Wprowadzenie
Nanosekundowe lasery światłowodowe są zwykle używane do znakowania laserowego, ale ponieważ koszt nanosekundowych laserów światłowodowych jest niski, zwarty, niezawodny i nie wymaga częstej konserwacji, jest również bardzo odpowiedni do cięcia parującego. Przyjmując konstrukcje takie jak MOPA (Master Amplifier Power Amplifier), które bezpośrednio modulują laser nasienny, możemy uzyskać krótkie impulsy i stosunkowo wysoką moc szczytową. Dzięki tym technologiom laser stał się skutecznym narzędziem do obróbki metali.
Alternatywnie do wycinarki z ciągłą falą, laser z pulsującym włóknem może być stosowany w wieloprzebiegowym procesie cięcia przez odparowanie. Urządzenie monitorujące steruje laserem przechodzącym tam iz powrotem przez linię cięcia, usuwając jednocześnie tylko niewielką ilość metalu, bez potrzeby stosowania dysz i pomocy. gaz. Technologia ta zapewnia elastyczne, precyzyjne i rozsądne rozwiązanie. A to urządzenie jest w zasadzie prostym laserowym systemem znakowania.
Ta technologia cięcia może być stosowana do szerokiej gamy materiałów, od metali nieżelaznych i metali nieżelaznych po ceramikę, materiały polimerowe, a nawet kompozyty zawierające węgiel. Szybkość cięcia można łatwo zmienić. W przypadku cienkich metalowych płyt może wynosić mniej niż 10 mm / min. W przypadku grubych materiałów prędkość cięcia może być większa niż 1 mm / min. W przypadku cięcia grubego metalu należy zastosować specjalne techniki, takie jak kompensacja linii cięcia lub wahanie wiązki, aby skutecznie zwiększyć szerokość cięcia. Prędkości te mogą być wolne w porównaniu z tradycyjnym cięciem laserowym, ale w wielu zastosowaniach niski koszt i elastyczność nanosekundowych laserów z włóknami pulsacyjnymi jest bardzo atrakcyjna.
Wyniki eksperymentów pokazują, że wszystkie modele laserów SPI SM / HS / HM mogą osiągnąć skuteczne cięcie, ale charakterystyka cięcia każdej maszyny będzie nieco inna, co jest związane z wyborem materiałów i wymaganą wydajnością. Biorąc za przykład wąską szerokość szczeliny, najbardziej odpowiedni jest laser SM z wysokiej jakości wiązką i małym punktem. W przypadku grubszych materiałów lepszy będzie typ HM o wyższej mocy szczytowej i plamce o większym rozmiarze.
Materiał aluminiowy
Szeroko stosowane jest czyste aluminium i stopy aluminium, a niektóre małe i złożone części można wyciąć z grubszych materiałów. (Rysunek 1) Gotowa powierzchnia nie ma świetnego efektu jak rysowanie, a wypolerowaną część można również bardzo dobrze wyciąć. Części o grubości do 2 mm można wycinać i kształtować w ten sposób, ale prędkość będzie mniejsza.
Obraz 1 Próbki do cięcia obejmują: 1. 2 mm blacha aluminiowa, 0.. 2 mm blacha stalowa cynowa 0. 5 mm i 2 mm polerowane aluminium.
Stal nierdzewna
Stal nierdzewna jest bardzo szeroko stosowanym materiałem. Szczególnie w branży medycznej wymagania dotyczące dokładności cięcia są bardzo wysokie. W przypadku materiałów o grubości {. 5 mm 304 można zastosować prosty system skanowania, aby osiągnąć prędkość cięcia większą niż 20 mm / min, a jednocześnie osiągnąć dobrą jakość cięcia. Jednak przy użyciu lasera HM 40 W, wyposażonego w stałą głowicę tnącą i współosiowy gaz pomocniczy, prędkość cięcia na 20 0μm stal nierdzewna może osiągnąć więcej niż 1. 5 m / min! (Zdjęcie 2)
Zdjęcie 2 Przetwarzanie blachy ze stali nierdzewnej o grubości 200 um z prędkością 40 W HM
1. 5 m / min
Materiał tytanowy
Cienkie płytki tytanowe są łatwe do cięcia. W zastosowaniach inżynierskich należy uważać, aby utlenianie krawędzi nie wpłynęło na jakość przyciętych krawędzi. Jednak w przypadku zastosowań o mniej wymagających funkcjach technicznych, takich jak biżuteria dekoracyjna, proces ten jest idealny i można go połączyć z oznaczeniem kolorami.
Zdjęcie 3 Biżuteria rzemieślnicza z tytanu 300 grubości, przy użyciu cięcia laserowego HS 20 W HS 1-2 mm / s
Materiał wysoce odblaskowy
Miedź, mosiądz, srebro i złoto mają wyjątkowo wysoki współczynnik odbicia i przewodność elektryczną, dlatego te materiały są często uważane za bardzo trudne do cięcia. Aby rozpocząć proces cięcia, wymagana jest duża gęstość mocy, ale cięcie jest łatwe dzięki laserom z nanosekundowymi włóknami.
Mosiądz jest ogólnie uważany za trudny materiał do cięcia laserowego i często jest używany jako materiał eksperymentalny przed cięciem złota w celu przetestowania i zbadania parametrów cięcia. Dopóki istnieje wystarczająca moc szczytowa, materiały, które są dość grube, a nawet do 1 mm, mogą być cięte za pomocą lasera HS 20 W W, a jakość jest bardzo dobra. W przypadku zastosowania lasera HM 40 W, maksymalna możliwa do obróbki grubość może osiągnąć 2 mm. (Zdjęcie 4)
Obraz 4 to 0. 8 mm mosiężna przekładnia przetwarzana laserem 20 W zajmuje 7 minut
Wiele zastosowań inżynieryjnych wymaga cięcia miedzi, szczególnie w dziedzinie elektrotechniki i elektroniki, zwłaszcza materiałów z blachy. Chociaż materiał ma wysoki współczynnik odbicia i wysoką przewodność, wysoka moc szczytowa sprzężona z metalem sprawia, że dokładność cięcia jest bardzo wysoka i nie ma zadziorów (rysunek 5). Pojawiające się zastosowanie to cięcie miedzi torów opadowych na płytkach PCB, ponieważ istnieją pewne wymagania dotyczące cięcia torów przewodzących na płytkach.
Zdjęcie 5 Cięcie blachy miedzianej za pomocą lasera światłowodowego 20 W.
Na przykład w przypadku metali szlachetnych, takich jak srebro i złoto, możemy używać lasera impulsowego do cięcia, ponieważ ta technologia może wykonywać bardzo złożone kształty, a wskaźnik marnotrawstwa materiału jest bardzo niski, co jest niewątpliwie bardzo atrakcyjne dla jubilerów. Zdjęcie poniżej to dobrej jakości, bardzo piękna srebrna płytka o średnicy 20 mm. Został wycięty laserem HS 20 W. (Zdjęcie 6)
Zawarcie
Nanosekundowe lasery z włóknami pulsacyjnymi doskonale nadają się do cięcia wyparnego. Powyższe przykłady pokazują, że wiele metali można ciąć za pomocą laserów, co również pokazuje, że takie lasery są wszechstronne.