Découpe laserapplication
Les lasers CO2 à flux axial rapide sont principalement utilisés pour la découpe laser de matériaux métalliques, principalement en raison de leur bonne qualité de faisceau. Bien que la réflectivité de la plupart des métaux aux faisceaux laser CO2 soit assez élevée, la réflectivité de la surface métallique à température ambiante augmente avec l'augmentation de la température et du degré d'oxydation. Une fois la surface métallique endommagée, la réflectivité du métal est proche de 1. Pour la découpe laser du métal, une puissance moyenne plus élevée est nécessaire, et seuls les lasers CO2 haute puissance ont cette condition.
1. Découpe laser de matériaux en acier
1.1 Découpe laser continue CO2 Les principaux paramètres de processus de découpe laser continue CO2 comprennent la puissance du laser, le type et la pression du gaz auxiliaire, la vitesse de coupe, la position focale, la profondeur focale et la hauteur de la buse.
(1) Puissance du laser La puissance du laser a une grande influence sur l'épaisseur de coupe, la vitesse de coupe et la largeur de l'incision. Lorsque les autres paramètres sont constants, la vitesse de découpe diminue avec l’augmentation de l’épaisseur de la plaque de découpe et augmente avec l’augmentation de la puissance du laser. En d’autres termes, plus la puissance du laser est élevée, plus la plaque pouvant être découpée est épaisse, plus la vitesse de découpe est rapide et plus la largeur d’incision est légèrement grande.
(2) Type et pression du gaz auxiliaire Lors de la coupe d'acier à faible teneur en carbone, le CO2 est utilisé comme gaz auxiliaire pour utiliser la chaleur de la réaction de combustion fer-oxygène afin de favoriser le processus de coupe. La vitesse de coupe est élevée et la qualité de l'incision est bonne, en particulier l'incision sans laitier collant peut être obtenue. Lors de la coupe de l’acier inoxydable, du CO2 est utilisé. Les scories adhèrent facilement à la partie inférieure de l’incision. Un mélange de gaz CO2 + N2 ou un flux de gaz à double couche est souvent utilisé. La pression du gaz auxiliaire a un effet significatif sur l'effet de coupe. Une augmentation appropriée de la pression du gaz peut augmenter la vitesse de coupe sans scories collantes en raison de l'augmentation de l'élan du flux de gaz et de l'amélioration de la capacité d'élimination des scories. Cependant, si la pression est trop élevée, la surface coupée devient rugueuse. L'effet de la pression d'oxygène sur la rugosité moyenne de la surface de l'incision est illustré dans la figure ci-dessous.
La pression du corps dépend également de l'épaisseur de la plaque. Lors de la découpe d'acier à faible teneur en carbone avec un laser CO2 de 1 kW, la relation entre la pression d'oxygène et l'épaisseur de la plaque est illustrée dans la figure ci-dessous.
(3) Vitesse de coupe La vitesse de coupe a un impact significatif sur la qualité de coupe. Dans certaines conditions de puissance laser, il existe des valeurs critiques supérieures et inférieures correspondantes pour une bonne vitesse de coupe lors de la coupe d'acier à faible teneur en carbone. Si la vitesse de coupe est supérieure ou inférieure à la valeur critique, des scories se collent. Lorsque la vitesse de coupe est lente, le temps d'action de la chaleur de réaction d'oxydation sur le tranchant est prolongé, la largeur de coupe est augmentée et la surface de coupe devient rugueuse. À mesure que la vitesse de coupe augmente, l’incision devient progressivement plus étroite jusqu’à ce que la largeur de l’incision supérieure soit équivalente au diamètre de la tache. A cette époque, l'incision est légèrement en forme de coin, large en haut et étroite en bas. À mesure que la vitesse de coupe continue d'augmenter, la largeur de l'incision supérieure continue de diminuer, mais la partie inférieure de l'incision devient relativement plus large et prend la forme d'un coin inversé.
(5) Profondeur de mise au point
La profondeur de champ a un certain impact sur la qualité de la surface de coupe et sur la vitesse de coupe. Lors de la découpe de plaques d'acier relativement grandes, un faisceau avec une grande profondeur focale doit être utilisé ; lors de la découpe de plaques minces, un faisceau avec une faible profondeur focale doit être utilisé.
(6)Hauteur de la buse
La hauteur de la buse fait référence à la distance entre la surface d'extrémité de la buse de gaz auxiliaire et la surface supérieure de la pièce. La hauteur de la buse est grande et l'élan du flux d'air auxiliaire éjecté est facile à fluctuer, ce qui affecte la qualité et la vitesse de coupe. Par conséquent, lors de la découpe laser, la hauteur de la buse est généralement minimisée, généralement entre 0,5 et 2,0 mm.
① Aspects laser
un. Augmente la puissance du laser. Le développement de lasers plus puissants constitue un moyen direct et efficace d’augmenter l’épaisseur de découpe.
b. Traitement des impulsions. Les lasers pulsés ont une puissance de crête très élevée et peuvent pénétrer dans des plaques d'acier épaisses. L'application d'une technologie de découpe laser à impulsion à haute fréquence et à largeur d'impulsion étroite peut couper des plaques d'acier épaisses sans augmenter la puissance du laser, et la taille de l'incision est plus petite que celle de la découpe laser continue.
c. Utilisez de nouveaux lasers
②Système optique
un. Système optique adaptatif. La différence avec la découpe laser traditionnelle est qu’il n’est pas nécessaire de placer la mise au point sous la surface de découpe. Lorsque la position de mise au point fluctue de quelques millimètres dans le sens de l'épaisseur de la plaque d'acier, la distance focale dans le système optique adaptatif change avec le déplacement de la position de mise au point. Les changements de longueur focale de haut en bas coïncident avec le mouvement relatif entre le laser et la pièce, provoquant un changement de position de mise au point de haut en bas le long de la profondeur de la pièce. Ce processus de découpe dans lequel la position de mise au point change en fonction des conditions extérieures peut produire des découpes de haute qualité. L’inconvénient de cette méthode est que la profondeur de coupe est limitée, généralement pas supérieure à 30 mm.
b. Technologie de coupe bifocale. Une lentille spéciale est utilisée pour focaliser le faisceau deux fois sur des parties différentes. Comme le montre la figure 4.58, D est le diamètre de la partie centrale de la lentille et est le diamètre de la partie périphérique de la lentille. Le rayon de courbure au centre de la lentille est plus grand que la zone environnante, formant un double foyer. Pendant le processus de coupe, le foyer supérieur est situé sur la surface supérieure de la pièce et le foyer inférieur est situé près de la surface inférieure de la pièce. Cette technologie spéciale de découpe laser à double focalisation présente de nombreux avantages. Pour couper l'acier doux, il peut non seulement maintenir un faisceau laser de haute intensité sur la surface supérieure du métal pour répondre aux conditions requises pour que le matériau s'enflamme, mais également maintenir un faisceau laser de haute intensité près de la surface inférieure du métal. pour répondre aux exigences d'allumage. La nécessité de produire des coupes nettes sur toute la gamme d’épaisseurs de matériaux. Cette technologie élargit la gamme de paramètres permettant d'obtenir des coupes de haute qualité. Par exemple, en utilisant un CO2 de 3 kW. laser, l'épaisseur de coupe conventionnelle ne peut atteindre que 15 ~ 20 mm, tandis que l'épaisseur de coupe utilisant la technologie de coupe à double focalisation peut atteindre 30 ~ 40 mm.
③Buse et débit d'air auxiliaire
Concevoir raisonnablement la buse pour améliorer les caractéristiques du champ d'écoulement d'air. Le diamètre de la paroi interne de la buse supersonique rétrécit d'abord puis se dilate, ce qui peut générer un flux d'air supersonique à la sortie. La pression d’alimentation en air peut être très élevée sans générer d’ondes de choc. Lorsque vous utilisez une buse supersonique pour la découpe laser, la qualité de découpe est également idéale. Étant donné que la pression de coupe de la buse supersonique sur la surface de la pièce est relativement stable, elle est particulièrement adaptée à la découpe laser de tôles d'acier épaisses.
Heure de publication : 18 juillet 2024
