Laserskurður er tækni sem notar leysir til að gufa upp efni, sem leiðir til skerðingar.Þó að það sé venjulega notað fyrir iðnaðarframleiðslu, er það nú notað af skólum, litlum fyrirtækjum, arkitektúr og áhugafólki.Laserskurður virkar með því að beina afköstum leysis með miklum krafti oftast í gegnum ljósfræði.Laserljósfræðin og CNC (tölvatölustjórnun) eru notuð til að beina leysigeislanum að efninu.Auglýsing leysir til að skera efni notar hreyfistýringarkerfi til að fylgja CNC eða G-kóða mynstrsins sem á að skera á efnið.Fókusi leysigeislanum er beint að efninu sem síðan annað hvort bráðnar, brennur, gufar í burtu eða blásið í burtu með gasstraumi[1] sem skilur eftir brún með hágæða yfirborðsáferð
Saga
Árið 1965 var fyrsta framleiðslu leysirskurðarvélin notuð til að bora göt í demantamót.Þessi vél var gerð af Western Electric Engineering Research Center.[3]Árið 1967 voru Bretar brautryðjendur með leysistýrðri súrefnisþotuskurði fyrir málma.[4]Snemma á áttunda áratugnum var þessi tækni tekin í framleiðslu til að skera títan til notkunar í geimferðum.Á sama tíma voru CO2 leysir aðlagaðir til að skera ekki málma, svo sem textíl, vegna þess að á þeim tíma voru CO2 leysir ekki nógu öflugir til að sigrast á hitaleiðni málma.[5]
Ferli
Iðnaðar laserskurður á stáli með skurðleiðbeiningum forritaðar í gegnum CNC tengi
Lasergeisli er almennt fókusaður með því að nota hágæða linsu á vinnusvæðinu.Gæði geislans hafa bein áhrif á fókusblettistærðina.Þrengsti hluti fókusgeislans er almennt minni en 0,0125 tommur (0,32 mm) í þvermál.Það fer eftir efnisþykkt, skurðarbreiddir allt að 0,004 tommur (0,10 mm) eru mögulegar.[6]Til þess að hægt sé að byrja að klippa annars staðar frá en brún er göt fyrir hvern skurð.Gat felur venjulega í sér kraftmikinn púlsgeisla sem gerir gat á efnið hægt og rólega og tekur til dæmis um 5–15 sekúndur fyrir 0,5 tommu þykkt (13 mm) ryðfríu stáli.
Samhliða geislar samhangandi ljóss frá leysigjafanum falla oft á bilinu 0,06–0,08 tommur (1,5–2,0 mm) í þvermál.Þessi geisli er venjulega fókusaður og styrktur með linsu eða spegli í mjög lítinn blett sem er um það bil 0,001 tommur (0,025 mm) til að búa til mjög sterkan leysigeisla.Til þess að ná sem sléttasta frágangi meðan á útlínuskurði stendur verður að snúa stefnu geislaskautunarinnar þegar hún fer um jaðar útlínulaga vinnustykkis.Fyrir málmskurð er brennivídd venjulega 1,5–3 tommur (38–76 mm).[7]
Kostir leysisskurðar umfram vélrænan skurð eru meðal annars auðveldari vinnuhald og minni mengun vinnuhlutans (þar sem það er engin skurðbrún sem getur mengast af efninu eða mengað efnið).Nákvæmni gæti verið betri þar sem leysigeislinn slitnar ekki á meðan á ferlinu stendur.Einnig eru minni líkur á að efnið sem verið er að skera skekkist þar sem leysikerfi hafa lítið hitaáhrifasvæði.[8]Sumt efni er líka mjög erfitt eða ómögulegt að skera með hefðbundnari hætti.
Laserskurður fyrir málma hefur þá kosti umfram plasmaskurð að vera nákvæmari[9] og nota minni orku við að skera málmplötur;þó, flestir iðnaðar leysir geta ekki skorið í gegnum meiri málmþykkt sem plasma getur.Nýrri leysirvélar sem starfa með meiri krafti (6.000 vött, öfugt við 1500 vötta einkunnir leysiskurðarvéla snemma) nálgast plasmavélar í getu sinni til að skera í gegnum þykk efni, en fjármagnskostnaður slíkra véla er mun hærri en plasmavélar. skurðarvélar sem geta skorið þykk efni eins og stálplötu.[10]
Tegundir
4000 watta CO2 leysiskeri
Það eru þrjár megingerðir leysis sem notaðar eru við leysiskurð.CO2 leysirinn er hentugur til að klippa, bora og grafa.Neodymium (Nd) og neodymium yttrium-aluminium-granat (Nd:YAG) leysir eru eins í stíl og eru aðeins mismunandi í notkun.Nd er notað fyrir leiðinlegt og þar sem mikil orka en lítil endurtekning er krafist.Nd:YAG leysirinn er notaður þar sem þörf er á mjög miklum krafti og til leiðinda og leturgröfturs.Hægt er að nota bæði CO2 og Nd/Nd:YAG leysira til suðu.[11]
CO2 leysir eru almennt „dældir“ með því að leiða straum í gegnum gasblönduna (DC-spennt) eða nota útvarpsbylgjur (RF-spennt).RF aðferðin er nýrri og hefur orðið vinsælli.Þar sem DC hönnun krefst rafskauta inni í holrúminu, geta þeir lent í rafskautseyðingu og húðun rafskautsefnis á glervöru og ljósfræði.Þar sem RF resonators eru með ytri rafskaut eru þeir ekki viðkvæmir fyrir þessum vandamálum.CO2 leysir eru notaðir til iðnaðarskurðar á mörgum efnum, þar á meðal títan, ryðfríu stáli, mildu stáli, ál, plasti, tré, verkfræðilegum viði, vaxi, dúkum og pappír.YAG leysir eru fyrst og fremst notaðir til að klippa og rita málma og keramik.[12]
Til viðbótar við aflgjafann getur tegund gasflæðis einnig haft áhrif á frammistöðu.Algengar afbrigði af CO2 leysigeislum eru hratt ásflæði, hægt ásflæði, þverflæði og hella.Í hröðum axial flæðisresonator er blöndu koltvísýrings, helíums og köfnunarefnis dreift á miklum hraða með hverfli eða blásara.Þverflæðisleysir dreifa gasblöndunni með lægri hraða, sem krefst einfaldari blásara.Hellu- eða dreifingarkældir resonators eru með kyrrstætt gassvið sem krefst hvorrar þrýstings eða glervöru, sem leiðir til sparnaðar á túrbínum og glervöru sem þarf að skipta um.
Laserrafallinn og ytri ljósfræðin (þar á meðal fókuslinsan) þurfa kælingu.Það fer eftir kerfisstærð og uppsetningu, úrgangshiti getur verið fluttur með kælivökva eða beint í loftið.Vatn er almennt notaður kælivökvi, venjulega dreift í gegnum kæli- eða hitaflutningskerfi.
laser microjet er vatnsstýrður leysir þar sem púlsandi leysigeisli er tengdur í lágþrýstivatnsþota.Þetta er notað til að framkvæma leysiskurðaraðgerðir meðan vatnsstrókurinn er notaður til að leiða leysigeislann, svipað og ljósleiðara, í gegnum heildar innri endurspeglun.Kostirnir við þetta eru að vatnið fjarlægir líka rusl og kælir efnið.Aðrir kostir umfram hefðbundna „þurra“ leysisskurð eru hár skurðarhraði, samhliða skurður og allsherjarskurður.[13]
Trefjaleysir eru tegund af leysi í fast ástandi sem er í örum vexti innan málmskurðariðnaðarins.Ólíkt CO2, notar trefjatæknin fastan ávinningsmiðil, öfugt við gas eða vökva.„Fræleysirinn“ framleiðir leysigeislann og er síðan magnaður upp í glertrefjum.Með aðeins 1064 nanómetra bylgjulengd framleiðir trefjaleysir afar litla blettstærð (allt að 100 sinnum minni miðað við CO2) sem gerir það tilvalið til að klippa hugsandi málmefni.Þetta er einn af helstu kostum trefja samanborið við CO2.[14]
Kostir trefjaleysisskera eru: -
Fljótur afgreiðslutími.
Minni orkunotkun og reikningar – vegna meiri skilvirkni.
Meiri áreiðanleiki og afköst - engin ljósfræði til að stilla eða stilla og engin lampa til að skipta út.
Lágmarks viðhald.
Hæfni til að vinna mjög hugsandi efni eins og kopar og kopar
Meiri framleiðni – lægri rekstrarkostnaður veitir meiri arðsemi af fjárfestingu þinni.[15]
Aðferðir
Það eru margar mismunandi aðferðir við að klippa með leysi, með mismunandi gerðum sem notaðar eru til að skera mismunandi efni.Sumar aðferðirnar eru uppgufun, bráðnun og blástur, bræðslublástur og bruni, sprungur í hitauppstreymi, rispur, kaldskurður og brennandi stöðugur leysiskurður.
Gufuskurður
Í uppgufunarskurði hitar fókusgeislinn yfirborð efnisins að blossapunkti og myndar skráargat.Skráargatið leiðir til skyndilegrar aukningar á gleypni sem dýpkar holuna fljótt.Þegar gatið dýpkar og efnið sýður, eyðir gufa sem myndast bræddu veggina sem fjúka út og stækkar gatið enn frekar.Óbráðnandi efni eins og tré, kolefni og hitaþolið plast eru venjulega skorin með þessari aðferð.
Bræðið og blásið
Bræðslu- og blásturs- eða samrunaskurður notar háþrýstigas til að blása bráðnu efni frá skurðarsvæðinu, sem dregur verulega úr orkuþörfinni.Fyrst er efnið hitað að bræðslumarki og síðan blæs gasþotur bráðnu efninu út úr skurðinum og forðast þarf að hækka hitastig efnisins frekar.Efni sem skorið er með þessu ferli eru venjulega málmar.
Hitaspennusprunga
Brothætt efni eru sérstaklega viðkvæm fyrir hitabrotum, eiginleika sem nýtast í hitauppstreymissprungum.Geisli beinist að yfirborðinu sem veldur staðbundinni upphitun og varmaþenslu.Þetta leiðir til sprungu sem síðan er hægt að stýra með því að færa geislann.Hægt er að færa sprunguna í röð m/s.Það er venjulega notað til að skera gler.
Stealth teningur af sílikondiskum
Nánari upplýsingar: Wafl hæninga
Aðskilnaður örrafrænna flísa eins og þeir eru útbúnir í hálfleiðarabúnaði úr kísilskífum má framkvæma með svokölluðu stealth dicing ferli, sem starfar með púlsuðum Nd:YAG leysi, en bylgjulengdin (1064 nm) er vel aðlöguð rafeindabúnaðinum. bandbil kísils (1,11 eV eða 1117 nm).
Hvarfandi skurður
Einnig kallað „brennandi stöðugt leysigasskurður“, „logaskurður“.Hvarfandi skurður er eins og súrefniskyndillskurður en með leysigeisla sem íkveikjugjafa.Aðallega notað til að skera kolefnisstál í þykktum yfir 1 mm.Þetta ferli er hægt að nota til að skera mjög þykkar stálplötur með tiltölulega litlum laserafli.
Vikmörk og yfirborðsfrágangur
Laser skeri hafa staðsetningarnákvæmni upp á 10 míkrómetra og endurtekningarnákvæmni upp á 5 míkrómetra.[Tilvísun þarf]
Venjulegur grófleiki Rz eykst með þykkt blaðsins, en minnkar með laserafli og skurðarhraða.Þegar skorið er á lágkolefnisstál með 800 W leysirafli er staðall grófleiki Rz 10 μm fyrir plötuþykkt 1 mm, 20 μm fyrir 3 mm og 25 μm fyrir 6 mm.
{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542}}{P^{0.528}\cdot V^{0.322}}}}{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542 }}{P^{0.528}\cdot V^{0.322}}}}
Þar sem: {\displaystyle S=}S= stálplötuþykkt í mm;{\displaystyle P=}P= leysirafl í kW (sumir nýir leysirskera hafa 4 kW leysigeislaafl);{\displaystyle V=}V= skurðarhraði í metrum á mínútu.[16]
Þetta ferli er fær um að halda nokkuð nálægt vikmörkum, oft innan við 0,001 tommu (0,025 mm).Rúmfræði hluta og vélrænni styrkleiki vélarinnar hefur mikið að gera með þolgæði.Dæmigerð yfirborðsáferð sem stafar af leysigeislaskurði getur verið á bilinu 125 til 250 míkrótommu (0,003 mm til 0,006 mm).[11]
Stillingar véla
Tvöfalt bretti fljúgandi sjóntækjaleysir
Fljúgandi ljósfræði laserhaus
Það eru almennt þrjár mismunandi stillingar iðnaðar laserskurðarvéla: hreyfanlegt efni, blendingur og fljúgandi ljósfræðikerfi.Þetta vísar til þess hvernig leysigeislinn er færður yfir efnið sem á að skera eða vinna.Fyrir allt þetta eru hreyfiásarnir venjulega merktir X og Y ás.Ef hægt er að stjórna skurðarhausnum er hann merktur sem Z-ásinn.
Efnisleysir á hreyfingu eru með kyrrstæðan skurðhaus og færa efnið undir það.Þessi aðferð veitir stöðuga fjarlægð frá leysirrafallinu að vinnustykkinu og einum stað til að fjarlægja skurðafrennsli.Það krefst færri ljósfræði, en krefst þess að færa vinnustykkið.Þessi stíll vél hefur tilhneigingu til að hafa fæsta ljósgeislasendinguna, en hefur einnig tilhneigingu til að vera hægust.
Hybrid leysir veita borð sem hreyfist um einn ás (venjulega X-ásinn) og færir höfuðið eftir styttri (Y) ásnum.Þetta hefur í för með sér stöðugri lengd geislaafhendingarleiðar en fljúgandi sjóntækjavél og getur leyft einfaldara geislaafhendingarkerfi.Þetta getur leitt til minnkaðs aflmissis í afhendingarkerfinu og meiri afkastagetu á watt en fljúgandi sjóntækjavélar.
Fljúgandi sjóntækjaleysir eru með kyrrstætt borð og skurðarhaus (með leysigeisla) sem færist yfir vinnustykkið í báðum láréttum málunum.Fljúgandi ljósfræðiskerar halda vinnustykkinu kyrrstæðu meðan á vinnslu stendur og þurfa oft ekki efnisklemma.Hreyfanlegur massi er stöðugur, þannig að gangverki hefur ekki áhrif á mismunandi stærð vinnustykkisins.Fljúgandi sjóntækjavélar eru hraðskreiðasta gerð, sem er hagkvæmt þegar skorið er í þynnri vinnustykki.[17]
Fljúgandi sjóntækjavélar verða að nota einhverja aðferð til að taka tillit til breytilegrar geislalengdar frá nærsviði (nálægt resonator) klippingu til fjarsviðs (langt í burtu frá resonator) skurði.Algengar aðferðir til að stjórna þessu fela í sér samruna, aðlögunarljósfræði eða notkun stöðugs geislalengdaráss.
Fimm og sex ása vélar leyfa einnig að klippa mynduð vinnustykki.Þar að auki eru ýmsar aðferðir til að stilla leysigeislanum að mótuðu vinnustykki, viðhalda réttri fókusfjarlægð og stútastöðu osfrv.
Pulsandi
Púls leysir sem veita mikla orku í stuttan tíma eru mjög áhrifaríkar í sumum leysisskurðarferlum, sérstaklega fyrir göt, eða þegar þörf er á mjög litlum götum eða mjög lágum skurðarhraða, þar sem ef stöðugur leysigeisli væri notaður, hitinn gæti náð því marki að bræða allt stykkið sem verið er að skera.
Flestir iðnaðarleysir hafa getu til að púlsa eða skera CW (samfelld bylgja) undir NC (tölustjórnun) forritastýringu.
Tvöfaldur púls leysir nota röð af púlspörum til að bæta efnisflutningshraða og holu gæði.Í meginatriðum fjarlægir fyrsti púlsinn efni af yfirborðinu og sá síðari kemur í veg fyrir að útkastið festist við hlið holunnar eða skerist.[18]
Birtingartími: 16-jún-2022