Määratlus
Laserlõikus on termiline lõikemeetod, mille puhul lõigatavat materjali kiiritatakse fokuseeritud suure võimsusega tihedusega laserkiirega, mille tulemusel materjal kuumeneb kiiresti ja jõuab süttimispunkti, seejärel sulab, ablateerib, aurustub ja aurub, moodustades auke. Kiire liikumisel üle materjali kasvavad augud, moodustades kitsamaid pilusid, ja samal ajal puhutakse sulanud materjal kõrgsurvegaasiga minema, et saavutada sujuv ja puhas lõige.
Põhimõte
Laser kasutab kiire tekitamiseks aine ergastust. Sellel kiirel on kõrge temperatuur. Materjaliga kokkupuutel sulab see materjali pinnale kiiresti, moodustades augu. Registreerimispunkti liikumise järgi moodustatakse lõige. Võrreldes traditsioonilise lõikemeetodiga on lõikemeetodil väiksem vahe ja see säästab suurema osa materjalist. Analüüs määratakse aga lõikeefekti järgi. Laseriga lõigatud materjalil on rahuldav lõikeefekt ja kõrge täpsus. Lisaks laseri eelistele on see ka tavapäraste lõikemeetoditega võrreldamatu.
Liigid
Laserlõikus jaguneb nelja kategooriasse: aurustuslõikus, sulatuslõikus, hapnikulõikus, kraapimislõikus ja kontrollitud murdmine.
1. Laser-aurustamise lõikamine
Töödeldava detaili kuumutamiseks suure energiatihedusega laserkiire abil tõuseb temperatuur kiiresti, saavutab materjali keemistemperatuuri väga lühikese aja jooksul ja materjal hakkab aurustuma, moodustades auru. Nende aurude väljutuskiirus on väga suur ja samal ajal aurude väljutamisega tekib materjalis lõige. Materjalide aurustumissoojus on üldiselt väga suur, seega nõuab laseriga aurustamine ja lõikamine palju võimsust ja võimsustihedust.
Aurulõikust kasutatakse enamasti äärmiselt õhukeste metallmaterjalide ja mittemetalliliste materjalide (näiteks paberi, riide, puidu, plasti ja kummi jne) lõikamiseks.
2. Lasersulatuslõikus
Sulatuslõikusel sulatatakse metallmaterjal laserkuumutusega ja seejärel pihustatakse mitteoksüdeerivat gaasi (Ar, He, N jne) läbi kiirega koaksiaalse düüsi ning gaasi tugev rõhk eraldab vedela metalli, moodustades lõike. Lasersulatuslõikus ei pea metalli täielikult aurustama ning vajalik energia on vaid 1/10 aurustuslõikuse energiast.
Sulatuslõikamist kasutatakse enamasti materjalide puhul, mis ei ole kergesti oksüdeeruvad ega aktiivsed metallid, näiteks roostevaba teras, titaan, alumiinium ja nende sulamid.
3. Laser-hapniklõikus
Laser-hapniklõikuse põhimõte sarnaneb oksüatsetüleenlõikusega. See kasutab eelsoojendussoojusallikana laserkiirt ja lõikegaasina aktiivset gaasi, näiteks hapnikku. Ühelt poolt reageerib puhutud gaas lõikemetalliga, põhjustades oksüdatsioonireaktsiooni ja eraldades suures koguses oksüdatsioonisoojust; teiselt poolt puhutakse sula oksiid ja sulam reaktsioonitsoonist välja, moodustades metalli lõike. Kuna lõikeprotsessis tekkiv oksüdatsioonireaktsioon tekitab palju soojust, on laser-hapniklõikuseks vajalik energia vaid 1/2 sulatuslõikamisest ja lõikekiirus on palju suurem kui aurustuslõikamisel ja sulatuslõikamisel. Laser-hapniklõikust kasutatakse enamasti kergesti oksüdeeruvate metallmaterjalide, näiteks süsinikterase, titaanterase ja kuumtöödeldud terase puhul.
4. Lasergraveerimine ja kontrollitud murd
Lasergraveerimisel skaneeritakse hapra materjali pinda suure energiatihedusega laseriga, mille käigus materjali kuumutatakse, et aurustada väike soon, ja seejärel rakendatakse teatud rõhku, mille järel habras materjal praguneb mööda väikest soont. Graveerimiseks kasutatavad laserid on üldiselt Q-lülitusega ja CO2 laserid.
Murdekontrolli all kasutatakse lasergraveerimise teel tekkivat järsku temperatuurijaotust, mis tekitab haprasse materjali lokaalset termilist pinget ja purustab materjali mööda väikest soont.
FUNKTSIOONID
Võrreldes teiste termilise lõikamise meetoditega on laserlõikusel kiire lõikekiirus ja kõrge kvaliteet. Täpsemalt võib kokku võtta järgmiste aspektidega.
1. Hea lõikekvaliteet
Väikese lõikekoha, suure energiatiheduse ja kiire lõikekiiruse tõttu on võimalik saavutada kõrge lõikekvaliteet.
a. Lõike sisselõige on kitsas, pilu mõlemad küljed on pinnaga paralleelsed ja risti ning lõigatud osade mõõtmete täpsus võib ulatuda ±0.05mm.
b. Lõikepind on sile ja puhas, pinna karedus on vaid kümneid mikroneid, ilma mehaanilise töötlemiseta ja osi saab otse kasutada.
c. Pärast materjali laserlõikamist on kuummõjutsooni laius väga väike, materjali jõudlus pilu lähedal on peaaegu muutumatu ja tooriku deformatsioon on väike, lõiketäpsus on kõrge, pilu geomeetria on hea ja pilu ristlõike kuju on pigem korrapärane ristkülik.
2. Kõrge lõiketõhusus
Tänu ülekandefunktsioonidele on laserlõikur tavaliselt varustatud mitme CNC-töölauaga ja kogu lõikeprotsessi saab täielikult CNC-juhtimisega juhtida. Töö ajal on vaja muuta ainult numbrilise juhtimisprogrammi, seda saab rakendada erineva kujuga osade lõikamiseks, nii kahemõõtmeliseks kui ka kolmemõõtmeliseks lõikamiseks.
3. Kiire lõikekiirus
Kasutades laserit võimsusega 1200W lõikama 2mm paks madala süsinikusisaldusega terasplaat, lõikekiirus võib ulatuda 600 cm/min-ni; lõikamine a 5mm Paksu polüpropüleenvaiguga plaadi lõikekiirus võib ulatuda 1200 cm/min-ni. Materjali ei pea lõikamise ajal klambritega kinnitama ega fikseerima, mis säästab mitte ainult tööriistade kinnitusvahendeid, vaid ka laadimise ja mahalaadimise abiaega.
4. Kontaktivaba lõikamine
Lõikepõleti ei puutu kokku töödeldava detailiga ja tööriista kulumist ei toimu. Erineva kujuga detailide töötlemiseks ei ole vaja "tööriista" vahetada, piisab laseri väljundparameetrite muutmisest. Lõikeprotsessil on madal müratase, väike vibratsioon ja see ei tekita saastet.
5. Lõikematerjale on palju erinevaid
Võrreldes oksüatsetüleenlõikuse ja plasmalõikusega on laserlõikamiseks mitut tüüpi materjale, sealhulgas metall, mittemetall, metallipõhised ja mittemetallpõhised komposiitmaterjalid, nahk, puit ja kiud. Kuid erinevate materjalide puhul on nende erinevate termofüüsikaliste omaduste ja laserite neeldumiskiiruse tõttu erinev ka nende kohanemisvõime laserlõikuseks.
Rakendused
Enamikku laserlõikureid juhivad CNC-programmid või need on valmistatud lõikerobotiteks. Täppistöötlusmeetodina saab laseriga lõigata peaaegu kõiki materjale, sealhulgas teha kahemõõtmelist või õhukeste metallplaatide kolmemõõtmelist lõikamist.
Autotööstuses on laialdaselt kasutatud ruumikõverate, näiteks autode katuseakende lõikamise tehnoloogiat. Saksa ettevõte Volkswagen kasutab laserit, mille võimsus on 500W keeruka kujuga kerelehtede ja mitmesuguste kõverate osade lõikamiseks. Lennunduses kasutatakse lasertehnoloogiat spetsiaalsete lennundusmaterjalide, näiteks titaanisulamite, alumiiniumisulamite, niklisulamite, kroomisulamite, roostevaba terase, berülliumoksiidi, komposiitmaterjalide, plastide, keraamika ja kvartsi lõikamiseks. Laseriga lõigatud lennunduse osade hulka kuuluvad mootori leegitoru, titaanisulamist õhukeseinaline korpus, lennuki raam, titaanisulamist nahk, tiiva sõrestik, sabatiiva paneel, helikopteri pearootor, kosmosesüstiku keraamiline soojusisolatsiooniplaat jne.
Laserlõikustehnoloogiat kasutatakse ka mittemetalliliste materjalide töötlemisel. Lisaks suure kõvaduse ja hapruse, näiteks räninitriidi, keraamika, kvartsi jms lõikamisele saab lõigata ja töödelda ka painduvaid materjale, näiteks riiet, paberit, plastplaate, kummi jne. Näiteks rõivaste laserlõikus säästab rõivaesemeid 10–12% ja parandab efektiivsust enam kui 3 korda.
Trends
1. Laserlõikur jätkab ajastut loovat tooterevolutsiooni.
Laserallikas on lõikuri põhikomponent ja ka oluline näitaja, mis määrab laserlõikuri tüübi ja lõikevõime. On ilmselge, et tulevased muutused laserlõikurites toimuvad ka laserallikates. Nagu eespool mainitud, asendatakse ... CO2 laser cutting machine Kiudlaserlõikuriga lõikamine on laserlõikuri sünnist saadik 40 aasta jooksul kõige olulisem tehnoloogiline revolutsioon, mis on toonud tootjatele ja nii uutele kui ka vanadele kasutajatele selles valdkonnas ajastutruu majanduslikku kasu. Seega, kas tulevikus tuleb mõni uus valgusallikas, mis on odavam kui kiudlaserid, millel on parem jõudlus, suurepärasem kiirerežiim, kõrgem elektrooptiline muundamise määr või madalamad üldkulud? Vastus on muidugi jah. Siis küsige, millist laserit? Muidugi on praegu võimatu täpset vastust anda. Teadus ja tehnoloogia mõnikord komistavad, mõnikord tuhandeid kilomeetreid päevas.
2. Suure võimsusega kiudlaser saab laserlõikuse turu peamiseks jõuks.
Tänapäeval on erineva võimsusvahemikuga kiudoptilised lõikemasinad teinud läbi suure arengu. Aga kus on laserlõikurite peamine võimsus tulevikus? Kuigi iga võimsusvahemiku masinatel on oma kasutusala, peavad laserite perekond, mis sai alguse suure võimsusega kiudlaseritena ja vallandas ülemaailmse lasertehnoloogia revolutsiooni, suuremat võimsust, suuremat täpsust ja suuremat lõikevõimet kiudlaserlõikuri üheks oluliseks arengusuunaks. STYLECNC hiljuti käivitas 15KW ülikiire kiud laser lõikamise masin, mis on saavutanud enneolematu läbimurde lõikekiiruse ja lõikepaksuse osas, mis on äratanud tööstuse tähelepanu. Kas see sisaldab laserlõikurite tulevast arengutrendi? Tasub oodata valdkonna eksperte, teadlasi ja kasutajasõpru. Lisaks võime olla kindlad, et lähitulevikus satuvad paljud kodumaised ja välismaised kiudlaserlõikurite tootjad tihedasse turukonkurentsi. Ainult ettevõtted, millel on suurepärane tootekvaliteet, pidev keskendumine teadus- ja arendustegevusse ning peamiste konkurentsivõimeliste tehnoloogiate valdamine, saavad seda teha ja olla võitmatud.
3. Intellekti ajastu on tulekul.
Olgu selleks siis Tööstus 4.0 Saksamaal või intelligentne tootmine Hiinas, tööstusvaldkonnas on neljas tööstusrevolutsioon tulemas. Ülitäpse lahendusena CNC laserlõikepink, laserlõikur hoiab kindlasti ajaga sammu ja liigub tehnoloogiaga kaasas. Laserlõikuri automatiseerimise areng on oluliselt parandanud lehtmetalli töökoja tootmisvõimsust ja automatiseerituse taset.
Tulevikus on sellel alusel alguse saanud laserlõikurite intelligentse tootmise ajastu võrgutehnoloogia, kommunikatsioonitehnoloogia, arvutitarkvara tehnoloogia ja muude valdkondade valdkonnas. On ette näha, et täppislehtmetalli töötlemise vahendina kasutab see paratamatult oma võrgukommunikatsioonivõimalusi, et suhelda tehase lehtmetalli lahtikerimisliini, painutusmasina, CNC-stantspingi, keevitus- (neetimis-) ühendusüksuse, haavelpuhastus- ja katmisliiniga. Muud seadmed, mis on integreeritud ühtsesse tootmisplaani, ülesannete ja hindamiste haldussüsteemi, on muutunud lehtmetalli töökoja juhtimissüsteemi oluliseks osaks. Selle tulemusel muutuvad lasertootjad järk-järgult lehtmetalli valmistamise töövõtjateks.
