Introducción al corte por láser
El precio del equipo de corte por láser es bastante caro, alrededor de 1,5 millones de yuanes o más. Con el desarrollo continuo de la industria actual de tanques de almacenamiento, cada vez más industrias y empresas utilizan tanques de almacenamiento, y cada vez más empresas han ingresado a la industria de tanques de almacenamiento. Sin embargo, debido al coste reducido del procesamiento posterior, todavía es viable utilizar este equipo en la producción a gran escala.
Dado que no hay costes de procesamiento de herramientas, los equipos de corte por láser también son adecuados para producir pequeños lotes de piezas de varios tamaños que no se podían procesar anteriormente. Los equipos de corte por láser suelen utilizar dispositivos de tecnología de control numérico computarizado (CNC). Con el dispositivo, los datos de corte se pueden recibir desde una estación de trabajo de diseño asistido por computadora (CAD) mediante una línea telefónica. El corte por láser utiliza un rayo láser enfocado de alta densidad y potencia para irradiar la pieza de trabajo, lo que hace que el material irradiado se derrita, vaporice, extirpe o alcance rápidamente el punto de ignición. Al mismo tiempo, el flujo de aire de alta velocidad elimina el material fundido. coaxial con la viga, cortando así la pieza de trabajo. El corte por láser es uno de los métodos de corte térmico.
El principio del corte por láser se muestra en la siguiente figura. El corte por láser se puede dividir en cuatro categorías: corte por vapor por láser, corte por fusión por láser, corte por oxígeno por láser y trazado por láser y fractura controlada.
1) Corte por vaporización láser
Utiliza un rayo láser de alta densidad de energía para calentar la pieza de trabajo, provocando que la temperatura aumente rápidamente, alcanzando el punto de ebullición del material en una forma muy rápida. En poco tiempo, el material comienza a vaporizarse, formando vapor. Estos vapores se expulsan a una velocidad muy alta, y al mismo tiempo que se expulsan los vapores se forman cortes en el material. El calor de vaporización del material es generalmente muy grande, por lo que el corte por vaporización con láser requiere una gran potencia y densidad de potencia.
El corte por vapor con láser se utiliza principalmente para cortar materiales metálicos y no metálicos extremadamente finos (como papel, tela, madera, plástico y caucho, etc.).
2) Corte por fusión por láser
Durante el corte por fusión por láser, se utiliza calentamiento por láser para fundir el material metálico y luego se pulveriza gas no oxidante (Ar, He) a través de una boquilla. coaxial con el haz, N, etc.), confiando en la fuerte presión del gas para descargar el metal líquido para formar una incisión. El corte por fusión con láser no requiere la vaporización completa del metal y la energía requerida es solo 1/10 de la del corte por vaporización.
El corte por fusión por láser se utiliza principalmente para cortar algunos materiales que no se oxidan fácilmente o metales activos, como acero inoxidable, titanio, aluminio y sus aleaciones.
3) Corte con oxígeno por láser
El principio del corte con oxígeno por láser es similar al corte con oxiacetileno. Utiliza láser como fuente de calor de precalentamiento y gas activo como el oxígeno como gas de corte. Por un lado, el gas soplado interactúa con el metal de corte para provocar una reacción de oxidación y libera una gran cantidad de calor de oxidación; por otro lado, el óxido fundido y la masa fundida se expulsan de la zona de reacción para formar un corte en la zona; metal. Dado que la reacción de oxidación durante el proceso de corte genera una gran cantidad de calor, la energía requerida para el corte con oxígeno por láser es solo la mitad de la del corte por fusión, y la velocidad de corte es mucho mayor que la del corte por vaporización con láser y el corte por fusión. El corte con oxígeno por láser se utiliza principalmente para materiales metálicos que se oxidan fácilmente, como el acero al carbono, el acero de titanio y el acero tratado térmicamente.
4) Trazado por láser y fractura controlada
El trazado por láser utiliza un láser de alta densidad de energía para escanear la superficie de un material frágil, lo que hace que el material se caliente y se evapore para crear una pequeña ranura y luego aplique una cierta cantidad de presión y el material quebradizo se agrietará a lo largo de las pequeñas ranuras. Los láseres utilizados para el trazado láser son generalmente láseres de conmutación Q y láseres de CO2.
La fractura controlada utiliza la pronunciada distribución de temperatura producida cuando se hace muescas con láser para generar tensión térmica local en el material frágil, lo que hace que el material se rompa a lo largo de la pequeña ranura. En comparación con otros métodos de corte térmico, el corte por láser generalmente se caracteriza por una velocidad de corte rápida y una alta calidad. El resumen específico es el siguiente.
⑴ Buena calidad de corte
Debido al pequeño punto láser, la alta densidad de energía y la rápida velocidad de corte, el corte por láser puede lograr una mejor calidad de corte.
① La incisión de corte por láser es estrecha, ambos lados de la hendidura son paralelos y perpendiculares a la superficie, y la precisión dimensional de las piezas cortadas puede alcanzar ±0,05 mm.
② La superficie de corte es suave y hermosa, con una rugosidad superficial de solo decenas de micrones. Incluso el corte por láser se puede utilizar como último proceso sin procesamiento mecánico, y las piezas se pueden utilizar directamente.
③ Después de cortar el material con láser, el ancho de la zona afectada por el calor es muy pequeño y el rendimiento del material cerca de la hendidura casi no se ve afectado, y la deformación de la pieza de trabajo es pequeña, la precisión del corte es alto, la geometría de la hendidura es buena y el corte La forma de la sección transversal de la costura es un rectángulo relativamente regular. La comparación de los métodos de corte por láser, corte con oxiacetileno y corte por plasma se muestra en la Tabla 1. El material de corte es una placa de acero con bajo contenido de carbono de 6,2 mm de espesor.
⑵ Alta eficiencia de corte Debido a las características de transmisión del láser, las máquinas de corte por láser generalmente están equipadas con múltiples mesas de trabajo CNC y todo el proceso de corte puede controlarse completamente por CNC. Durante el funcionamiento, con solo cambiar el programa CNC, se puede utilizar para cortar piezas de diferentes formas y realizar cortes tanto bidimensionales como tridimensionales.
⑶ Velocidad de corte rápida
Utilice un láser de 1200 W para cortar una placa de acero suave de 2 mm de espesor, la velocidad de corte puede alcanzar los 600 cm/min, corte una placa de resina de polipropileno de 5 mm de espesor, corte la La velocidad puede alcanzar los 1200 cm/min. No es necesario sujetar ni fijar los materiales durante el corte por láser, lo que no solo ahorra accesorios de herramientas, sino que también ahorra tiempo auxiliar para cargar y descargar materiales.
⑷ Corte sin contacto
Durante el corte por láser, no hay contacto entre el soplete de corte y la pieza de trabajo, y no hay desgaste de la herramienta. Para procesar piezas de diferentes formas, no es necesario cambiar la "herramienta", simplemente cambie los parámetros de salida del láser. El proceso de corte por láser tiene poco ruido, poca vibración y no contamina.
⑸ Existen muchos tipos de materiales de corte
En comparación con el corte con oxiacetileno y el corte por plasma, existen muchos tipos de materiales de corte por láser, incluidos metales, no metales, a base de metal y Materiales compuestos no metálicos, cuero, madera y fibra, etc. Sin embargo, diferentes materiales tienen diferente adaptabilidad al corte por láser debido a sus diferentes propiedades termofísicas y tasas de absorción del láser. Usando láser de CO2, el rendimiento del corte por láser de varios materiales se muestra en la Tabla 2.
⑹ Desventajas del corte por láser Debido a las limitaciones de la potencia del láser y el volumen del equipo, el corte por láser solo puede cortar placas y tubos de espesor medio y pequeño, y a medida que aumenta el espesor de la pieza de trabajo, la velocidad de corte disminuye de modo significativo.
Los equipos de corte por láser son caros y requieren una gran inversión única. Las rendijas estrechas reducen la deformación de la pieza de trabajo
El rayo láser se enfoca en un punto muy pequeño, logrando una densidad de potencia muy alta en el foco. En este momento, la entrada de calor por el haz excede con creces la parte reflejada, conducida o difundida por el material, y el material se calienta rápidamente hasta el nivel de vaporización y se evapora para formar agujeros. A medida que la viga se mueve linealmente con respecto al material, los agujeros forman continuamente hendiduras con un ancho muy estrecho. El borde de corte se ve ligeramente afectado por el calor y básicamente no hay deformación en la pieza de trabajo.
Durante el proceso de corte también se añade gas auxiliar adecuado al material a cortar. Al cortar acero, se utiliza oxígeno como gas auxiliar para reaccionar con el metal fundido y producir una reacción química exotérmica para oxidar el material, al mismo tiempo que ayuda a eliminar la escoria en la costura de corte. Utilice aire comprimido para cortar plásticos como el polipropileno y gas inerte para cortar materiales inflamables como el algodón y el papel. El gas auxiliar que ingresa a la boquilla también puede enfriar la lente de enfoque, evitando que entre humo en el soporte de la lente y contamine la lente y provoque que se sobrecaliente.
La mayoría de materiales orgánicos e inorgánicos se pueden cortar con láser. En la industria de procesamiento de metales, que desempeña un papel importante en los sistemas de fabricación industrial, muchos materiales metálicos se pueden cortar sin deformarse, independientemente de su dureza. Por supuesto, los materiales con alta reflectividad, como las aleaciones de oro, plata, cobre y aluminio, también son buenos conductores del calor, por lo que el corte con láser es difícil o incluso imposible. El corte por láser no tiene rebabas ni arrugas y tiene alta precisión, lo cual es mejor que el corte por plasma. Para muchas industrias de fabricación mecánica y eléctrica, debido a que los sistemas modernos de corte por láser controlados por programas de microcomputadoras pueden cortar fácilmente piezas de trabajo de diferentes formas y tamaños, a menudo se prefiere a los procesos de punzonado y moldeado, aunque su velocidad de procesamiento es aún más lenta que la del punzonado. No consume moldes, no necesita reparar moldes y ahorra tiempo en el reemplazo de moldes, lo que ahorra costos de procesamiento y reduce los costos de producción, por lo que es más rentable en general.
Procesamiento sin contacto
El rayo láser se enfoca para formar un pequeño punto de acción con una energía extremadamente fuerte. Tiene muchas características cuando se aplica al corte. En primer lugar, la energía de la luz láser se convierte en una increíble energía térmica y se mantiene en un área muy pequeña, lo que puede proporcionar ⑴ costuras de corte de borde recto estrecho ⑵ la zona afectada por el calor más pequeña adyacente al borde de corte ⑶ deformación local extremadamente pequeña; . En segundo lugar, el rayo láser no ejerce ninguna fuerza sobre la pieza de trabajo. Es una herramienta de corte sin contacto, lo que significa ⑴ que no hay deformación mecánica de la pieza de trabajo; ⑵ que no hay desgaste de la herramienta y que no hay problemas de conversión del material de corte; No es necesario considerar su dureza, es decir, la capacidad de corte por láser no se ve afectada por la dureza del material que se corta y se pueden cortar materiales de cualquier dureza. En tercer lugar, el rayo láser es altamente controlable y tiene alta adaptabilidad y flexibilidad. Por lo tanto, ⑴ es fácil de combinar con equipos automatizados y es fácil automatizar el proceso de corte; ⑵ Dado que no hay restricciones en la pieza de trabajo de corte, el rayo láser; tiene capacidades de imitación ilimitadas. Capacidad de corte de formas (3) Combinado con la computadora, se puede diseñar todo el tablero, ahorrando materiales.
Adaptabilidad y flexibilidad
En comparación con otros métodos de procesamiento convencionales, el corte por láser tiene una mayor adaptabilidad. En primer lugar, en comparación con otros métodos de corte térmico, como proceso de corte térmico, otros métodos no pueden actuar en un área muy pequeña como un rayo láser, lo que resulta en incisiones amplias, grandes zonas afectadas por el calor y deformaciones obvias de la pieza de trabajo. Los láseres pueden cortar metales no metálicos, pero otros métodos de corte térmico no.
En términos generales, la calidad del corte por láser se puede medir mediante los siguientes 6 estándares.
⒈Rugosidad de la superficie de corte Rz
⒉Tamaño de la escoria de incisión colgando
⒊Verticalidad e inclinación del borde de corte u
⒋Tamaño del filete del borde de corte r
⒌ Cantidad de arrastre de la raya n
⒍ Planitud F La mayoría de las máquinas de corte por láser están controladas por programas CNC o convertidas en robots de corte. Como método de procesamiento de precisión, el corte por láser puede cortar casi todos los materiales, incluido el corte bidimensional o tridimensional de placas metálicas delgadas.
En el campo de la fabricación de automóviles, la tecnología de corte para curvas espaciales, como las ventanas del techo de los automóviles, se ha utilizado ampliamente. Volkswagen de Alemania utiliza un láser de 500 W para cortar láminas de carrocería con formas complejas y diversas partes curvas. En el campo aeroespacial, la tecnología de corte por láser se utiliza principalmente para cortar materiales especiales de aviación, como aleaciones de titanio, aleaciones de aluminio, aleaciones de níquel, aleaciones de cromo, acero inoxidable, óxido de berilio, materiales compuestos, plásticos, cerámicas y cuarzo. Las piezas aeroespaciales procesadas mediante corte por láser incluyen cilindros de llama de motores, carcasas de paredes delgadas de aleación de titanio, estructuras de aviones, revestimientos de aleación de titanio, largueros de alas, paneles de paneles de cola, rotores principales de helicópteros, baldosas aislantes cerámicas de transbordadores espaciales, etc.
La tecnología de corte y conformado por láser también se utiliza ampliamente en el campo de los materiales no metálicos. No sólo puede cortar materiales con alta dureza y fragilidad, como nitruro de silicio, cerámica, cuarzo, etc., también puede cortar y procesar materiales flexibles, como tela, papel, placas de plástico, caucho, etc. Si utiliza láser. Para cortar la ropa, puedes ahorrar entre un 10% y un 12% del material de la ropa, lo que aumenta la eficacia más de 3 veces.