Pemotongan laseraplikasi
Laser CO2 aliran aksial cepat sebagian besar digunakan untuk pemotongan laser pada bahan logam, terutama karena kualitas sinarnya yang baik. Meskipun reflektifitas sebagian besar logam terhadap sinar laser CO2 cukup tinggi, reflektifitas permukaan logam pada suhu kamar meningkat seiring dengan peningkatan suhu dan bilangan oksidasi. Setelah permukaan logam rusak, reflektifitas logam mendekati 1. Untuk pemotongan laser logam, diperlukan daya rata-rata yang lebih tinggi, dan hanya laser CO2 berdaya tinggi yang memiliki kondisi ini.
1. Pemotongan laser pada bahan baja
1.1 Pemotongan laser kontinyu CO2 Parameter proses utama pemotongan laser kontinyu CO2 meliputi daya laser, jenis dan tekanan gas tambahan, kecepatan potong, posisi fokus, kedalaman fokus, dan tinggi nosel.
(1) Tenaga laser Tenaga laser mempunyai pengaruh yang besar terhadap ketebalan pemotongan, kecepatan pemotongan dan lebar sayatan. Ketika parameter lainnya konstan, kecepatan potong menurun seiring bertambahnya ketebalan pelat pemotongan dan meningkat seiring bertambahnya daya laser. Dengan kata lain, semakin besar daya laser, semakin tebal pelat yang dapat dipotong, semakin cepat kecepatan potongnya, dan semakin besar lebar sayatannya.
(2) Jenis dan tekanan gas tambahan Saat memotong baja karbon rendah, CO2 digunakan sebagai gas tambahan untuk memanfaatkan panas reaksi pembakaran besi-oksigen untuk mendorong proses pemotongan. Kecepatan potongnya tinggi dan kualitas sayatannya bagus, terutama sayatannya bisa diperoleh tanpa terak yang lengket. Saat memotong baja tahan karat, CO2 digunakan. Terak mudah menempel di bagian bawah sayatan. Gas campuran CO2 + N2 atau aliran gas lapisan ganda sering digunakan. Tekanan gas tambahan mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap efek pemotongan. Peningkatan tekanan gas yang tepat dapat meningkatkan kecepatan potong tanpa terak lengket karena peningkatan momentum aliran gas dan peningkatan kapasitas pembuangan terak. Namun jika tekanannya terlalu tinggi, permukaan potongan menjadi kasar. Pengaruh tekanan oksigen terhadap rata-rata kekasaran permukaan sayatan ditunjukkan pada gambar di bawah.
Tekanan tubuh juga tergantung pada ketebalan pelat. Saat memotong baja karbon rendah dengan laser CO2 1kW, hubungan antara tekanan oksigen dan ketebalan pelat ditunjukkan pada gambar di bawah.
(3) Kecepatan potong Kecepatan potong mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kualitas pemotongan. Dalam kondisi daya laser tertentu, terdapat nilai kritis atas dan bawah yang sesuai untuk kecepatan potong yang baik saat memotong baja karbon rendah. Jika kecepatan potong lebih tinggi atau lebih rendah dari nilai kritis, akan terjadi pelekatan terak. Ketika kecepatan potong lambat, waktu aksi panas reaksi oksidasi pada ujung tombak diperpanjang, lebar pemotongan bertambah, dan permukaan pemotongan menjadi kasar. Seiring dengan meningkatnya kecepatan potong, sayatan secara bertahap menjadi lebih sempit hingga lebar sayatan atas setara dengan diameter titik. Pada saat ini, sayatannya agak berbentuk baji, lebar di bagian atas dan menyempit di bagian bawah. Seiring dengan meningkatnya kecepatan potong, lebar sayatan atas semakin mengecil, namun sayatan bagian bawah menjadi relatif lebih lebar dan berbentuk baji terbalik.
(5) Kedalaman fokus
Kedalaman fokus mempunyai pengaruh tertentu terhadap kualitas permukaan pemotongan dan kecepatan pemotongan. Saat memotong pelat baja yang relatif besar, balok dengan kedalaman fokus yang besar harus digunakan; saat memotong pelat tipis, balok dengan kedalaman fokus kecil harus digunakan.
(6) Tinggi nosel
Ketinggian nosel mengacu pada jarak dari permukaan ujung nosel gas tambahan ke permukaan atas benda kerja. Ketinggian nosel besar, dan momentum aliran udara tambahan yang dikeluarkan mudah berfluktuasi, yang mempengaruhi kualitas dan kecepatan pemotongan. Oleh karena itu, saat pemotongan laser, ketinggian nosel umumnya diminimalkan, biasanya 0,5~2,0 mm.
① Aspek laser
A. Meningkatkan kekuatan laser. Mengembangkan laser yang lebih kuat adalah cara langsung dan efektif untuk meningkatkan ketebalan pemotongan.
B. Pemrosesan pulsa. Laser berdenyut memiliki daya puncak yang sangat tinggi dan dapat menembus pelat baja tebal. Menerapkan teknologi pemotongan laser pulsa frekuensi tinggi dan lebar pulsa sempit dapat memotong pelat baja tebal tanpa meningkatkan daya laser, dan ukuran sayatan lebih kecil dibandingkan pemotongan laser kontinu.
C. Gunakan laser baru
②Sistem optik
A. Sistem optik adaptif. Perbedaannya dengan pemotongan laser tradisional adalah tidak perlu menempatkan fokus di bawah permukaan pemotongan. Ketika posisi fokus berfluktuasi ke atas dan ke bawah beberapa milimeter sepanjang arah ketebalan pelat baja, panjang fokus dalam sistem optik adaptif akan berubah seiring dengan pergeseran posisi fokus. Perubahan panjang fokus ke atas dan ke bawah bertepatan dengan gerakan relatif antara laser dan benda kerja, menyebabkan posisi fokus berubah ke atas dan ke bawah sepanjang kedalaman benda kerja. Proses pemotongan di mana posisi fokus berubah mengikuti kondisi eksternal dapat menghasilkan pemotongan berkualitas tinggi. Kerugian dari metode ini adalah kedalaman pemotongannya terbatas, umumnya tidak lebih dari 30mm.
B. Teknologi pemotongan bifokal. Lensa khusus digunakan untuk memfokuskan sinar dua kali pada bagian yang berbeda. Seperti terlihat pada Gambar 4.58, D adalah diameter bagian tengah lensa dan merupakan diameter bagian tepi lensa. Jari-jari kelengkungan bagian tengah lensa lebih besar dari daerah sekitarnya sehingga membentuk fokus ganda. Selama proses pemotongan, fokus atas terletak pada permukaan atas benda kerja, dan fokus bawah terletak di dekat permukaan bawah benda kerja. Teknologi pemotongan laser fokus ganda khusus ini memiliki banyak keunggulan. Untuk memotong baja ringan, tidak hanya dapat mempertahankan sinar laser intensitas tinggi pada permukaan atas logam untuk memenuhi kondisi yang diperlukan agar material dapat menyala, tetapi juga mempertahankan sinar laser intensitas tinggi di dekat permukaan bawah logam. untuk memenuhi persyaratan penyalaan. Kebutuhan untuk menghasilkan potongan yang bersih di seluruh rentang ketebalan material. Teknologi ini memperluas jangkauan parameter untuk mendapatkan potongan berkualitas tinggi. Misalnya menggunakan CO2 3kW. laser, ketebalan pemotongan konvensional hanya bisa mencapai 15~20mm, sedangkan ketebalan pemotongan menggunakan teknologi pemotongan fokus ganda bisa mencapai 30~40mm.
③Nosel dan aliran udara tambahan
Rancang nosel secara wajar untuk meningkatkan karakteristik medan aliran udara. Diameter dinding bagian dalam nosel supersonik mula-mula menyusut dan kemudian mengembang, yang dapat menghasilkan aliran udara supersonik di saluran keluar. Tekanan pasokan udara bisa sangat tinggi tanpa menimbulkan gelombang kejut. Saat menggunakan nosel supersonik untuk pemotongan laser, kualitas pemotongannya juga ideal. Karena tekanan pemotongan nosel supersonik pada permukaan benda kerja relatif stabil, ini sangat cocok untuk pemotongan laser pada pelat baja tebal.
Waktu posting: 18 Juli 2024
