La machine de découpe laser est largement utilisée dans les domaines de l'enseignement, de l'armée et de l'industrie en raison de sa qualité de coupe élevée et de son efficacité de coupe élevée. La machine de découpe laser peut couper du métal et du non-métal, et la machine de découpe laser à super énergie de Han est principalement utilisée pour couper des matériaux métalliques, alors quel est le principe de la machine de découpe laser ?
Principe de la machine de découpe laser - introduction
La technologie des machines de découpe laser utilise l'énergie libérée lorsque le faisceau laser frappe la surface de la plaque métallique. La plaque de métal fond et le laitier est emporté par le gaz. Étant donné que la puissance du laser est si concentrée, seule une petite quantité de chaleur est transférée aux autres parties de la plaque métallique, ce qui entraîne peu ou pas de déformation. Les ébauches de forme complexe peuvent être découpées très précisément au laser et les ébauches découpées ne nécessitent pas de traitement supplémentaire.
La source laser utilise généralement un faisceau laser à dioxyde de carbone d'une puissance de travail de 500 à 5000 watts. Ce niveau de puissance est inférieur aux exigences de nombreux radiateurs électriques domestiques. Le faisceau laser est focalisé dans une petite zone à travers une lentille et un réflecteur. La forte concentration d'énergie provoque un échauffement local rapide pour faire fondre la plaque métallique.
L'acier inoxydable de moins de 16 mm peut être coupé par un équipement de découpe laser, et l'acier inoxydable de 8 à 10 mm d'épaisseur peut être coupé en ajoutant de l'oxygène au faisceau laser, mais un mince film d'oxyde se formera sur la surface de coupe après la coupe à l'oxygène. L'épaisseur maximale de coupe peut être augmentée à 16 mm, mais l'erreur de dimension des pièces de coupe est importante.
En tant que technologie laser de haute technologie, depuis sa création, elle développe des produits laser adaptés à diverses industries en fonction de différents besoins sociaux, tels que les imprimantes laser, les machines de beauté laser, les machines de découpe laser CNC de marquage laser, les machines de découpe laser et d'autres produits. . En raison du démarrage tardif de l'industrie nationale du laser, elle a pris du retard par rapport à certains pays développés en matière de recherche et de développement technologiques. À l'heure actuelle, les fabricants nationaux de produits laser produisent des produits laser. Certaines pièces de rechange clés, telles que les tubes laser, les moteurs d'entraînement, les galvanomètres et les lentilles de mise au point, sont toujours importées. Cela a entraîné une augmentation des coûts et alourdi la charge pesant sur les consommateurs.
Ces dernières années, avec les progrès de la technologie laser nationale, la R&D et la production de la machine complète et de certaines pièces se sont progressivement rapprochées des produits avancés étrangers. À certains égards, c'est même mieux que les produits étrangers. En plus des avantages de Jaeger, il domine toujours le marché intérieur. Cependant, en termes de traitement et d'équipement de précision, de stabilité et d'endurance, les produits avancés étrangers ont toujours des avantages absolus.
Principe de la machine de découpe laser - principe.
Dans la machine de découpe laser, le travail principal est le tube laser, il est donc nécessaire que nous comprenions le tube laser.
Nous connaissons tous l'importance des tubes laser dans les équipements laser. Utilisons les tubes laser les plus courants pour en juger. Tube laser CO2.
La composition du tube laser est en verre dur, c'est donc un matériau fragile et cassant. Pour comprendre le tube laser CO2, il faut d'abord comprendre la structure du tube laser. Les lasers à dioxyde de carbone comme celui-ci utilisent une structure de manchon en couches, et la couche la plus interne est un tube à décharge. Cependant, le diamètre du tube à décharge laser CO2 est plus épais que le tube laser lui-même. L'épaisseur du tube à décharge est proportionnelle à la réaction de diffraction provoquée par la taille du point lumineux, et la longueur du tube à décharge est également liée à la puissance de sortie du tube à décharge. L'échelle de l'échantillon.
Pendant le fonctionnement de la machine de découpe laser, le tube laser génère une grande quantité de chaleur, affectant le fonctionnement normal de la machine de découpe. Par conséquent, un refroidisseur d'eau dans une zone spéciale est nécessaire pour refroidir le tube laser afin de garantir que la machine de découpe laser puisse fonctionner normalement à une température constante. Le laser 200W peut utiliser CW-6200 et la capacité de refroidissement est de 5,5 KW. Le laser 650W utilise CW-7800 et la capacité de refroidissement peut atteindre 23KW.
Principe de la machine de découpe laser - caractéristiques de découpe.
Avantages de la découpe laser :.
Avantage 1 - haute efficacité.
En raison des caractéristiques de transmission du laser, la machine de découpe laser est généralement équipée de plusieurs tables de travail à commande numérique, et l'ensemble du processus de découpe peut être entièrement contrôlé numériquement. En cours de fonctionnement, uniquement en modifiant le programme NC, il peut être appliqué à la découpe de pièces de formes différentes, qui peuvent réaliser à la fois une découpe bidimensionnelle et une découpe tridimensionnelle.
Avantage 2 - rapide.
Découpe laser 1200W plaque d'acier à faible teneur en carbone de 2 mm d'épaisseur, vitesse de coupe jusqu'à 600 cm/min. La vitesse de coupe du panneau de résine de polypropylène de 5 mm d'épaisseur peut atteindre 1200 cm/min. Il n'est pas nécessaire de serrer et de fixer le matériau pendant la découpe au laser.
Avantage 3 - bonne qualité de coupe.
1: La fente de découpe au laser est fine et étroite, les deux côtés de la fente sont parallèles et perpendiculaires à la surface de coupe et la précision dimensionnelle de la pièce coupée peut atteindre± 0,05 mm.
2： La surface de coupe est lisse et belle, et la rugosité de surface n'est que de quelques dizaines de microns. Même la découpe au laser peut être utilisée comme dernier processus et les pièces peuvent être directement utilisées sans traitement.
3： Une fois le matériau coupé au laser, la largeur de la zone affectée par la chaleur est très petite et les performances du matériau près de la fente ne sont presque pas affectées, et la déformation de la pièce est faible, la précision de coupe est élevée, la forme géométrique du la fente est bonne et la forme de la section transversale de la fente est relativement lisse. Rectangle régulier. La comparaison des méthodes de découpe laser, de découpe oxyacétylénique et de découpe plasma est présentée dans le tableau 1. Le matériau de coupe est une plaque d'acier à faible teneur en carbone de 6,2 mm d'épaisseur.
Avantage IV - coupe sans contact.
Lors de la découpe au laser, il n'y a pas de contact direct entre la torche de soudage et la pièce à usiner et il n'y a pas d'usure de l'outil. Pour traiter des pièces de formes différentes, il n'est pas nécessaire de changer "l'outil", mais uniquement les paramètres de sortie du laser. Le processus de découpe au laser a un faible bruit, de petites vibrations et une faible pollution.
Avantage 5 - de nombreux matériaux peuvent être coupés.
Par rapport à la découpe oxyacétylénique et à la découpe plasma, la découpe laser comprend de nombreux types de matériaux, notamment des matériaux composites métalliques, non métalliques, à matrice métallique et à matrice non métallique, du cuir, du bois et des fibres, etc.
Principe de la machine de découpe laser - méthode de découpe.
Coupe personnalisée.
Cela signifie que l'élimination de la matière traitée s'effectue principalement par évaporation de la matière.
Pendant le processus de coupe par vaporisation, la température de la surface de la pièce augmente rapidement jusqu'à la température de vaporisation sous l'action du faisceau laser focalisé, et un grand nombre de matériaux se vaporisent, et la vapeur à haute pression formée est pulvérisée vers l'extérieur à une vitesse supersonique. En même temps, un "trou" est formé dans la zone d'action du laser et le faisceau laser est réfléchi plusieurs fois dans le trou, de sorte que l'absorption du matériau par le laser augmente rapidement.
Dans le processus d'injection de vapeur à haute pression à grande vitesse, la masse fondue dans la fente est expulsée de la fente en même temps jusqu'à ce que la pièce soit coupée. La coupe par vaporisation intrinsèque s'effectue principalement par vaporisation du matériau, de sorte que le besoin en densité de puissance est très élevé, qui doit généralement atteindre plus de 108 watts par centimètre carré.
La découpe par vaporisation est une méthode courante de découpe au laser de certains matériaux à faible point d'inflammation (tels que le bois, le carbone et certains plastiques) et de matériaux réfractaires (tels que la céramique). La découpe par vaporisation est également souvent utilisée lors de la découpe de matériaux avec un laser pulsé.
II Coupe par fusion-réaction
Dans la coupe par fusion, si le flux d'air auxiliaire non seulement chasse le matériau fondu dans le joint de coupe, mais peut également réagir avec la pièce pour modifier la chaleur, de manière à ajouter une autre source de chaleur au processus de coupe, une telle coupe est appelée réactive. coupe à l'état fondu. Généralement, le gaz qui peut réagir avec la pièce est de l'oxygène ou un mélange contenant de l'oxygène.
Lorsque la température de surface de la pièce atteint la température du point d'allumage, une forte réaction exothermique de combustion se produit, ce qui peut grandement améliorer la capacité de découpe au laser. Pour l'acier bas carbone et l'acier inoxydable, l'énergie apportée par la réaction exothermique de combustion est de 60 %. Pour les métaux actifs comme le titane, l'énergie apportée par la combustion est d'environ 90 %.
Par conséquent, par rapport à la découpe par vaporisation laser et à la découpe par fusion générale, la découpe par fusion réactive nécessite moins de densité de puissance laser, qui n'est que de 1/20 de celle de la découpe par vaporisation et de 1/2 de celle de la découpe par fusion. Cependant, lors de la fusion et de la découpe réactives, la réaction de combustion interne provoquera des modifications chimiques à la surface du matériau, ce qui affectera les performances de la pièce.
Ⅲ Découpe par fusion
Dans le processus de découpe au laser, si un système de soufflage auxiliaire coaxial au faisceau laser est ajouté, l'élimination des substances fondues dans le processus de découpe ne dépend pas seulement de la vaporisation du matériau lui-même, mais dépend principalement de l'effet de soufflage de haute -accélérer le flux d'air auxiliaire pour souffler en continu les substances fondues loin de la couture de coupe, un tel processus de coupe est appelé coupe par fusion.
Lors du processus de fusion et de découpe, la température de la pièce n'a plus besoin d'être chauffée au-dessus de la température de vaporisation, de sorte que la densité de puissance laser requise peut être considérablement réduite. Selon le rapport de chaleur latente de la fusion et de la vaporisation du matériau, la puissance laser requise pour la fusion et la découpe n'est que de 1/10 de celle de la méthode de découpe par vaporisation.
Ⅳ Traçage au laser
Cette méthode est principalement utilisée pour : les matériaux semi-conducteurs ; Un faisceau laser à haute densité de puissance est utilisé pour tracer une rainure peu profonde sur la surface de la pièce en matériau semi-conducteur. Étant donné que cette rainure affaiblit la force de liaison du matériau semi-conducteur, elle peut être rompue par des méthodes mécaniques ou de vibration. La qualité du traçage au laser est mesurée par la taille des débris de surface et la zone affectée par la chaleur.
Ⅴ Découpe à froid
Il s'agit d'une nouvelle méthode de traitement, qui est proposée avec l'émergence des lasers à excimères de forte puissance dans la bande ultraviolette ces dernières années. Son principe de base : l'énergie des photons ultraviolets est similaire à l'énergie de liaison de nombreux matériaux organiques. Utilisez ces photons à haute énergie pour frapper le lien de liaison des matériaux organiques et le casser. Afin d'atteindre l'objectif de coupe. Cette nouvelle technologie a de larges perspectives d'application, notamment dans l'industrie électronique.
Ⅵ Coupe sous contrainte thermique
Sous le chauffage du faisceau laser, les matériaux fragiles sont susceptibles de générer de fortes contraintes sur leur surface, ce qui peut provoquer une fracture à travers les points de contrainte chauffés par le laser de manière nette et rapide. Un tel processus de découpe est appelé découpe par contrainte thermique au laser. Le mécanisme de la coupe sous contrainte thermique est que le faisceau laser chauffe une certaine zone de matériau fragile pour produire un gradient de température évident.
L'expansion se produira lorsque la température de surface de la pièce est élevée, tandis que la température inférieure de la couche interne de la pièce entravera l'expansion, entraînant une contrainte de traction sur la surface de la pièce et une contrainte d'extrusion radiale sur la couche interne. Lorsque ces deux contraintes dépassent la résistance limite à la rupture de la pièce elle-même. Des fissures apparaîtront sur la pièce. Faire casser la pièce le long de la fissure. La vitesse de coupe sous contrainte thermique est m/s. Cette méthode de coupe convient à la coupe du verre, de la céramique et d'autres matériaux.
Résumé : La machine de découpe laser est une technologie de découpe qui utilise les caractéristiques du laser et la focalisation de la lentille pour concentrer l'énergie afin de faire fondre ou vaporiser la surface du matériau. Il peut obtenir les avantages d'une bonne qualité de coupe, d'une vitesse rapide, de plusieurs matériaux de coupe, d'un rendement élevé, etc.