1. Spezialgerät
Um die durch die Änderung der Vorbrennstrahlgröße verursachte Änderung der Brennfleckgröße zu reduzieren, stellt der Hersteller von Laserschneidsystemen den Benutzern einige spezielle Geräte zur Auswahl:
(1) Kollimator.Hierbei handelt es sich um eine gängige Methode, bei der am Ausgangsende des CO2-Lasers ein Kollimator für die Expansionsbearbeitung angebracht wird.Nach der Aufweitung wird der Strahldurchmesser größer und der Divergenzwinkel kleiner, so dass die Strahlgröße vor Nah- und Fernfokussierung innerhalb des Schneidarbeitsbereichs nahezu gleich ist.
(2) Eine unabhängige untere Achse der beweglichen Linse wird dem Schneidkopf hinzugefügt, der aus zwei unabhängigen Teilen besteht, wobei die Z-Achse den Abstand zwischen der Düse und der Materialoberfläche steuert.Wenn sich der Arbeitstisch der Werkzeugmaschine bewegt oder sich die optische Achse bewegt, bewegt sich gleichzeitig die F-Achse des Strahls vom nahen Ende zum fernen Ende, so dass der Spotdurchmesser im gesamten Bearbeitungsbereich nach der Bearbeitung gleich bleibt Der Strahl ist fokussiert.
(3) Kontrollieren Sie den Wasserdruck der Fokussierlinse (normalerweise ein Fokussiersystem mit Metallreflexion).Wenn die Größe des Strahls vor der Fokussierung kleiner wird und der Durchmesser des Brennflecks größer wird, wird der Wasserdruck automatisch gesteuert, um die Fokusskrümmung zu ändern und den Durchmesser des Brennflecks zu verringern.
(4) Das optische Pfadkompensationssystem in X- und Y-Richtung wird der fliegenden optischen Pfadschneidemaschine hinzugefügt.Das heißt, wenn der optische Weg des distalen Endes des Schneidens zunimmt, wird der optische Kompensationsweg verkürzt;Wenn dagegen der optische Weg in der Nähe des Schneidendes verringert wird, wird der optische Kompensationsweg vergrößert, um die Länge des optischen Wegs konstant zu halten.
2. Schneid- und Perforationstechnik
Bei jeder Art von thermischer Schneidtechnik, mit Ausnahme einiger weniger Fälle, bei denen am Rand der Platte begonnen werden kann, muss im Allgemeinen ein kleines Loch in die Platte gebohrt werden.Zuvor wurde in der Laser-Stanz-Compound-Maschine ein Loch mit einem Stempel gestanzt und dann mit einem Laser aus dem kleinen Loch geschnitten.Bei Laserschneidmaschinen ohne Prägevorrichtung gibt es grundsätzlich zwei Perforationsmethoden:
(1) Sprengbohren: Nachdem das Material mit einem kontinuierlichen Laser bestrahlt wurde, bildet sich in der Mitte eine Grube, und dann wird das geschmolzene Material durch den mit dem Laserstrahl koaxialen Sauerstoffstrom schnell entfernt, um ein Loch zu bilden.Im Allgemeinen hängt die Größe des Lochs von der Plattendicke ab.Der durchschnittliche Durchmesser des Sprenglochs beträgt die Hälfte der Plattendicke.Daher ist der Strahllochdurchmesser der dickeren Platte groß und nicht rund.Es eignet sich nicht für den Einsatz an Teilen mit höheren Anforderungen (z. B. Ölsieb-Nahtrohr), sondern nur an Abfällen.Da beim Perforieren der gleiche Sauerstoffdruck herrscht wie beim Schneiden, kommt es außerdem zu großen Spritzern.
Darüber hinaus erfordert die Pulsperforation auch ein zuverlässigeres Gasweg-Steuerungssystem, um die Umschaltung von Gasart und Gasdruck sowie die Steuerung der Perforationszeit zu realisieren.Bei der Impulsperforation sollte zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen Schnitts auf die Übergangstechnologie von der Impulsperforation bei stillstehendem Werkstück zum kontinuierlichen Schneiden des Werkstücks mit konstanter Geschwindigkeit geachtet werden.Theoretisch können die Schnittbedingungen des Beschleunigungsabschnitts normalerweise geändert werden, wie z. B. Brennweite, Düsenposition, Gasdruck usw., tatsächlich ist es jedoch aufgrund der kurzen Zeit unwahrscheinlich, dass sich die oben genannten Bedingungen ändern.
3. Düsendesign und Luftstromkontrolltechnologie
Beim Laserschneiden von Stahl werden Sauerstoff und ein fokussierter Laserstrahl durch die Düse auf das geschnittene Material geschossen, um einen Luftstromstrahl zu bilden.Die Grundvoraussetzung für den Luftstrom besteht darin, dass der Luftstrom in den Einschnitt groß und die Geschwindigkeit hoch sein sollte, damit eine ausreichende Oxidation dazu führen kann, dass das Einschnittmaterial vollständig eine exotherme Reaktion durchführt.Gleichzeitig ist genügend Impuls vorhanden, um das geschmolzene Material zu versprühen und auszublasen.Daher haben neben der Qualität des Strahls und seiner Steuerung, die sich direkt auf die Schnittqualität auswirken, auch die Gestaltung der Düse und die Steuerung des Luftstroms (z. B. Düsendruck, Position des Werkstücks im Luftstrom usw.) ) sind ebenfalls sehr wichtige Faktoren.Die Düse zum Laserschneiden hat eine einfache Struktur, d. h. ein konisches Loch mit einem kleinen kreisförmigen Loch am Ende.Für den Entwurf werden üblicherweise Experimente und Fehlermethoden verwendet.
Da die Düse im Allgemeinen aus rotem Kupfer besteht und ein kleines Volumen hat, ist sie ein anfälliger Teil und muss häufig ausgetauscht werden, sodass keine hydrodynamischen Berechnungen und Analysen durchgeführt werden.Bei der Verwendung wird das Gas mit einem bestimmten Druck PN (Überdruck PG) von der Seite der Düse eingeleitet, der als Düsendruck bezeichnet wird.Es wird aus dem Düsenaustritt ausgestoßen und erreicht über eine gewisse Distanz die Werkstückoberfläche.Sein Druck wird als Schneiddruck PC bezeichnet und schließlich expandiert das Gas auf den Atmosphärendruck PA.Die Forschungsarbeit zeigt, dass mit der Erhöhung von PN die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt und auch PC zunimmt.
Zur Berechnung kann folgende Formel verwendet werden: v = 8,2d2 (PG + 1) V – Gasdurchfluss L/mind – Düsendurchmesser MMPg – Düsendruck (Überdruck) bar
Für verschiedene Gase gibt es unterschiedliche Druckschwellen.Wenn der Düsendruck diesen Wert überschreitet, ist der Gasstrom eine normale schräge Stoßwelle und die Gasströmungsgeschwindigkeit geht von Unterschall auf Überschall über.Dieser Schwellenwert hängt mit dem Verhältnis von PN und PA und dem Freiheitsgrad (n) der Gasmoleküle zusammen: Beispielsweise ist n = 5 von Sauerstoff und Luft, also beträgt sein Schwellenwert PN = 1bar × (1,2)3,5=1,89bar。 Wann Der Düsendruck ist höher, PN / PA = (1 + 1 / N) 1 + n / 2 (PN; 4 bar), der Luftstrom ist normal, die schräge Stoßdichtung wird zu einem positiven Stoß, der Schneiddruck PC nimmt ab, die Luft Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt ab und es bilden sich Wirbelströme auf der Werkstückoberfläche, was die Rolle des Luftstroms beim Entfernen geschmolzener Materialien schwächt und die Schnittgeschwindigkeit beeinträchtigt.Daher wird die Düse mit konischem Loch und kleinem runden Loch am Ende verwendet, und der Düsendruck von Sauerstoff beträgt oft weniger als 3 bar.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26. Februar 2022
