Laserschneidmaschine Hauptprozess

- Jul 30, 2018-

1. Verdampfungsschneiden.

Während des Laservergasungs-Schneidprozesses steigt die Oberflächentemperatur des Materials so schnell auf die Siedetemperatur an, dass es ausreicht, ein durch Wärmeleitung verursachtes Schmelzen zu vermeiden, so dass ein Teil des Materials zu Dampf verdampft und ein Teil des Materials verwendet wird ein ausstoßendes Material von der Unterseite des Schlitzes. Der Strom bläst weg. In diesem Fall ist eine sehr hohe Laserleistung erforderlich.

Um zu vermeiden, dass der Materialdampf auf die Schlitzwandung kondensiert, darf die Materialstärke den Durchmesser des Laserstrahls nicht überschreiten. Diese Verarbeitung ist daher nur für Anwendungen geeignet, bei denen der Ausschluss von geschmolzenem Material vermieden werden muss. Diese Verarbeitung wird eigentlich nur auf dem kleinen Gebiet der Verwendung von Legierungen auf Eisenbasis verwendet.

Diese Verarbeitung kann nicht für Materialien wie Holz und bestimmte Keramiken verwendet werden, die nicht geschmolzen sind und daher den Materialdampf weniger wahrscheinlich rückkondensieren. Zusätzlich erfordern diese Materialien typischerweise dickere Schnitte. Beim Laservergasungsschneiden hängt der optimale Strahlfokus von der Materialstärke und Strahlqualität ab. Laserleistung und Verdampfungswärme haben nur einen gewissen Einfluss auf die optimale Fokusposition. Bei konstanter Blechdicke ist die maximale Schnittgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Verdampfungstemperatur des Materials. Die erforderliche Laserleistungsdichte ist größer als 108 W / cm2 und hängt vom Material, der Schnitttiefe und der Strahlfokusposition ab. Im Falle einer konstanten Blechdicke wird unter Annahme einer ausreichenden Laserleistung die maximale Schneidgeschwindigkeit durch die Gasstrahlgeschwindigkeit begrenzt.

2. Schmelzschneiden.

Beim Laserschmelzschneiden wird das Werkstück teilweise geschmolzen und das geschmolzene Material wird mittels eines Gasstroms ausgestoßen. Da der Materialtransfer nur in flüssigem Zustand stattfindet, wird dieser Prozess als Laserschmelzschneiden bezeichnet.

Der Laserstrahl wird an ein hochreines inertes Schneidgas angepasst, um zu bewirken, dass das geschmolzene Material den Schlitz verlässt, und das Gas selbst ist nicht am Schneiden beteiligt. Das Laserschmelzschneiden kann zu höheren Schnittgeschwindigkeiten führen als das Vergasungsschneiden. Die zur Vergasung benötigte Energie ist in der Regel höher als die zum Schmelzen des Materials benötigte Energie. Beim Laserschmelzschneiden wird der Laserstrahl nur teilweise absorbiert. Die maximale Schnittgeschwindigkeit erhöht sich mit steigender Laserleistung und nimmt nahezu umgekehrt proportional ab, wenn die Dicke des Blattes zunimmt und die Materialschmelztemperatur ansteigt. Im Falle einer konstanten Laserleistung ist der limitierende Faktor der Luftdruck am Schnittspalt und die Wärmeleitfähigkeit des Materials. Das Laserschmelzschneiden liefert einen oxidativen Schnitt für das Eisenmaterial und Titanmetall. Die Laserleistungsdichte, die zum Schmelzen aber weniger als zur Vergasung führt, liegt zwischen 104 W / cm² und 105 W / cm² für Stahlwerkstoffe.

3. Oxidativer Schmelzschnitt (Laserbrennschneiden).

Beim Schmelzen und Schneiden wird im Allgemeinen ein Inertgas verwendet. Wenn es durch Sauerstoff oder ein anderes reaktives Gas ersetzt wird, wird das Material unter der Bestrahlung mit einem Laserstrahl gezündet, und eine starke chemische Reaktion mit Sauerstoff erzeugt eine weitere Wärmequelle, um das Material weiter zu erwärmen, das als oxidatives Schmelzschneiden bezeichnet wird. .

Aufgrund dieses Effekts ist die mit diesem Verfahren erzielbare Schnittgeschwindigkeit für Baustähle mit gleicher Dicke höher als beim Schmelzschneiden. Auf der anderen Seite kann diese Methode eine schlechtere Schnittqualität haben als der Schmelzschnitt. Tatsächlich erzeugt es breitere Schlitze, eine signifikante Rauheit, eine erhöhte Wärmeeinflusszone und eine schlechtere Kantenqualität. Laser-Brennschneiden ist nicht gut, wenn Präzisionsmodelle und scharfe Ecken bearbeitet werden (es besteht die Gefahr, scharfe Ecken zu verbrennen). Pulslaser können verwendet werden, um thermische Effekte zu begrenzen, und die Leistung des Lasers bestimmt die Schnittgeschwindigkeit. Bei konstanter Laserleistung ist der limitierende Faktor die Sauerstoffzufuhr und die Wärmeleitfähigkeit des Materials.

4. Kontrollbruchschneiden.

Bei spröden Materialien, die leicht durch Hitze beschädigt werden können, wird das gesteuerte Schneiden mit hoher Geschwindigkeit und kontrolliertem Schneiden durch Laserstrahlerhitzung als kontrolliertes Bruchschneiden bezeichnet. Der Hauptinhalt dieses Schneidprozesses besteht darin, dass der Laserstrahl den kleinen Bereich des spröden Materials erwärmt, was einen großen thermischen Gradienten und starke mechanische Verformung in dem Bereich verursacht, was zur Bildung von Rissen in dem Material führt. Solange ein ausgeglichener Heizgradient aufrechterhalten wird, kann der Laserstrahl den Riss in jede gewünschte Richtung lenken.