Новости и события

Как волоконный лазерный станок режет светоотражающие материалы

В промышленном производстве распространенные материалы с высокой отражательной способностью, такие как медь и алюминий, требуют частой обработки, но для многих производителей оборудования для резки волоконным лазером процесс резки материалов с высокой отражательной способностью часто является сложной и трудноразрешимой задачей. Многие производители листового металла часто интересуются возможностями станков для резки волоконным лазером для резки материалов с высокой отражательной способностью, таких как алюминий и медь. В этой статье будет рассмотрено, как станки для резки волоконным лазером обрабатывают эти отражательные материалы, а также будут представлены некоторые передовые технологии и передовой опыт.

Что такое лазерный станок для резки?

Станок для лазерной резки — это механическое устройство, которое использует лазерный луч для резки. Станок для лазерной резки фокусирует лазерный луч в пучок высокой плотности мощности и излучает его на поверхность заготовки, в результате чего материал достигает точки плавления или кипения. В то же время газ высокого давления используется для выдувания расплавленного или испаренного металла, в конечном итоге образуя режущий шов и достигая цели резки.

Характеристики и применение

Станки лазерной резки имеют следующие характеристики:

Высокая точность: диаметр лазерного луча очень мал, точность резки высокая, а разрез гладкий.
Высокая скорость: Лазерная резка отличается высокой скоростью и эффективностью.
Не ограничивается шаблонами: не ограничиваясь традиционными шаблонами раскроя, он может автоматически раскладывать и сохранять материалы.
Небольшая зона термического влияния: в процессе резки деформация доски незначительна, а шов резки узкий.
Отсутствие механического напряжения: разрез не имеет механического напряжения и не имеет заусенцев сдвига.
Низкая стоимость обработки: подходит для крупномасштабного производства, имеет низкую стоимость обработки.
Станки для лазерной резки в основном используются для резки металлических и неметаллических материалов, особенно подходят для прецизионной обработки и производственных сред с высокими требованиями.

Понимание светоотражающих металлических материалов

Почему лазерная резка металлов с высокой отражательной способностью является сложной задачей?

Высокоотражающие металлические материалы включают золото, серебро, медь и алюминий. Эти материалы имеют очень высокую отражательную способность и обычно используются в приложениях, где требуется высокая отражательная способность. Эти материалы имеют высокую отражательную способность и могут привести к отражению луча обратно к источнику лазера во время лазерной резки, что может привести к повреждению оборудования. Кроме того, отражающие материалы также могут повлиять на эффективность и качество резки.

Что такое металлические материалы с высокой отражательной способностью?

Отражательная способность золота, серебра и меди очень высока, особенно меди, которая имеет отражательную способность до 95% для лазеров с длиной волны 1064 нм. Эти материалы обычно используются для изготовления оптических компонентов, таких как зеркала, поскольку они имеют самую высокую отражательную способность зеркал. Кроме того, после обработки чернением сталь также может поглощать более 80% мощности лазера, что указывает на то, что поверхностная обработка материала оказывает значительное влияние на его отражательную способность.

Высокоотражающие металлические материалы имеют широкий спектр применения в различных областях. Например, в таких областях, как освещение, визуализация, аэрокосмическая и военная промышленность, высокоотражающие материалы могут улучшить разрешение и качество изображения оптических систем. Высокоотражающие материалы также могут достигать идеальных оптических эффектов в зданиях, дорожном освещении и светофорах. Кроме того, высокоотражающие покрытия также наносятся на сопла авиационных двигателей и спутниковые антенны для повышения эффективности инфракрасного теплового излучения и улучшения показателей скрытности.

Медь: Медь обладает чрезвычайно высокой теплопроводностью и отражательной способностью, что затрудняет концентрацию лазерной энергии в зоне резки. Медь имеет низкую скорость поглощения лазерных лучей, обычно менее 30%, что эквивалентно 70% отраженного лазера. Это не только приводит к потере энергии и расточительству, но и легко повреждает такие компоненты, как обрабатывающие головки, линзы и лазерные генераторы.
Латунь: Латунь — это сплав, в основном состоящий из меди и цинка, но из-за содержания цинка она выделяет токсичный дым во время резки и требует специальной обработки. Латунь — это металлический материал с высокой отражающей способностью и чрезвычайно низкой скоростью поглощения для обычных лазеров с длиной волны. Она также обладает хорошей теплопроводностью. Поглощенное тепло быстро распространяется в окружающую область зоны обработки, влияя на качество обработки.
Нержавеющая сталь: Хотя нержавеющая сталь имеет более низкую отражательную способность, чем алюминий и медь, она проявляет отражающие свойства после полировки. Гладкость ее поверхности и оксидный слой могут затруднить резку и легко привести к таким проблемам, как прожоги листа.
Алюминий: Из-за высокой отражательной способности и теплопроводности алюминий трудно поддается обработке лазерной резкой. Чистый алюминий сложнее резать, чем металлы на основе железа, из-за его низкой температуры плавления и высокой теплопроводности. Покрытие или легирование может повысить эффективность, производительность и безопасность резки.

Проблемы резки светоотражающих материалов

Задача 1: Отражение луча

Отражающие материалы, такие как алюминий и нержавеющая сталь, обладают высокой отражательной способностью. Они будут отражать часть лазерного луча обратно к источнику лазера, что не только снижает эффективность резки, но и приводит к повреждению лазерного генератора, особенно линзы лазера и системы отражателя.

Решение

Выбирайте машину для резки волоконным лазером, оснащенную системой самозащиты. При обнаружении отражения лазерного луча источник лазера может быть автоматически отключен, чтобы предотвратить повреждение оборудования. По сравнению с машинами для резки CO2-лазером, машины для резки волоконным лазером используют оптические волокна для передачи лазерных лучей, что сокращает сложные системы отражения и, таким образом, снижает риск отражения луча.
Покройте поверхность отражающего материала специальным покрытием. Эти покрытия могут поглощать лазерные лучи и уменьшать отражения лазерных лучей.

Задача 2: Качество лазерной резки

Из-за своей высокой отражательной способности отражающие металлические материалы могут в некоторой степени влиять на точность и качество резки.

Решение

В процессе резки используйте соответствующие вспомогательные газы и параметры резки.
Выбирайте высокоточный станок для резки с волоконным лазером, чтобы повысить точность и качество резки за счет точного управления фокусировкой и траекторией движения лазерного луча.

Задача 3: Рассеивание тепла

Материалы с высокой теплопроводностью, такие как медь, быстро рассеивают тепло во время лазерной резки, что затрудняет концентрацию энергии лазера в зоне резки, что приводит к недостаточной глубине резки или снижению скорости резки.

Решение

Оптимизируйте параметры лазерной резки, например, увеличьте мощность лазера, уменьшите скорость резки и т. д., чтобы обеспечить достаточную концентрацию энергии лазера в зоне резки.

Используйте для резки вспомогательные газы (например, азот, аргон и т. д.). Эти газы могут не только помочь выдуть расплавленный металл, но и в определенной степени снизить теплопроводность.

Предварительно подогрейте материал перед резкой, чтобы снизить его теплопроводность и минимизировать потери тепла, что облегчает концентрацию энергии лазера в зоне резки и повышает эффективность резки.

Использование технологии лазера с короткими или ультракороткими импульсами для снижения накопления тепла и улучшения качества резки.

Задача 4: Окисление и загрязнение поверхности

Алюминий и другие материалы склонны к окислению с образованием соединений, таких как оксид алюминия, который может прилипать к поверхности материала и режущей кромке, влияя на эффективность резки.

Решение

Предварительно обработайте материал перед резкой, чтобы удалить окислы и поверхностные загрязнения и повысить эффективность резки.

В процессе резки в качестве защитных газов используются инертные газы (например, азот), которые снижают вероятность возникновения окислительных реакций.

Выбирайте параметры резки и методы обработки с антиоксидантными свойствами, например, импульсную лазерную резку.

Технология резки светоотражающих металлических материалов

Вспомогательный газ

Кислород: При резке стали и других металлов кислород может использоваться в качестве вспомогательного газа для увеличения скорости резки. Кислород вступает в химическую реакцию с высокотемпературными металлами, вызывая экзотермический окислительный эффект, который еще больше ускоряет процесс резки материала.
Азот: Азот очень полезен при резке легко окисляющихся материалов, таких как алюминий. Он может предотвратить окисление материала в процессе резки, сохраняя гладкость и точность режущей кромки. Кроме того, азот может также уменьшить выбросы дыма и вредных газов в процессе резки.
Газ аргон: Газ аргон подходит для резки таких материалов, как латунь. Он обладает хорошей инертностью и может защитить материал от окисления в процессе резки. Между тем, газ аргон также может уменьшить образование дыма и вредных газов в процессе резки, улучшая рабочую среду.

Вспомогательный газ, несомненно, усиливает эффект резки.

Благодаря химической реакции между вспомогательным газом и металлическим материалом повышается режущая способность.

Помогает оборудованию сдувать шлак из зоны резки, очищая щель.

Охлаждает область вокруг пореза и защищает фокусирующую линзу.

При лазерной резке меди введение вспомогательного газа будет реагировать с металлом при высоких температурах, что улучшит скорость и эффективность резки. Использование O₂ может способствовать сгоранию и повысить эффективность. Что касается оборудования для лазерной резки, N₂ является обычным вспомогательным газом для усиления эффекта резки, конечно, для медной пластины толщиной менее 1 мм для резки и обработки вспомогательный газ не требуется. Но когда толщина меди достигает 2 мм, N₂ больше не может обеспечить ожидаемый эффект обработки. В этом случае необходимо использовать кислород для окисления меди для плавной резки.

Антибликовое решение

Защитное покрытие: предварительное нанесение слоя антибликового покрытия на поверхность высокоотражающих материалов может значительно снизить отражательную способность лазерного луча, позволяя материалу поглощать больше лазерной энергии, тем самым повышая эффективность и результативность резки. Это покрытие должно обладать хорошими характеристиками, такими как высокая термостойкость и коррозионная стойкость, чтобы обеспечить стабильность во время процесса лазерной резки.

Резка луча: Технология резки луча прерывает оптический путь лазерного луча до того, как он отразится к лазерному источнику, эффективно предотвращая повреждение лазерного генератора, вызванное отраженным светом. Установив ловушку луча, можно захватить отраженный свет, чтобы гарантировать, что энергия лазера в основном воздействует на материал, уменьшая ущерб, вызванный отражением для оборудования.

Генератор лазера высокой мощности

В процессе резки материалов с высокой отражающей способностью решающее значение имеет техника прокалывания. Чтобы максимизировать плотность мощности и ускорить скорость плавления, фокусная точка должна располагаться как можно ближе к поверхности материала. Это минимизирует количество взаимодействий между лучом и поверхностью материала, позволяя лучу более эффективно плавить материал.

Медь (Cu) и серебро (Ag) являются высокореактивными материалами для волоконных лазеров 1070 нм с низкими показателями поглощения, намного ниже, чем у железа (Fe) и стали. Однако их показатели поглощения относительно выше для твердотельных лазеров. Поэтому выбор правильного типа лазеров может облегчить резку материалов с высокой отражательной способностью.

Повышение выходной мощности: использование более мощного лазерного генератора является прямым методом обработки высокоотражающих материалов. Более высокая мощность означает более сильное проникновение и большую глубину резки, что позволяет более эффективно преодолевать отражательную способность материала.

Модуляция мощности: Динамически регулируя выходную мощность лазера, можно добиться точного управления на основе отражательной способности материала и требований к резке. Эта регулировка гарантирует, что энергия лазера остается в оптимальном состоянии на протяжении всего процесса резки, что улучшает качество и эффективность резки.

Импульсная модуляция

Управляемый импульс: Используя технологию управляемого импульса, непрерывный лазерный луч можно разделить на серию коротких и сильных импульсов. Этот импульсный режим может уменьшить накопление тепла в материале, предотвратить деформацию или плавление из-за перегрева и, таким образом, улучшить точность резки и качество кромки.

Короткий импульс: Короткие импульсные лазеры имеют более высокую пиковую мощность и меньшую длительность, что позволяет быстрее нагревать и испарять материалы и достигать более точной резки. Между тем, короткие импульсы также могут уменьшить зону теплового воздействия и защитить окружающие структуры материала от повреждений.

Передовая технология волоконно-лазерной резки

Мониторинг в реальном времени

Управление процессом: Технология мониторинга в реальном времени позволяет получать различные параметры (такие как температура, скорость, мощность и т. д.) в процессе резки в режиме реального времени и динамически корректировать их в соответствии с предварительно заданными требованиями процесса, обеспечивая стабильность и управляемость процесса резки.
Обеспечение качества: отслеживая процесс резки в режиме реального времени (ширину прорези, шероховатость и т. д.), можно своевременно обнаружить и устранить возможные проблемы с качеством, гарантируя качество нарезанной продукции.
Технология мониторинга в реальном времени контролирует весь процесс резки с помощью датчиков и систем мониторинга, интегрированных в машины для резки волоконным лазером, обеспечивая автоматическую регулировку параметров в процессе резки и гарантируя стабильное качество. Эта технология может предотвратить неправильные операции, поддерживать точность резки и повышать общую эффективность производства.

Адаптивная оптика

Автоматическая фокусировка: оптимизируя систему фокусировки, технология адаптивной оптики может значительно повысить точность фокусировки и плотность энергии лазерных лучей, тем самым повышая качество и эффективность резки.
Регулировка в реальном времени: технология адаптивной оптики позволяет отслеживать состояние фокусировки лазерного луча в реальном времени и выполнять корректировку в реальном времени на основе сигналов обратной связи, гарантируя, что лазерный луч всегда находится в оптимальном состоянии фокусировки.

Система адаптивной оптики динамически оптимизирует фокусировку лазерного луча, регулируя оптическую систему в реальном времени, обеспечивая лучшую адаптацию к материалам различной толщины или отражениям во время процесса резки. Эта регулировка может уменьшить потери на отражение лазерного луча, повысить точность и эффективность резки.

Формирование луча

Технология формирования луча позволяет настраивать профиль лазерного луча в соответствии с различными требованиями к резке, тем самым оптимизируя распределение энергии лазерного луча и повышая эффективность и качество резки.

Улучшить использование мощности: формирование лазерных лучей может лучше соответствовать характеристикам поглощения режущих материалов, улучшить использование энергии лазера и сократить потери энергии.

Технология формирования луча позволяет настраивать форму лазерных лучей. Лазерный луч формируется специальными оптическими элементами (такими как формирователь луча, микролинза и т. д.) для преобразования его из исходного гауссовского распределения в желаемую форму (такую как круг, прямоугольник, квадрат и т. д.). Адаптируется к различным потребностям резки. Эта технология может повысить энергоэффективность, особенно при обработке материалов с высокой отражательной способностью, со значительными эффектами, помогая повысить эффективность и качество обработки.

Подводя итог, можно сказать, что благодаря внедрению этих передовых технологий станок для резки с волоконным лазером может эффективно решать проблемы резки светоотражающих материалов, повышая эффективность, точность и качество резки.

Альтернативные методы резки

Хотя волоконно-лазерные режущие машины имеют много решений для резки отражающих материалов с высокой точностью, многие пользователи все еще не хотят использовать лазерную режущую машину в качестве первого выбора для резки этих материалов. Использование волоконно-лазерной режущей машины для резки некоторых высокоотражающих материалов может привести к ухудшению качества материала. В этом случае они обычно выбирают традиционный метод резки пластин, который представляет собой листорезную машину.

СК Машиностроение имеет автоматический машина для резки пластин с передней подачей специально разработан для резки больших объемов кобальтовых, никелевых и медных пластин.

Заключение

В этой статье мы даем информацию о том, как использовать лазерную резку для резки отражающих металлов. Станки для лазерной резки особенно подходят для обработки высокоотражающих металлов, таких как латунь, алюминий и серебро, с точностью и эффективностью. Лазерная резка по-прежнему будет хорошим выбором для обработки высокоотражающих металлов и принесет больше удобства и преимуществ обработке металла в обрабатывающей промышленности.