
Um eine Kondensation der Materialdämpfe an den Spaltwänden zu verhindern, darf die Materialdicke den Durchmesser des Laserstrahls nicht wesentlich überschreiten. Dieses Verfahren eignet sich daher nur für Anwendungen, bei denen der Abtrag von geschmolzenem Material vermieden werden muss. Bei Eisenbasislegierungen kommt dieses Verfahren praktisch nur in sehr wenigen Anwendungen zum Einsatz.
Das Verfahren kann nicht für Materialien wie Holz und einige Keramiken verwendet werden, die sich nicht in geschmolzenem Zustand befinden und daher weniger wahrscheinlich mit Materialdämpfen erneut kondensieren. Darüber hinaus müssen diese Materialien meist mit einer wesentlich dickeren Schnittfuge geschnitten werden. Beim Laserverdampfungsschneiden hängt der optimale Strahlfokus von der Materialstärke und der Strahlqualität ab. Die Laserleistung und die Verdampfungswärme haben nur einen gewissen Einfluss auf die optimale Fokuslage. Die maximale Schnittgeschwindigkeit ist bei gegebener Plattendicke umgekehrt proportional zur Verdampfungstemperatur des Materials. Die erforderliche Laserleistungsdichte liegt über 108 W/cm2 und hängt vom Material, der Schnitttiefe und der Fokuslage des Strahls ab. Bei einer bestimmten Blechdicke und ausreichender Laserleistung ist die maximale Schnittgeschwindigkeit durch die Geschwindigkeit des Gasstrahls begrenzt.
2, Schmelzschneiden
Beim Laserschmelzschneiden wird das Werkstück teilweise aufgeschmolzen und anschließend das geschmolzene Material mit Hilfe eines Gasstrahls ausgestoßen. Da die Materialübertragung nur im flüssigen Zustand erfolgt, spricht man von Laserschmelzschneiden.
Der Laserstrahl wird mit einem hochreinen inerten Schneidgas gekoppelt, um das geschmolzene Material von der Schnittstelle wegzutreiben, ohne dass das Gas selbst am Schneiden beteiligt ist. Das Laserschmelzschneiden ermöglicht höhere Schnittgeschwindigkeiten als das Vergasen. Die zur Vergasung benötigte Energie ist in der Regel höher als die zum Schmelzen des Materials erforderliche Energie. Beim Laserschmelzschneiden wird der Laserstrahl nur teilweise absorbiert. Die maximale Schnittgeschwindigkeit steigt mit zunehmender Laserleistung und nimmt nahezu umgekehrt mit zunehmender Blechdicke und Materialschmelztemperatur ab. Bei gegebener Laserleistung sind der Luftdruck am Schnittpunkt und die Wärmeleitfähigkeit des Materials die limitierenden Faktoren. Das Laserschmelzschneiden ermöglicht oxidationsfreie Schnitte in Eisenwerkstoffen und Titan. Erzeugen Sie Schmelzen, aber weniger als die Vergasung. Die Laserleistungsdichte liegt bei Stahlmaterialien zwischen 104 W/cm2 und 105 W/cm2.
3, Oxidationsschmelzschneiden
Beim Schmelzschneiden wird im Allgemeinen ein Inertgas verwendet. Wenn es durch Sauerstoff oder andere aktive Gase ersetzt wird, wird das Material in der Laserstrahlbestrahlung entzündet, und der Sauerstoff führt zu einer intensiven chemischen Reaktion und erzeugt eine weitere Wärmequelle, so dass das Material weiter erhitzt wird, was als Oxidationsschmelzschneiden bezeichnet wird .
Aufgrund dieses Effekts ist die Schnittgeschwindigkeit, die mit dieser Methode erzielt wird, höher als die des Schmelzschneidens für Baustahl gleicher Dicke. Andererseits kann diese Methode im Vergleich zum Schmelzschneiden zu einer schlechteren Schnittqualität führen. Tatsächlich führt es zu einer breiteren Schnittfuge, erheblicher Rauheit, einer größeren Wärmeeinflusszone und einer schlechteren Kantenqualität. Bei der Bearbeitung von Präzisionsmodellen und scharfen Ecken ist das Laserbrennschneiden nicht geeignet (Gefahr des Abbrennens scharfer Ecken). Wärmeeffekte können durch den Einsatz eines Lasers im gepulsten Modus begrenzt werden, wobei die Leistung des Lasers die Schnittgeschwindigkeit bestimmt. Bei einer bestimmten Laserleistung sind die limitierenden Faktoren das Sauerstoffangebot und die Wärmeleitfähigkeit des Materials.
4. Kontrolliertes Bruchschneiden
Bei spröden Materialien, die durch Hitze leicht beschädigt werden können, wird das kontrollierte Hochgeschwindigkeitsschneiden durch Laserstrahlerwärmung als kontrolliertes Bruchschneiden bezeichnet. Die Hauptelemente dieses Schneidprozesses sind: Der Laserstrahl erhitzt einen kleinen Bereich spröden Materials, was zu einem großen Wärmegradienten und starken mechanischen Verformungen in dem Bereich führt, was zur Bildung von Rissen im Material führt. Solange ein ausgeglichener Erwärmungsgradient aufrechterhalten wird, kann der Laserstrahl so geführt werden, dass Risse in jede gewünschte Richtung erzeugt werden.
