Тъй като появата на технологията за лазерно рязане в средата -20, след години на развитие, той се превърна в незаменим метод за обработка в съвременното производство. По -долу са няколко основни етапа на неговото развитие:
Технологичен ембрионален етап (60 -те години)
През 1960 г. изобретяването на първия практичен лазер бележи раждането на лазерната технология. През същата година американските учени за първи път се опитаха да използват лазери за рязане на материали, главно за рязане на тънки метални листове и дупки за пробиване. Технологията за лазерно рязане през този период се използва главно в научни изследвания и военни области и все още не е широко използвана в индустриалното производство.
Ранна индустриализация (1970 -те)
През 70 -те години ефективността на лазерите постепенно се подобрява, особено появата на CO2 лазери, което прави възможно прилагането на лазерно рязане в индустриалното поле. През 1975 г. лазерните машини за рязане започват да се използват за обработка на метални и неметални материали, като производството на части с висока точност в аерокосмическото поле. На този етап технологията за лазерно рязане все още беше ограничена от високите разходи и сложните операции, а популярността му беше ниска.
Технологична зрялост (80 -те)
През 80 -те години развитието на технологията за цифрови цифри (CNC) значително насърчава развитието на технологията за лазерно рязане. Лазерните машини за рязане постепенно постигат автоматизация и контрол с висока точност, а скоростта и качеството на рязане са значително подобрени. В допълнение, изследванията и разработването на влакнести лазери допълнително разшириха обхвата на прилагането на лазерно рязане. През този период лазерното рязане започва да се използва широко в индустрии като автомобилно производство, електронни продукти и медицински изделия.
Бързо време за развитие (1990 -те)
През 90 -те години лазерната технология за рязане направи големи пробиви в мощността и стабилността. С нарастващото търсене на индустриална автоматизация появата на лазери с висока мощност направи възможно изрязването на дебели метални листове. В същото време цената на лазерно рязане е спаднала значително, което го прави достъпни за малки и средни предприятия. Глобалният пазар на лазерно рязане бързо нарастваше през този етап и технологията постепенно стана популярна.
Интелигентен и разнообразен период (21 век)
Влизайки в 21 век, технологията за лазерно рязане навлезе в етапа на интелигентно и разнообразно развитие. Лазерите от влакна са се превърнали в основен поток на пазара с високата си ефективност, ниски разходи за поддръжка и силна адаптивност. В същото време оборудването за лазерно рязане се комбинира с изкуствен интелект, големи данни и технологии на Интернет на нещата за постигане на интелигентно производство и дистанционно наблюдение. В допълнение, разработването на ултрабързи лазери направи микроново ниво и дори прецизно прецизност на нанометър на ниво реалност, разширявайки приложението си в аерокосмическото, медицинското, електрониката и новите енергийни полета.
Генериране на лазери
Ядрото на лазерното рязане е лазерът. Лазерът превръща енергията в лъч с висока интензивност през стимулирания лъчевен процес. Често използваните лазери включват:
● CO2 лазер: Подходящ за рязане на неметални материали и някои метали.
● Лазер от влакна: Висока ефективност, силна стабилност, подходяща за обработка на метали.
● Твърд лазер: като ND: YAG лазер, подходящ за фина обработка и микро обработка.
Лазерът, излъчван от лазера, има висока монохроматичност, висока насоченост и висока енергийна плътност, осигурявайки основен източник на светлина за рязане.
Фокусиране на лъча
Лазерният лъч е концентриран върху повърхността на материала чрез фокусиращо огледало или система за оптично пренос на влакна, за да се образува много малка фокусна зона. Диаметърът на петното след фокусиране обикновено е между десетки микрони и стотици микрони, а енергийната плътност може да достигне 10⁶ -10 ⁹ w/cm². Тази висока енергийна плътност кара материала да се нагрява локално до топене, изпаряване или дори плазмено състояние за кратко време. Точността на фокусирания лъч директно определя качеството на рязането, така че високоефективната фокусираща система е важна част от лазерното рязане.
Топлинен ефект от материалите
Когато фокусираният лазерен лъч се облъчва върху повърхността на материала, той ще реагира термично с материала. Специфичният процес включва:
● Поглъщане на светлинна енергия: Повърхността на материала абсорбира лазерната енергия и я превръща в топлинна енергия.
● Локално отопление: Високата енергийна плътност причинява точката на облъчване бързо да се загрява до точката на топене или точката на кипене.
● Отстраняване на материал: Разтопеният или изпарен материал се отстранява от зоната на рязане, за да се образува разрез.
Според начина на термично действие лазерното рязане е разделено на следните режими:
● Изрязване на стопилката: Лазерът разтопява материала, а разтопеният материал се издухва от спомагателен газ.
● Изрязване на изпаряване: Лазерът директно изпарява материала, който е подходящ за микромашиниране с висока точност.
● Окисляващо рязане: Лазерът загрява материала и реагира с кислород, за да повиши ефективността на рязане.
Ролята на спомагателния газ
Спомагателният газ, като кислород, азот или сгъстен въздух, обикновено се въвежда по време на рязане на лазер. Неговите функции включват:
● Отстраняване на разтопен материал: Спомагателният газ издухва разтопения или изпарен материал далеч от зоната на рязане, за да се осигури чист разрез.
● Охлаждащ материал: Предотвратяване на прегряване на материала и деформация на режещия ръб.
● Поддръжка на горене: При рязане на окисляване кислородът може да реагира с материала за подобряване на скоростта и качеството на рязане.
Различните материали и изискванията за рязане определят вида и налягането на спомагателния газ. Например, кислородът е подходящ за рязане на въглеродна стомана, докато азотът се използва за висококачествено рязане на неръждаема стомана и алуминий.
Система за управление за лазерно рязане
Съвременното оборудване за лазерно рязане обикновено е оборудвано със система за числово управление (CNC), която може да постигне висока точност и автоматизирана обработка. Основните функции на системата за управление включват:
● Планиране на траекторията: Прецизно контролирайте пътя на движение на лазерната глава според чертежите на дизайна.
● Регулиране на мощността: Регулирайте лазерната мощност според материала и дебелината на рязане.
● Контрол на позицията на фокуса: Поддържайте най -добрия ефект на рязане чрез динамична система за фокусиране.
Прилагането на интелигентни системи за управление значително подобри точността и ефективността на лазерно рязане.
Формиране на процеса на рязане
Лазерното рязане е завършено чрез точкова топка на отопление и отстраняване на материала. Процесът на рязане включва следните стъпки:
● Пиърсинг: Лазерният лъч първо пробива малка дупка на повърхността на материала.
● Оформяне на рязане на пистата: Лазерната глава се движи по зададената песен и постепенно завършва рязането.
● Завършване на рязане: След приключване на процеса на рязане, спомагателният газ премахва остатъка, за да образува гладка повърхност на рязане.
Въведете основните компоненти на лазерната машина за рязане
Лазерен генератор
Лазерният генератор е основният компонент на лазерната машина за рязане, отговорен за генерирането на високоенергиен лазерен лъч. Общите видове лазери включват лазери от влакна, лазери на CO2 и дискови лазери. Сред тях фибрите лазери са предпочитани за високите си разходи за поддръжка, ниски разходи за поддръжка и широк спектър от приложения.
● Лазери от влакна: Подходящ за рязане на метали, осигуряващи стабилно качество на гредата.
● Лазери на CO2: Подходящ за неметален материал за рязане, с бърза скорост на рязане.
● Дискови лазери: Подходящ за обработка с висока точност, със силна адаптивност.
Лазерна глава
Лазерната глава се използва за фокусиране на лазерния лъч, концентриране на лазерната енергия върху повърхността на материала и постигане на ефективно рязане. Лазерната глава обикновено съдържа следните ключови компоненти:
● Фокусиране на обектива: Гарантира, че лазерният лъч е силно фокусиран, влияе върху точността на рязане.
● Защитна леща: Предотвратяване на шлаката и праха от замърсяване на обектива, удължавайки живота на оборудването.
● Автоматична функция на фокуса: Настройте фокусното разстояние, за да се адаптирате към материалите с различна дебелина и да подобрите ефективността на работната работа.
CNC система
Системата CNC е мозъкът на лазерната машина за рязане, контролираща траекторията на движението и параметрите на рязане на лазерната глава. Високопроизводителните системи за ЦПУ могат да постигнат следните функции:
● Прецизно планиране на пътя: Подобряване на точността на рязане и намаляване на материалните отпадъци.
● Контрол на връзката с многооси: Поддръжка на рязане на сложни модели.
● Оптимизация на потребителския интерфейс: Удобна за операторите да задават параметри и монитор.
Система за задвижване
Системата за задвижване определя скоростта на движение и точността на лазерната машина за рязане. Общите задвижващи системи включват:
● Серво двигател: Осигурява високо прецизен контрол на движението и е подходящ за рязане с висока скорост.
● Стъпков двигател: Проста структура, ниска цена, подходяща за средна и ниска скорост на рязане.
● Линеен двигател: Използва се при случаи с висока динамична реакция за подобряване на ефективността на обработката.
Структура на леглото
Структурата на леглото е ключовата част от поддържането на лазерната машина за рязане и неговата стабилност пряко влияе върху ефекта на рязане.
● Структура на гандори: Силна твърдост, подходяща за обработка на големи форми.
● Конзолна структура: Подходяща за рязане на малки и средни материали.
● Работа с пчелна пита: Намаляване на лазерното отражение и подобряване на безопасността на обработката.
Спомагателна газова система
Спомагателната газова система се използва за подобряване на качеството на рязане. Обикновените газове включват кислород, азот и сгъстен въздух.
● Кислород: ускорява металното окисляване и увеличава скоростта на рязане.
● Азот: предотвратява окисляването на материала и е подходящ за висококачествено рязане.
● Сгъстен въздух: икономичен и практичен, подходящ за рязане на тънки плочи.
Охладителна система
Системата за охлаждане гарантира нормалната работа на лазерния генератор и други компоненти при условия на висока температура.
● Система за охлаждане на водата: широко използвана в лазерно оборудване с висока мощност, със значителен ефект на охлаждане.
● Система за охлаждане на въздуха: Подходяща за малко лазерно оборудване, с проста структура и лесна поддръжка.
Система за отстраняване на дим и прах
Системата за отстраняване на дим и прах е важна част от защитата на работната среда, която може ефективно да премахне дима и праха, генерирани по време на процеса на рязане.
● Филтриращ модул: улавя фини частици за защита на околната среда и здравето на човека.
● Изпускателно устройство: Осигурява ефективна вентилация и поддържа качеството на въздуха на работилницата.
Прилагане на лазерна машина в областта на лазерното рязане
Ефективно рязане на метални материали
Лазерното рязане се използва широко при обработката на метални материали, особено за метали като неръждаема стомана, алуминий и мед и може да осигури много фини режещи ръбове. Лазерната машина загрява метала до висока температура през мощен лазерен лъч и го разтопява бързо и издухва разтопения метал с въздушен поток, за да завърши рязането. Лазерното рязане не изисква плесен и може бързо да произвежда части от сложни форми, намалявайки производствените разходи и времето.
Изрязване на неметални материали
В допълнение към металите, лазерните машини също се използват широко при рязането на неметални материали. Лазерното рязане може точно да отреже различни материали като пластмаси, дърво, кожа и хартия. В тези неметални материали лазерното рязане не само осигурява точността на рязане, но също така не причинява деформация на материала, а режещият ръб е гладък, намалявайки нуждата от последваща обработка.
Прецизна обработка и рязане на сложни форми
Лазерната технология за рязане може да постигне високо прецизно рязане, особено за части, които изискват сложни контури. Например, лазерните машини могат да изрежат криви, кръгли дупки, микро дупки и други форми, които са подходящи за производство на прецизна електроника, механични части и декоративни модели. Гъвкавостта на лазерните машини го прави важно при производството на плесени, аерокосмическото, автомобилната и други индустрии.
