Параметры лазерной резки: подробное руководство

Лазерная резка была представлена ​​на рынке два десятилетия назад и уже признана современной технологией, которая изменила правила резки материалов во многих отраслях. Это увлекательная технология, которая развивается каждый день. Изучение параметров, участвующих в оптимальной работе, необходимо для лучшего понимания его применения и использования.

Это подробное руководство расскажет вам обо всех важнейших параметрах лазерной системы и их важности при машинной обработке. Мы также подробно расскажем, как вы можете оптимизировать каждый параметр в свою пользу и расширить свой бизнес.

Что такое лазерная резка? 

Лазерная резка Это новейшая и наиболее распространенная технология резки. Она использует большой мощности, сфокусированный лазерный луч Материал разрезают путем его плавления и испарения на краю разреза. Образовавшиеся остатки либо удаляют с помощью сдува. реактивный газ в процессе работы или после обработки и очистки.

Лазерная резка в настоящее время занимает лидирующие позиции во многих процессах промышленного производства благодаря своим преимуществам. превосходная эффективность, экономическая эффективность, точные результатыи способность обрабатывать различные материалы с различной толщиной.

Лазерная резка бывает трех основных видов: CO2 лазернеодимовый (Nd) и неодимовый иттрий-алюминиевый гранатовый лазер (Nd:YAG лазер), и Волоконно-лазерная резка. По мере развития технологий лазерная резка во многих отношениях не уступает плазменной.

Каковы параметры лазерной резки?

Как и в любой технологии, понимание и настройка параметров имеют решающее значение для определения качества продукции. Для того чтобы технология лазерной резки могла обрабатывать конструкции различной сложности, ее возможности резки должны быть достаточно гибкими. Именно здесь вступают в игру параметры. Настройка и оптимизация параметров открывает двери для тысяч применений в различных областях. военный, основным медицинским и другие отрасли.

Параметры лазера включают в себя качество лазерной резки, поляризация луча, длина волны, мощность и интенсивность, скорость резки, технологический газ, фокус и характеристики материалов.

Важность параметров лазерной резки

Лазерная резка зависит от оптимизации нескольких параметры, прямо или косвенно влияющие на качество продукции, что в конечном итоге способствует увеличению прибыли в бизнесе.

На заводе в течение двух дней подряд наблюдался 22% брака и падение эффективности на 35% при использовании лазера мощностью 3 кВт для резки нержавеющей стали толщиной 6 мм. Проблема была вызвана главным образом низким давлением вспомогательного газа.азот 1.6 МПа), чрезмерный негативный фокус (-0.5mm), и неподходящего размера сопла (φ2.0После оптимизации процент брака снизился до 1.8%скорость резки выросло на 55% в 1.7 м/минПотребление азота снизилось на 18%. Качество окончательной поверхности после резки было восстановлено до гладкого, серебристо-белого блеска, и производство было завершено в срок.

Проще говоря, параметры лазерной резки важны для определения качества резки. Они определяют качество обрабатываемого материала. жизнь материала и производительность резки в соответствующем приложении. Параметры можно регулировать при работе с различными материалами и различными конструкциями. Таким образом, параметры машины в конечном итоге определяют, какие материалы она может обрабатывать и до какого уровня. точность и точность.

Давайте перейдем к наиболее важным параметрам, которые определяют качество реза и размер пропила (ширина канавки или щели, образующейся при резке) обрабатываемого материала.

7 важнейших параметров лазерной резки 

Сначала мы обсудим параметры луча которые охватывают свойства луча при работе лазера, такие как тип луча, длина волны, поляризация луча, мощность и интенсивность луча.

Во-вторых, мы углубимся в параметры процесса которые включают скорость резки, фокусное расстояние, фокусное положение относительно поверхности, вспомогательный газ и давление газа. Мы можем настроить параметры процесса для достижения желаемого качества резки.

1. Длина волны лазера

В трех типах лазерной резки — CO2, кристаллическом и волоконном лазерах — используются разные базовые материалы для производства лазеров с разными длинами волн.

Каждый материал поглощает и отражает различные Длины волн, поэтому выбор подходящего лазера для вашей заготовки — это первый важный шаг.

Лазерная резка CO2: В CO2 лазерный резакЭлектричество пропускают через газовую камеру, наполненную углекислым газом, гелием, водородом и азотом. Зеркало на конце этой трубки фокусирует лазерные лучи в одну точку. CO2-лазеры попадают в «инфракрасную» или невидимую область спектра длин волн (0.6 мкм).

При комнатной температуре длинные инфракрасные волны, такие как лазеры CO2, отражаются от блестящих поверхностей алюминия, золота, серебра и меди. В то время как сталь может поглощать до 10% энергии лазера. CO2-лазерная резка не подходит для резки отражающих и проводящих поверхностей, но идеально подходит для изоляционных материалов, таких как дерево, бумага и пластик.

Лазерная резка кристаллов: Неодим-иттрий-алюминиевый гранат (Nd: ИАГЛазерные лучи находятся в коротковолновой области инфракрасного излучения.1.06μm), которые лучше поглощают отражающие металлы. Мощные Nd:YAG-лазеры могут резать металлические и неметаллические поверхности, а в некоторых случаях даже обрабатывать керамику.

Важно понимать и то, и другое. CO2 лазеры и Nd: YAG-лазеры При высоких мощностях можно преодолеть отражательную способность и обрабатывать более широкий спектр материалов. Этого также можно достичь путем изменения внешних параметров, таких как нагрев разрезаемого материала.

Волоконный лазер для резки: Волоконные лазеры происходят из кварцевого стекла и редкоземельных металлов. С длиной волны 1.064μmВолоконные лазеры имеют гораздо более высокую мощность луча и узкий фокусный диаметр, что во многих отношениях превосходит лучи CO2 и кристаллические лучи. А волоконно-лазерная резка универсален и может работать с металлами, неметаллами, стеклом и другими изоляционными материалами. Также есть решения для светоотражающие металлы.

2. Мощность и интенсивность лазера

мощность лазера и интенсивность лазера часто используются вместе, а иногда и взаимозаменяемо, но они означают разные вещи.

Количество энергии, излучаемой в секунду, называется мощностью лазера. При этом интенсивность лазера — это мощность, деленная на единицу площади материала. Не путайте мощный луч с лучом высокой интенсивности. Интенсивность зависит от ширины фокуса.чем уже лазерный луч, тем выше интенсивность лазера.

Лазерные лучи малой мощности отражаются от поверхностей металлов. Для более толстых материалов вам нужны мощные лучи, которые могут проникать глубже и быстрее в материал.

Высокоинтенсивный лазерный луч, направленный точно в узкую, сфокусированную область, идеально подходит для получения высококачественная кромка среза и малая ширина пропилаКроме того, лазер высокой интенсивности быстро нагревает небольшую область. уменьшает образование заусенцев, и повышает скорость резки, практически не оставляя времени для плавления материала по краям и образования окалины (остаточного повторно затвердевшего металла, который не полностью удаляется из пропила).  

Как и лучи высокой мощности, лучи высокой интенсивности могут резать более толстые материалы более эффективно, чем лучи низкой интенсивности.

Следует отметить, что мощность и интенсивность пучка должны быть оптимизированы в соответствии с температурой плавления. толщина обрабатываемого материалаНапример, очень высокая мощность луча может привести к повышенное тепловыделение по краям разреза и, следовательно, большей ширины пропила.

3. Поляризация луча.

Коэффициент отражения лазерного света на расплавленной поверхности разрезанного материала зависит от поляризация луча, которая представляет собой ориентацию электрического поля относительно направления распространения.

В зависимости от ориентации поля существует плоская поляризация, круговая, эллиптическая и случайная поляризация. Каждая из них... поглощенный и отражено по-разному поверхность. Круговая поляризация обеспечивает равномерную ширину пропила, в отличие от эллиптической или линейной поляризации, которая приводит к изменению угла наклона пропила.   

Поляризация луча влияет на качество пропила в зависимости от... поляризационная поверхность и направление резкиВы можете лучше это понять из рисунка ниже. Мы получаем меньшая ширина пропила Когда резка выполняется в направлении поляризации (а), по сравнению с резкой под углом 90 градусов к поляризации (с).

4. Фокусное положение относительно поверхности заготовки.

настройка фокуса (также называемое смещением по оси Z) позволяет максимально эффективно использовать мощность лазера для резки материала. Если фокусное расстояние слишком мало или слишком велико, это не сможет эффективно разрезать материал из-за снижение плотности энергииА если луч не в фокусе, он ничего не сможет прорезать.

В идеале точка фокусировки должна находиться в центре толщины материала, чтобы лазер не формировал полосу пропускания. скошенный край и неровно обрезать заготовку сверху внизОднако в других областях применения, например, при лазерной гравировке, может потребоваться увеличить или уменьшить положение фокуса.

Фокусное расстояние определяется в соответствии с толщина материалаКороткое фокусное расстояние для тонкой заготовки (меньше 4mmЭффективно разрезает материал равномерно. Для более толстых материалов требуется большее фокусное расстояние и большая глубина резкости, чтобы обеспечить глубокое проникновение в материал и ровный срез.

Более короткое фокусное расстояние приводит к меньшему размеру пятна и фокусной глубине. А большее фокусное расстояние означает немного больший размер пятна и большую фокусную глубину. Но сегодня новые технологии позволяют нам сохранять размер пятна небольшим, одновременно увеличивая фокусное расстояние.

Как правило, фокусное положение должно оставаться постоянным на протяжении всей обработки материала.

Положение фокуса также зависит от формы лазерного луча, режима его генерации, загрязнения линзы и температуры охлаждающей воды. Все эти параметры определить качество конечного отрезанного изделия.

5. Скорость лазерной резки

скорость резания Это еще один важный параметр лазера, который оптимизируется в зависимости от толщины обрабатываемой детали.

Скорость резки связана с потери энергии во время процесса. Быстрее скорость Это означает меньшие потери энергии и более эффективную работу. Медленная скорость Это приводит к большим потерям энергии и, как следствие, к неэффективности процедуры.

См. понять ниже, чтобы лучше понять, как скорость резания меняется в зависимости от толщина материала.

Низкая скорость резки приводит к окалина и сжигание материала, В результате чего большая зона теплового воздействия (ЗТВ)В свою очередь, высокая скорость резки может привести к образованию полос на режущей кромке. Для обработки конкретного материала лучше всего найти идеальный баланс между скоростью резки и мощностью лазера.

6. Вспомогательные газы и давление газа.

вспомогательный газЛазерная резка играет решающую роль в удалении шлака из пропила и существенно влияет на качество резки. Скорость резки, качество кромки и срок службы лазерной линзыКак правило, скорость резки прямо пропорциональна мощности лазера; более высокая мощность лазера дает результаты in более высокие скорости резки, и наоборот.

Основная цель вспомогательного газа — удаление расплавленный металл с краев и защитить оптические компоненты для предотвращения любых повреждений в процессе обработки. Газ также охлаждает материал, предотвращая образование более обширной зоны термического воздействия.

Азот, аргон, сжатый воздух и кислород являются наиболее распространенными источниками кислорода.распространенные типы вспомогательных газовКаждый тип имеет свои преимущества, недостатки и области применения. Выбор газа и давления в конечном итоге определяет качество режущих кромок.

Азот (инертный) Газ обычно используется при обработке нержавеющей стали, алюминиевых и никелевых сплавов, а также высоколегированной стали. Азот под более высоким давлением обеспечивает дополнительную механическую поддержку для удаления остаточного расплавленного материала с поверхности.  

Кислород — это активный газ, который запускает процесс... экзотермическая реакция и помогает резать более толстые материалы. Кислородная резка образует оксидный слой в низкоуглеродистой и низкоуглеродистой стали, что одновременно полезно и вредно для заготовки. Полезно в том смысле, что оксиды...увеличить скорость поглощения и быстрее расплавить материалЭто способствует увеличению скорости резки. Но в то же время это плохо, поскольку оксидные слои создают дефекты и влияют на последующую обработку материала.

Хотите узнать о выборе азота или кислорода? Прочтите наш пост.

Сжатый воздух является самым дешевым из всех вспомогательных газов, но его использование ограничено.  

7. Диаметр сопла и расстояние зазора

сопло подает вспомогательный газ и расположен соосно с лазерный лучОн отвечает за подачу вспомогательного газа в зону резки и стабилизацию давления на поверхности. минимизировать разбрызгивание расплавленного металлаДиаметр сопла является важным параметром, который необходимо выбирать в зависимости от типа и толщины материала.

Расстояние зазора — это расстояние между соплом и заготовкой. От него зависит характер потока газа и, в конечном итоге, качество реза. Большие расстояния часто приводят к сильной турбулентности и перепадам давления. Рекомендуется соблюдать дистанцию не более 1мм. Кроме того, расстояние должно быть меньше диаметра сопла.

Несоосность сопла может привести к нежелательным дефектам, порезам и ожогам. окалина это может сказаться на качестве резки. Крайне важно, чтобы диаметр сопла полностью совпадал с лазерным лучом, чтобы избежать направленного потока газа по поверхности материала.

Качество лазерной резки зависит от системного баланса. основные параметры такие параметры, как мощность, фокусировка, скорость, газ и сопло. длина волны лазера определяет базовая скорость поглощения, что требует адаптации к материалу посредством других параметров. Потребности в электроэнергии точное соответствие чтобы избежать шероховатой поверхности среза; положение фокуса крайне важно: негативный фокус (от -0.1 до -0.5 ммподходит для резки нержавеющей стали азотом, при этом положительный фокус (от +0.2 до +1 мм) используется для кислородной резки углеродистой стали.

Скорость резания должна быть согласована со скоростью потока газа для контроля подводимой тепловой энергии и предотвращения образования шлака. Для вспомогательных газов, таких как те, которые используются для резки нержавеющей стали, требуется азот под высоким давлением, а также необходимо учитывать диаметр сопла, соосность и высоту. коллективно обеспечивают стабильный поток воздуха и качество резкиЭти параметры взаимосвязаны и совместно определяют эффективность резки и закончил качество продукции.

Как задаются параметры на станке лазерной резки?

Многие современные станки для лазерной резки имеют предустановленные параметры для различных материалов в программной базе данных. Эти предопределенные значения параметров являются Проверенный и проверенный Компания может внедрить это автоматически. Это может снизить вашу рабочую нагрузку и упростить обработку данных. Однако, если вам это необходимо незначительные измененияВы можете вручную редактировать и вводить параметры резки в программное обеспечение, управляющее станком лазерной резки.

Если вам нужно установить параметры с нуля, общее правило — начать с высокая скорость и малая мощность для гравировки и резки материала. В процессе работы программное обеспечение может... изменить параметры Для достижения наилучшего результата вы можете изменять параметры во время раскроя тестового образца, чтобы получить идеально ровный край без заусенцев.

оператор должен быть обучен для решения любых сложностей в процессе. Например, он должен знать последствия увеличение или уменьшение скорости резки, давление газа и мощность лазераВзаимосвязь между тем, как параметры лазера взаимодействуют с материалом, имеет первостепенное значение.

Вот пример: когда оператор увидел заусенцы на нержавеющей стали, он ошибочно снизил скорость резки и попытался отрегулировать газ, Это вызвало накопление теплаи расплавленный металл затвердел до того, как газ успел эффективно отвести, что привело к еще большему образованию конденсата. более крупные заусенцы или шлак.

Если при резке нержавеющей стали из-за снижения скорости резания образуются заусенцы, то основная причина заключается в том, что накопленное тепло приводит к затвердению расплавленного шлака. Правильное решение это означает одновременное увеличение скорости и давления (азот ≥ 2 МПа), при одновременном снижении образования кокса. (например, регулировка до -0.2 мм)), используя сопло большего диаметра (например, φ3), а также калибровка соосности. Ключевым моментом является баланс скорости и продувки газом; своевременное удаление расплавленного металла имеет важное значение для получения результата. гладкая поверхность среза.

Параметры	Нержавеющая сталь	Нержавеющая сталь	алюминий	алюминий
Толщина (мм)	10	10	5	10
Тип газа	O2	N2	N2	N2
Мощность (кВт)	5	5	5	5
Скорость резки (мм / мин)	680	1200	7000	2400
Давление газа	10.5	12	15	15
Фокусное (мм)	-3	-7.2	-1.1	-2.4
Противостояние (мм)	0.6	0.6	0.6	0.6
Диаметр сопла (мм)	2.5	3	2.5	3
Частота (Гц)	5000	5000	5000	5000

Часто задаваемые вопросы

В1: Какие наиболее распространенные ошибки допускаются при выборе станка для лазерной резки и настройке параметров?

Слепое использование высокой мощности, выбор неправильного вспомогательного газа, использование одинаковых параметров для всех материалов, сосредоточение внимания только на цене оборудования и игнорирование этапа проверки пробной резки.

В2: Как определить, являются ли параметры лазерной резки оптимальными?

Критерии можно обобщить как «три главных преимущества и одно главное»: высокое качество резки, высокая точность, высокая скорость и узкий пропил.

В3: Нужно ли корректировать параметры лазерной резки со временем?

Да, параметры необходимо динамически оптимизировать в соответствии с изменениями оборудования и окружающей среды для поддержания оптимальных результатов.

В4: Какие услуги и поддержку по параметрам предоставляет компания Baison Laser?

Мы предоставляем комплексные услуги поддержки, включая удаленную диагностику и оптимизацию, постоянное обновление процессов и разработку приложений на экспертном уровне.

Заключение

Лазерная резка, как передовая технология обработки, в значительной степени зависит от глубокого понимания оборудования и его параметров для достижения оптимальной производительности. Ключевые параметры, такие как... мощностью и скорость существенно влияют на ширину пропила, в то время как такие факторы, как газ иметь относительно меньшее воздействиеПеред резкой необходимо оптимизировать параметры, чтобы минимизировать дефекты, такие как полосы и шлак, и тем самым обеспечить конечное качество заготовки.

Baison Laser предлагает лучшие решения для лазерной резки 

Байсон Станки лазерной резки сократят ваше рабочее время и удвоят прибыль. Вы можете с минимальными усилиями настраивать параметры станка или выбирать предварительно заданные параметры из базы данных. Заказывая продукцию у Baison, вы получаете бесплатную поддержку от начала до конца и лучшие цены на рынке.  

Наша команда экспертов всегда готова помочь и находится всего в одном звонке. Свяжитесь с нами сейчас и получите бесплатная консультация и оценка заявки от наших специалистов. Мы рады услышать ваши проблемы и специализируемся на поиске наилучшего решения в кратчайшие сроки.