Tall per làser
El tall làser és un procés de tall tèrmic d'alta-precisió i sense-contacte que utilitza un raig làser enfocat per fondre, cremar o vaporitzar material. S'utilitza àmpliament en indústries com l'automoció, aeroespacial, electrònica, maquinària, telecomunicacions, construcció i medicina per la seva precisió, velocitat i versatilitat. Pot tallar tot tipus de metalls com acer al carboni, inoxidable, alumini, coure, llautó i titani, i pot tallar un gruix de metall de 0,1 mm a 25 mm amb una tolerància molt ajustada ± 0,1 mm (alta-precisió), ±0,3 mm (industrial).
Descripció
Els làsers de fibra són coneguts per produir feixos més estrets i poden proporcionar aproximadament el quadruple de la potència efectiva per a la mateixa energia de sortida del làser. Funcionen més ràpid i amb més precisió que els seus homòlegs de CO2. El tall per làser de fibra té uns costos operatius més baixos a causa de l'eficiència elèctrica, però requereixen més gas protector de nitrogen en el procés de tall. Són adequats per a talls d'alta-precisió en materials metàl·lics més prims, materials altament reflectants com l'alumini i l'acer inoxidable. Tot i que, el tallador làser de CO2 pot oferir un feix més ampli i és capaç d'aplicar una potència més gran del dispositiu, i és més adequat per a talls de menor-precisió en plaques més gruixudes. En general, el cost inicial de l'equip làser de CO2 és inferior al làser de fibra, però el cost d'operació normalment és més elevat per unitat de longitud de tall. Fabmann ofereix serveis de tall per làser d'alta qualitat i de fabricació de metalls, que inclouen diferents solucions de tall de metalls, conformació de metalls, soldadura i diferents tractaments de superfícies metàl·liques, com ara recobriment en pols, zincat, galvanització per immersió en calent, sherardització i recobriment dúplex. Fabmann es compromet a oferir un servei excepcional als nostres clients.
Benefici del tall per làser
El tall per làser metàl·lic ha guanyat una popularitat generalitzada en totes les indústries a causa de la seva precisió, eficiència, versatilitat i -eficàcia de costos. Un dels grans avantatges és que pot reduir significativament les despeses d'eines mitjançant l'eliminació de motlles, la minimització de residus de material i la millora de la flexibilitat de producció, i a continuació es mostra una breu llista dels avantatges:
√Elimina els costos de fabricació i manteniment de motlles, sense necessitat d'eines físiques. A diferència de l'estampació o el troquelat, el tall per làser utilitza energia tèrmica sense contacte per processar materials, eliminant la necessitat de motlles personalitzats.
Evita les despeses relacionades-motlles i pot estalviar fàcilment els costos associats amb el disseny, la fabricació del motlle i els costos recurrents de manteniment i reparació.
√Redueix els costos de configuració i canvi, ajust instantani dels paràmetres. Els sistemes làser permeten canviar ràpidament entre tasques modificant la configuració digital (p. ex., potència, velocitat, tipus de gas), evitant els canvis de motlles que consumeixen molt de temps-.
√Versatilitat, una màquina làser pot processar diversos materials (per exemple, acer inoxidable, alumini, coure) i gruixos (1-20 mm) sense reequipament.
√Redueix el malbaratament de material i el processament secundari, i l'amplada de tall estreta (0,1-0,3 mm) optimitza la utilització del material, reduint les taxes de ferralla al voltant d'un 15% de mitjana en comparació amb els mètodes mecànics.
√El tall làser d'alta qualitat, el tall làser és normalment suau, sense rebaves (Ra < 12,5 µm) sovint elimina el post-processament com ara la mòlta o el desbarbat.
√Cost-efectiu per a lots petits, i és compatible amb el desenvolupament de prototips i de baix-volum.
√Ràpids iteracions de disseny i accelera els cicles de desenvolupament de productes.
√Temps de configuració curt, canvi d'hores a minuts.
Característiques del tall làser de diferents materials metàl·lics
Alumini
Gruix: normalment fins a 20 mm amb làsers de fibra-d'alta potència (més o igual a 6 kW), les làmines primes (1-6 mm) aconsegueixen la millor qualitat
Amplada del cordó: 0,1–0,3 mm, influenciada per la reflectivitat del material i el gas d'ajuda (el nitrogen es prefereix per evitar l'oxidació) Tolerància: ±0,05–0,1 mm per a làmines primes; materials més gruixuts (±0,15 mm) a causa de la distorsió tèrmica.
Qualitat de tall, vores llises amb escoria mínima quan s'utilitza nitrogen.
Risc d'oxidació amb ajuda d'oxigen, que requereix un post-processament.
Els làsers de fibra ofereixen pocs avantatges que els converteixen en les opcions de tall de metall preferides per a l'alumini:
√Alta-densitat de potència, concentren la seva energia en un punt molt petit, permetent un tall eficient fins i tot amb materials reflectants com l'alumini.
√La velocitat de tall ràpida, l'alta potència i l'excel·lent qualitat del feix dels làsers de fibra permeten un tall ràpid, augmentant la productivitat.
√Zona afectada-calor minimitzada (HAZ), pot produir menys calor que altres tipus de làser, donant lloc a talls més nets amb menys distorsió tèrmica.
√Versatilitat, pot tallar una àmplia gamma de gruixos i aliatges d'alumini.
Consideracions per al tall per làser d'alumini
Hi ha pocs factors molt crítics implicats en el tall per làser de so en materials d'alumini, i els operadors sempre han de tenir en compte els aspectes següents:
√Opció de gas d'ajuda, sovint es prefereix el nitrogen per tallar l'alumini perquè produeix talls lliures d'òxid-, mentre que l'oxigen s'utilitza sovint per a materials més gruixuts, però pot provocar una vora oxidada. L'inconvenient del nitrogen és el cost.
√Punt d'enfocament, és aconsellable provar la posició d'enfocament en relació a la superfície del material abans que comenci el tall massiu, i un operador experimentat sempre intenta ajustar l'enfocament positiu o negatiu de vegades pot millorar la qualitat del tall.
√La velocitat de tall, per trobar l'equilibri adequat entre la velocitat de tall i la potència és crucial perquè la velocitat baixa pot generar massa calor excessiva, mentre que la velocitat alta pot no aconseguir la penetració total.
√Neteja, l'operador s'assegurarà sempre que les làmines d'alumini estiguin netes i lliures d'olis o contaminants que puguin afectar la qualitat del tall.
√Gestió tèrmica, intervals de refredament-periòdics per evitar l'acumulació de calor que podria provocar la deformació del material.
√Qualitat de la vora, l'operador ha d'ajustar els paràmetres si detecta problemes com la formació d'escòries o la fusió excessiva.
Problemes de qualitat de l'alumini de tall per làser
Hi ha pocs maldecaps al voltant dels materials d'alumini de tall per làser que fan els seus tubs, làmines o plaques, i si podeu entendre aquests obstacles, us pot ajudar a aconseguir resultats òptims alhora que minimitzeu el vostre cost de tall de metall.
√La reflectivitat, és gairebé el repte principal en el tall per làser d'alumini perquè també pot provocar reflexos posteriors que danyin la màquina. L'alumini reflecteix de manera natural una part important del raig làser, cosa que pot reduir l'eficiència del tall i potencialment danyar el sistema làser si no es gestiona correctament. Aquesta reflectivitat requereix l'ús de tipus de làser i nivells de potència específics per garantir un tall efectiu i, per aquest problema, el làser de fibra és una opció molt popular.
√La conductivitat de la calor, la bona conductivitat de la calor fa que el tall per làser sigui bastant difícil perquè el material dissipa ràpidament la calor, cosa que pot dificultar la fusió localitzada necessària per a talls precisos. Per tant, la bona conductivitat tèrmica pot provocar amples de tall més amples i zones potencialment afectades per la calor-al voltant de les vores tallades.
√Capa d'òxid, la fina capa d'òxid formada a les superfícies d'alumini normalment interfereix amb el procés de tall per làser-i té un punt de fusió més alt que el propi alumini, la qual cosa pot provocar inconsistències en la qualitat de tall o requerir energia addicional per penetrar.
√Estructura molecular, la seva estructura molecular mal·leable de vegades pot conduir a una qualitat de vora menys desitjada i, sovint, la vora presenta rebaves o presenta un lleuger efecte de fusió al llarg de les vores tallades, per a alguns projectes exigents es requereix un post-processament.
Acer inoxidable
El làser de fibra té aproximadament un . 40% més d'eficiència energètica que el làser de CO₂, de manera que pot tallar plaques més gruixudes al voltant d'un 30% amb la mateixa potència i, per tant, el làser de fibra és més popular amb el tall de material d'acer inoxidable. L'oxigen pot millorar la capacitat de tall, però genera una capa d'òxid fosc. Per exemple, el làser de fibra de 3000 W pot tallar una placa de 12 mm, mentre que amb l'assistència d'oxigen, pot augmentar el límit a 18 mm. El nitrogen pot reduir significativament la capa d'òxid i, per tant, s'utilitza àmpliament per a plaques gruixudes amb un requisit d'alta qualitat superficial. La qualitat del tall per làser del material d'acer inoxidable depèn principalment de sis paràmetres:
√ Configuració de potència, depenent del gruix i el tipus del material d'acer inoxidable, i és important que el forat de tall làser sigui coaxial amb el centre del broquet. L'opció de potència popular s'indica de la següent manera:
1. Placa fina (1-3 mm), potència 1000-2000W amb protecció de nitrogen per evitar la deformació tèrmica
2. Es recomana una placa mitjana (10-25 mm), una potència de 4000-6000 W i s'utilitza oxigen per reduir els defectes d'escòria
3. Extra thick plate (>50 mm): es requereix 12000 W + potència en combinació amb la tecnologia de perforació múltiple, alhora que es controla l'estabilitat de la pressió del gas per reduir la situació de conicitat.
√ Mida del broquet, determina la forma del flux de gas que entra a la incisió, l'àrea de difusió del gas i el cabal de gas, afectant així l'estabilitat de l'eliminació i el tall de la fosa. El flux d'aire que entra a la incisió és gran, la velocitat és ràpida i la posició de la peça en el flux d'aire és adequada, més forta serà la capacitat de polvorització per eliminar el material fos. Com més gruixut sigui l'acer inoxidable, més gran s'ha d'utilitzar el broquet, més gran serà la configuració de la vàlvula proporcional i més gran serà el cabal, es pot assegurar la pressió i es pot reduir l'efecte de la secció normal. El diàmetre de broquet recomanat per tallar diferents gruixos d'acer inoxidable és el següent:
1. 1mm, φ1,0 mm
2. 2-3mm, φ1,5 mm
3. 3-5mm, φ2,0 mm
4. 5-10mm,φ 3,0 mm +
√ El tipus de gas d'assistència, l'oxigen, el nitrogen i l'aire s'utilitzen normalment per al tall per làser d'acer inoxidable, i cadascun té un impacte diferent en la qualitat del tall. L'oxigen experimentarà una reacció exotèrmica, afegint calor addicional a la superfície de tall que proporciona un tall més suau, però, genera un tall groc. El nitrogen pot evitar que el color original de l'acer inoxidable s'oxidi, i el tall amb nitrogen dóna lloc a una amplada de tall estreta a causa de la manca de la reacció d'oxidació exotèrmica, de manera que es necessiten pressions de nitrogen més altes per expulsar el metall fos del tall inferior. Per tant, el nitrogen és el gas auxiliar preferit per al tall d'acer inoxidable. El gas d'ajuda es dirigeix coaxialment a la peça de treball al costat del raig làser i el seu objectiu principal és expulsar el material fos de la talla i evitar la formació d'escòria.
√ La posició focal, el gruix de la placa diferent i els graus d'acer inoxidable requereixen una posició focal diferent. Abans de tallar, es mesura l'enfocament zero real i la prova i l'anàlisi dels paràmetres del procés de tall es poden dur a terme amb l'enfocament zero com a referència. El desenfocament negatiu és la direcció principal de selecció del procés per al tall d'acer inoxidable. Quan es tallen plaques gruixudes, l'enfocament s'ha de fixar dins de la placa (normalment d'1/3 a 1/4 del gruix de la placa) per optimitzar la distribució d'energia.
√ La configuració de la freqüència, el tall d'alta -freqüència (400-500 Hz) pot reduir els residus d'escòria i millorar la qualitat de tall per a plaques primes i per a peces de treball amb requisits d'alta precisió. Quan es tallen plaques de gruix mitjà (6-10 mm), reduir la freqüència a 200-300 Hz pot millorar la qualitat de tall, si l'ajust a 100 Hz provocarà un error de tall.
√ Cicle de treball, el cicle de treball 53% és el valor crític. Si continueu reduint el cicle de treball, hi haurà rastres de tall incomplet a la superfície inferior, el cicle de treball augmentarà fins al 60% i la secció es tornarà rugosa i en capes. El cicle de treball del pols es refereix a la proporció del temps d'irradiació del feix en cada pols.
Acer al carboni
L'acer al carboni de tall per làser normalment requereix un rang de potència específic, un gruix d'acer i un diàmetre de broquet, i a continuació es mostra una configuració de paràmetres fixos popular escollida per molts fabricants:
√Gruix d'acer: 1,0-3,0 mm 1-2 Kw amb broquet 1,0-1,5 mm
√Gruix d'acer: 3,0-6,0 mm 2-4 Kw amb broquet 1,5-2,0 mm
√Gruix d'acer 6,0-10,0 mm, 4-6 Kw amb broquet 2,0-2,5 mm
√El gruix de l'acer anterior requereix una potència de 6K+ Kw i la mida del broquet sovint és més gran que 2,5 mm.
Consideracions sobre el tall per làser d'acer al carboni
Placa d'acer al carboni de 8 mm
Quan parlem de com determinar els millors paràmetres de procés per al tall per làser, normalment hem de tenir en compte diversos factors clau, com ara la potència del làser, la velocitat de tall, el tipus de gas, la mida del broquet i la pressió. Si s'ajusten correctament aquests paràmetres, es pot optimitzar l'efecte de tall per làser de les plaques d'acer al carboni i es pot millorar l'eficiència de la producció i la qualitat del tall. A més, diferents patrons de tall afectaran la selecció i l'ajust dels paràmetres del procés de tall, que al seu torn afecta la velocitat i la qualitat de tall. L'operador ha d'entendre que els experiments i els paràmetres d'optimització s'han de resoldre abans del tall massiu. Al mateix temps, mitjançant intents i optimització continus, podem acumular experiència gradualment i millorar la precisió i l'eficiència del tall. Després d'una sèrie d'experiments, podem obtenir els paràmetres de procés òptims per a una màquina de tall per làser de fibra de -potència mitjana per tallar acer al carboni de 8 mm de gruix. A continuació, explorarem en profunditat la selecció i els ajustos per tallar amb làser acer al carboni de 8 mm i 3 mm.
√Tipus de làser: làser de fibra
√Velocitat de tall: 13 mm/s
√Potència: 5Kw
√Posició focal:+3.2mm
√Mida del broquet: 2,3 mm
√Gas auxiliar: oxigen
√Pressió del gas a 0,04 MPa.
√Freqüència de perforació: 80 HZ.
Placa d'acer al carboni de 3 mm
√Tipus de làser: làser de fibra
√Velocitat de tall: 70 mm/s
√Potència: 3Kw
√Posició focal:+2mm
√Mida del broquet: 2,3 mm
√Gas auxiliar: oxigen
√Pressió del gas a 0,35 MPa.
√Freqüència de perforació: 300 HZ.
En aplicacions industrials, l'amplada del tall del làser de CO2 és generalment d'uns 0,2 a 0,3 mm, que és especialment adequat per tallar plaques mitjanes i gruixudes, i també depèn del tipus de tall per làser i del gruix del material d'acer. L'ajuda d'oxigen amplia l'amplada del tall però augmenta la velocitat, i el tall amb làser de nitrogen tindrà vores netes i lliures d'escòries-, mentre que l'ajuda d'oxigen genera rebaves que requereixen mòlta secundària.
Coure i llautó
L'alta reflectivitat, conductivitat i versatilitat del coure i el llautó han plantejat reptes únics per al tall per làser, i els dos factors principals són la reflectivitat i la conductivitat tèrmica que afecten l'eficiència i la precisió del tall per làser. El làser de fibra s'utilitza àmpliament per superar aquests reptes, i l'operador ha de tenir en compte els següents paràmetres a l'hora de realitzar el tall per làser en metalls reflectants com l'acer inoxidable, el coure d'alumini i el llautó:
√La longitud d'ona, 1 μm de longitud d'ona, que pot ser ben-absorbida pels metalls reflectants com el coure, l'alumini i l'acer inoxidable, es recomana habitualment per al làser de fibra.
√Potència i pols, és molt raonable ajustar la potència del làser i la durada del pols per optimitzar el procés de tall per prevenir l'acumulació excessiva de calor i els reflexos. Per a les làmines de coure primes, una tècnica de perforació de pols pot ser eficaç, i implica augmentar gradualment la potència del làser en una sèrie de polsos curts fins que el material es perfora, evitant talls incomplets i la formació d'escombra.
√El gas d'ajuda, el nitrogen i l'oxigen són habituals en metalls reflectants de tall per làser, i poden ajudar a eliminar el material fos i prevenir els reflexos.
√L'òptica d'enfocament, és vital assegurar-se que les òptiques d'enfocament estiguin netes i alineades correctament per minimitzar la reflexió i optimitzar l'eficiència del tall.
√Lliurament del feix, els sistemes de distribució de feix d'alta-qualitat amb recobriments reflectants poden ajudar a minimitzar els reflexos.
√El calibratge de paràmetres de tall com ara la velocitat, la potència i la distància focal per aconseguir la qualitat de tall desitjada sense provocar una reflexió excessiva o acumulació de calor, i el tall de prova a petita escala és molt recomanable abans que comenci la producció en massa.
En conclusió, gestionar el coure de tall per làser implica seleccionar l'equip adequat, comprendre les complexitats dels processos de tall i experimentar amb diversos paràmetres. En abordar els reptes específics que planteja el coure i altres metalls reflectants, podeu optimitzar tot el potencial de la tecnologia làser. A continuació es recomana la potència per a diferents gruixos de plaques de coure o llautó:
1. Làmina prima, 0,8-1,5 mm, 1.000 W
2. Placa mitjana (1,5-2,5 mm), 1.500-1.800 W
3. Placa mitjana a gruixuda (3-6 mm), 2.000-6.000 W
Mentrestant, mantenir el coure a una temperatura adequada és molt important. Es recomana establir la velocitat de tall al 85-90% de la velocitat màxima permesa, i això garantirà un procés de tall suau. El nitrogen és molt recomanable evitar l'oxidació i aconseguir vores més netes, la qual cosa és especialment útil per a metalls d'alta reflexió com l'alumini, l'acer inoxidable, el llautó i el coure.
Fabmann ofereix una àmplia gamma de diferents serveis de tall de metalls que inclouen tall per làser, tall amb flama, tall per plasma, tall de filferro, tall per raig d'aigua i tapat mitjançant tecnologia de simulació per ordinador per minimitzar els residus de material, mentre que també oferim servei de fabricació secundària, com araconformació de metalls, soldadura de metallsitractament superficial del metalli, per tant, podem oferir-vos un servei de-finestra-única.
- +86-21-22811110
- sales@keyiindustrial.com
- 1r Pis, Núm.1440, Yan'An Carretera, Xangai, Xina.11