Lazer kesimbaşvuru
Hızlı eksenel akışlı CO2 lazerler, esas olarak iyi ışın kaliteleri nedeniyle metal malzemelerin lazerle kesiminde kullanılır. Çoğu metalin CO2 lazer ışınlarına karşı yansıtıcılığı oldukça yüksek olsa da, oda sıcaklığında metal yüzeyinin yansıtıcılığı sıcaklık ve oksidasyon derecesinin artmasıyla artar. Metal yüzeyi hasar gördüğünde, metalin yansıtıcılığı 1'e yaklaşır. Metal lazer kesimi için daha yüksek ortalama güç gereklidir ve bu koşulu yalnızca yüksek güçlü CO2 lazerler sağlar.
1. Çelik malzemelerin lazerle kesimi
1.1 CO2 Sürekli Lazer Kesim CO2 sürekli lazer kesiminin temel işlem parametreleri arasında lazer gücü, yardımcı gazın türü ve basıncı, kesme hızı, odak konumu, odak derinliği ve nozul yüksekliği yer almaktadır.
(1) Lazer gücü Lazer gücü, kesme kalınlığı, kesme hızı ve kesme genişliği üzerinde büyük etkiye sahiptir. Diğer parametreler sabitken, kesme hızı kesme plakası kalınlığının artmasıyla azalır ve lazer gücünün artmasıyla artar. Başka bir deyişle, lazer gücü ne kadar yüksekse, kesilebilecek plaka o kadar kalın olur, kesme hızı o kadar artar ve kesme genişliği biraz daha büyük olur.
(2) Yardımcı gazın türü ve basıncı Düşük karbonlu çelik kesilirken, demir-oksijen yanma reaksiyonunun ısısından yararlanarak kesme işlemini hızlandırmak için yardımcı gaz olarak CO2 kullanılır. Kesme hızı yüksektir ve kesim kalitesi iyidir, özellikle yapışkan cürufsuz kesim elde edilebilir. Paslanmaz çelik kesilirken CO2 kullanılır. Cüruf, kesimin alt kısmına kolayca yapışır. Genellikle CO2 + N2 karışım gazı veya çift katmanlı gaz akışı kullanılır. Yardımcı gazın basıncı, kesme etkisi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Gaz basıncının uygun şekilde artırılması, gaz akış momentumunun artması ve cüruf giderme kapasitesinin iyileştirilmesi nedeniyle yapışkan cürufsuz kesme hızını artırabilir. Bununla birlikte, basınç çok yüksek olursa, kesim yüzeyi pürüzlü hale gelir. Oksijen basıncının kesim yüzeyinin ortalama pürüzlülüğü üzerindeki etkisi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
Vücut basıncı aynı zamanda plaka kalınlığına da bağlıdır. 1 kW'lık bir CO2 lazeriyle düşük karbonlu çelik kesilirken, oksijen basıncı ile plaka kalınlığı arasındaki ilişki aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
(3) Kesme Hızı Kesme hızı, kesme kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Belirli lazer gücü koşullarında, düşük karbonlu çelik kesilirken iyi bir kesme hızı için karşılık gelen üst ve alt kritik değerler vardır. Kesme hızı kritik değerden yüksek veya düşükse, cüruf yapışması meydana gelir. Kesme hızı yavaş olduğunda, kesme kenarındaki oksidasyon reaksiyon ısısının etki süresi uzar, kesme genişliği artar ve kesme yüzeyi pürüzlü hale gelir. Kesme hızı arttıkça, üst kesiğin genişliği noktanın çapına eşit olana kadar kesi giderek daralır. Bu sırada, kesi hafifçe kama şeklindedir, üstte geniş, altta dardır. Kesme hızı artmaya devam ettikçe, üst kesiğin genişliği küçülmeye devam eder, ancak kesiğin alt kısmı nispeten daha geniş hale gelir ve ters kama şeklini alır.
(5)Odak derinliği
Odak derinliği, kesme yüzeyinin kalitesi ve kesme hızı üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. Nispeten büyük çelik levhalar kesilirken, büyük odak derinliğine sahip bir ışın kullanılmalıdır; ince levhalar kesilirken ise küçük odak derinliğine sahip bir ışın kullanılmalıdır.
(6) Meme yüksekliği
Meme yüksekliği, yardımcı gaz memesinin uç yüzeyinden iş parçasının üst yüzeyine kadar olan mesafeyi ifade eder. Meme yüksekliği büyük olduğunda, püskürtülen yardımcı hava akışının momentumu kolayca dalgalanır; bu da kesme kalitesini ve hızını etkiler. Bu nedenle, lazer kesimde meme yüksekliği genellikle en aza indirilir, genellikle 0,5~2,0 mm arasındadır.
① Lazer yönleri
a. Lazer gücünü artırın. Daha güçlü lazerler geliştirmek, kesme kalınlığını artırmanın doğrudan ve etkili bir yoludur.
b. Darbeli işleme. Darbeli lazerler çok yüksek tepe gücüne sahiptir ve kalın çelik levhaları delebilir. Yüksek frekanslı, dar darbe genişliğine sahip darbeli lazer kesme teknolojisi uygulanarak, lazer gücünü artırmadan kalın çelik levhalar kesilebilir ve kesim boyutu sürekli lazer kesimine göre daha küçüktür.
c. Yeni lazerler kullanın
②Optik sistem
a. Uyarlanabilir optik sistem. Geleneksel lazer kesiminden farkı, odak noktasını kesim yüzeyinin altına yerleştirmeye gerek duymamasıdır. Çelik levhanın kalınlık yönünde odak noktası birkaç milimetre yukarı ve aşağı dalgalandığında, uyarlanabilir optik sistemdeki odak uzaklığı da odak noktasının kaymasıyla birlikte değişir. Odak uzaklığındaki yukarı ve aşağı değişimler, lazer ile iş parçası arasındaki göreceli hareketle çakışarak, odak noktasının iş parçasının derinliği boyunca yukarı ve aşağı doğru değişmesine neden olur. Odak noktasının dış koşullarla değiştiği bu kesim işlemi, yüksek kaliteli kesimler üretebilir. Bu yöntemin dezavantajı ise kesim derinliğinin sınırlı olmasıdır, genellikle 30 mm'den fazla olamaz.
b. Çift odaklı kesim teknolojisi. Işını farklı noktalara iki kez odaklamak için özel bir mercek kullanılır. Şekil 4.58'de gösterildiği gibi, D merceğin orta kısmının çapı ve merceğin kenar kısmının çapıdır. Merceğin merkezindeki eğrilik yarıçapı, çevredeki alandan daha büyüktür ve çift odak oluşturur. Kesim işlemi sırasında, üst odak iş parçasının üst yüzeyinde, alt odak ise iş parçasının alt yüzeyine yakın bir yerde bulunur. Bu özel çift odaklı lazer kesim teknolojisinin birçok avantajı vardır. Yumuşak çelik kesimi için, malzemenin tutuşması için gereken koşulları karşılamak üzere metalin üst yüzeyinde yüksek yoğunluklu bir lazer ışını tutmanın yanı sıra, tutuşma gereksinimlerini karşılamak için metalin alt yüzeyine yakın yüksek yoğunluklu bir lazer ışını da tutabilir. Malzeme kalınlıklarının tüm aralığında temiz kesimler üretme ihtiyacı. Bu teknoloji, yüksek kaliteli kesimler elde etmek için parametre aralığını genişletir. Örneğin, 3kW CO2 kullanımı. Lazerle yapılan geleneksel kesimlerde kesme kalınlığı yalnızca 15~20 mm'ye ulaşabilirken, çift odaklı kesim teknolojisi kullanılarak kesme kalınlığı 30~40 mm'ye kadar çıkabilmektedir.
③ Meme ve yardımcı hava akışı
Hava akış alanı özelliklerini iyileştirmek için nozulu makul bir şekilde tasarlayın. Süpersonik nozulun iç duvarının çapı önce daralır, sonra genişler; bu da çıkışta süpersonik hava akışı oluşturabilir. Şok dalgaları oluşturmadan hava besleme basıncı çok yüksek olabilir. Lazer kesimde süpersonik nozul kullanıldığında, kesim kalitesi de idealdir. Süpersonik nozulun iş parçası yüzeyindeki kesme basıncı nispeten sabit olduğundan, özellikle kalın çelik levhaların lazerle kesimi için uygundur.
Yayın tarihi: 18 Temmuz 2024
