Defnyddiwyd laserau am y tro cyntaf i dorri'n ôl yn y 1970au. Mewn cynhyrchu diwydiannol modern, defnyddir torri laser yn eang wrth brosesu metel dalen, plastig, gwydr, cerameg, lled-ddargludyddion, tecstilau, pren a phapur.
Yn ystod yr ychydig flynyddoedd nesaf, bydd cymhwyso torri laser ym maes peiriannu manwl a microbeiriannu hefyd yn sicrhau twf sylweddol.
torri laser
Pan fydd pelydr laser â ffocws yn cael ei ddisgleirio ar ddarn gwaith, mae'r ardal arbelydredig yn cynhesu'n ddramatig i doddi neu anweddu'r deunydd. Cyn gynted ag y bydd y trawst laser yn treiddio i'r darn gwaith, mae'r broses dorri yn dechrau: Mae'r trawst laser yn symud ar hyd y gyfuchlin wrth doddi'r deunydd. Defnyddir jet aer fel arfer i chwythu'r toddi i ffwrdd o'r kerf, gan adael bwlch cul rhwng y rhan sydd wedi'i dorri a deiliad y plât, bron mor eang â'r trawst laser â ffocws.
Torri fflam
Mae torri ocsigen yn broses safonol ar gyfer torri dur ysgafn gan ddefnyddio ocsigen fel y nwy torri. Mae ocsigen dan bwysau hyd at 6 bar yn cael ei chwythu i mewn i'r toriad. Yno, mae'r metel wedi'i gynhesu'n adweithio ag ocsigen: mae hylosgiad ac ocsidiad yn dechrau. Mae'r adwaith cemegol yn rhyddhau llawer iawn o egni (hyd at bum gwaith pŵer y laser) i gynorthwyo'r pelydr laser i dorri.
llun
Ffigur 1 Mae'r trawst laser yn toddi'r darn gwaith, ac mae'r nwy torri yn chwythu'r deunydd tawdd a'r slag yn y toriad i ffwrdd
Torri toddi
Mae torri ymasiad yn broses safonol arall a ddefnyddir wrth dorri metel. Gellir ei ddefnyddio hefyd i dorri deunyddiau ffiwsadwy eraill fel cerameg.
Defnyddir nitrogen neu argon fel y nwy torri, ac mae'r nwy â phwysedd o 2-20 bar yn cael ei chwythu trwy'r toriad. Mae argon a nitrogen yn nwyon anadweithiol, sy'n golygu nad ydyn nhw'n adweithio â'r metel tawdd yn y toriad, dim ond yn ei chwythu i ffwrdd tua'r gwaelod. Ar yr un pryd, gall y nwy anadweithiol amddiffyn y blaen rhag cael ei ocsidio gan aer.
torri aer cywasgedig
Gellir defnyddio aer cywasgedig hefyd i dorri dalennau tenau. Mae aer dan bwysedd i 5-6 bar yn ddigon i chwythu metel tawdd allan o'r toriad. Gan fod aer bron i 80 y cant o nitrogen, torri ymasiad yw torri aer cywasgedig yn y bôn.
torri â chymorth plasma
Os dewisir y paramedrau'n iawn, bydd cwmwl plasma yn ymddangos yn y kerf torri toddi â chymorth plasma. Mae'r cwmwl plasma yn cynnwys anwedd metel ïoneiddiedig a nwy torri ïoneiddiedig. Mae'r cwmwl plasma yn amsugno egni'r laser CO2 ac yn ei drosglwyddo i'r darn gwaith, fel bod mwy o egni yn cael ei gysylltu â'r darn gwaith, a bydd y deunydd yn toddi'n gyflymach, gan arwain at gyflymder torri cyflymach. Felly, gelwir y broses dorri hon hefyd yn dorri plasma cyflym.
Mae cymylau plasma bron yn dryloyw i laserau cyflwr solet, felly dim ond laserau CO2 y gellir eu defnyddio ar gyfer torri toddi gyda chymorth plasma.
llun
torri nwyeiddio
Mae torri nwyeiddio yn anweddu'r deunydd, gan leihau'r effaith thermol ar ddeunyddiau cyfagos. Gellir cyflawni hyn trwy anweddu deunyddiau sy'n amsugno gwres isel fel ffilmiau plastig tenau yn ogystal â deunyddiau nad ydynt yn toddi fel pren, papur, ewyn, ac ati, gan ddefnyddio prosesu laser CO2 parhaus.
Mae laserau pwls uwch-fyr yn caniatáu i'r dechneg hon gael ei chymhwyso i ddeunyddiau eraill. Mae electronau rhydd yn y metel yn amsugno'r golau laser ac yn cynhesu'n dreisgar. Nid yw'r corbys laser yn adweithio â'r gronynnau tawdd a'r plasma, ac mae'r deunydd yn aruchel yn uniongyrchol, gan roi dim amser i drosglwyddo egni ar ffurf gwres i ddeunyddiau cyfagos. codlysiau Picosecond ablate deunydd heb effeithiau thermol sylweddol, toddi a ffurfio burr.
llun
Ffigur 3 Torri nwyeiddio: Mae'r laser yn anweddu ac yn llosgi'r deunydd. Mae pwysedd y stêm yn gwneud i'r slag ollwng o'r toriad
Paramedrau: Addasu'r broses beiriannu
Mae llawer o baramedrau'n effeithio ar y broses dorri laser, y mae rhai ohonynt yn dibynnu ar berfformiad technegol y laser a'r offeryn peiriant, tra bod eraill yn amrywio.
gradd o bolareiddio
Mae graddfa'r polareiddio yn nodi pa ganran o'r golau laser sy'n cael ei drawsnewid. Mae gradd nodweddiadol o bolareiddio tua 90 y cant. Mae hyn yn fwy na digon ar gyfer toriad o ansawdd uchel.
diamedr ffocal
Mae'r diamedr ffocal yn effeithio ar led y kerf, a gellir newid y diamedr ffocal trwy newid hyd ffocal y drych ffocws. Mae diamedr ffocal llai yn golygu toriad culach.
sefyllfa ffocws
Mae'r safle ffocws yn pennu diamedr y trawst a'r dwysedd pŵer ar wyneb y gweithle yn ogystal â siâp y toriad.
llun
Ffigur 4 Safle ffocws: y tu mewn i'r darn gwaith, ar wyneb y darn gwaith ac uwchben y darn gwaith
pŵer laser
Dylai'r pŵer laser gyfateb i'r math o brosesu, math o ddeunydd a thrwch. Rhaid i'r pŵer fod yn ddigon uchel fel bod y dwysedd pŵer ar y darn gwaith yn fwy na'r trothwy peiriannu.
llun
Ffigur 5 Gall pŵer laser uwch dorri deunyddiau mwy trwchus
Modd gweithredu
Defnyddir y modd di-dor yn bennaf ar gyfer torri proffiliau safonol o fetel a phlastig mewn meintiau milimetr i centimetr. I doddi trydylliadau neu greu cyfuchliniau manwl gywir, defnyddir laserau pwls amledd isel.
cyflymder torri
Rhaid i bŵer laser a chyflymder torri gyd-fynd â'i gilydd. Bydd torri cyflymderau sy'n rhy gyflym neu'n rhy araf yn arwain at fwy o garwedd a ffurfio burr.
llun
Ffigur 6 Mae cyflymder torri yn gostwng wrth i drwch y daflen gynyddu
Diamedr ffroenell
Mae diamedr y ffroenell yn pennu cyfradd llif a siâp y llif nwy o'r ffroenell. Po fwyaf trwchus yw'r deunydd, y mwyaf yw diamedr y jet nwy ac, yn unol â hynny, diamedr agoriad y ffroenell.
Purdeb Nwy a Phwysedd Barometrig
Defnyddir ocsigen a nitrogen yn aml fel torri nwyon. Mae purdeb a gwasgedd y nwy yn effeithio ar yr effaith dorri.
Wrth dorri â thanwydd ocsi, mae angen purdeb nwy o 99.95 y cant. Po fwyaf trwchus yw'r plât dur, yr isaf yw'r pwysedd nwy a ddefnyddir.
Mae torri ymasiad â nitrogen yn gofyn am burdeb nwy o 99.995 y cant (99.999 y cant yn ddelfrydol), ac mae angen pwysau nwy uwch ar gyfer torri platiau dur mwy trwchus ag ymasiad.
Taflen Data Technegol
Yn nyddiau cynnar torri laser, roedd yn rhaid i ddefnyddwyr benderfynu gosod paramedrau prosesu drostynt eu hunain trwy weithrediad treial. Mae paramedrau prosesu sydd wedi'u hen sefydlu bellach yn cael eu storio yn uned reoli'r system dorri. Ar gyfer pob math o ddeunydd a thrwch, mae data cyfatebol. Mae'r daflen ddata dechnegol yn galluogi gweithrediad llyfn offer torri laser hyd yn oed i'r rhai nad ydynt yn gyfarwydd â'r dechnoleg hon.
Ffactorau gwerthuso ansawdd torri laser
Mae yna lawer o feini prawf ar gyfer barnu ansawdd ymyl laser. Gellir barnu safonau fel ffurf burr, iselder, a gwead gyda'r llygad noeth; mae angen mesur fertigolrwydd, garwedd, a lled toriad, ac ati, gydag offerynnau arbennig. Mae dyddodiad deunydd, cyrydiad, parth yr effeithir arno gan wres ac anffurfiad hefyd yn ffactorau pwysig i fesur ansawdd torri laser.
