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10年鐳射行業老匠人分享的技巧╃╃☁:鐳射切割機的工藝引數確定方法

來源:www.37bay.com 時間:2022-08-04 點選:883
 鐳射切割工藝取代了傳統的隱形光束機械刀☁✘•·↟。具有精度高··✘₪▩、切割速度快··✘₪▩、切割圖案不限··✘₪▩、自動調整省料··✘₪▩、切割光滑··✘₪▩、加工成本低等優點◕│☁,正在逐步被改進或取代傳統的金屬切割裝置☁✘•·↟。鐳射切割頭的機械部分不接觸工件◕│☁,使用過程中不劃傷工件表面;鐳射切割速度快◕│☁,切割光滑均勻◕│☁,通常不需要後處理;受熱引起的剪切面積小◕│☁,板材變形小◕│☁,剪下量(0.1mm~0.3mm);切口中沒有機械應力和毛刺;加工精度高◕│☁,再現性好◕│☁,材料表面損傷小◕│☁,CNC程式設計◕│☁,各級加工◕│☁,無需開模即可切割整塊大板◕│☁,便宜又快捷☁✘•·↟。
鐳射切割機的組成
鐳射切割裝置主要由鐳射器··✘₪▩、光控系統··✘₪▩、數控運動控制系統··✘₪▩、自動切割頭高度調節··✘₪▩、工作平臺和高壓氣吹系統組成☁✘•·↟。鐳射切割過程受許多引數的影響◕│☁,其中一些引數取決於鐳射器和機器的技術特性◕│☁,其中一些引數會有所不同☁✘•·↟。鐳射切割的主要引數有╃╃☁:
1張光束圖
初級模式◕│☁,也稱為高斯模式◕│☁,是切割的理想模式◕│☁,特別是對於 1 kW 以下的低功率鐳射器☁✘•·↟。多模式是高階模式的混合☁✘•·↟。同等效能下◕│☁,多模模式對焦差◕│☁,裁剪能力低☁✘•·↟。單模鐳射器的切割功率和切割質量優於多模鐳射器☁✘•·↟。
2 鐳射效果
鐳射切割所需的鐳射功率在很大程度上取決於被切割材料的要求··✘₪▩、材料的厚度和切割速度☁✘•·↟。鐳射功率對切割功率··✘₪▩、切割速度··✘₪▩、切割寬度等影響很大☁✘•·↟。一般來說◕│☁,隨著鐳射功率的增加◕│☁,被切割材料的厚度增加◕│☁,切割的速度和寬度也隨之增加☁✘•·↟。
3個焦點位置
焦點的位置對切口的寬度有很大的影響☁✘•·↟。通常◕│☁,對齊大約是材料表面下方材料厚度的 1/3◕│☁,切削深度最大◕│☁,鉗口寬度最小☁✘•·↟。
4個重點
在切割較厚的鋼板時◕│☁,必須使用較長的焦距半徑才能獲得良好的垂直切割面☁✘•·↟。景深越大◕│☁,光斑直徑越大◕│☁,功率密度越低◕│☁,切割速度越慢☁✘•·↟。為了保持一定的切割速度◕│☁,有必要增加鐳射功率☁✘•·↟。切割薄板時◕│☁,建議使用焦距短的光束◕│☁,使光斑直徑小◕│☁,功率密度高◕│☁,切割速度快☁✘•·↟。
5種輔助氣體
氧氣被廣泛用作切割低碳鋼的切割氣體◕│☁,利用鐵和氧氣的燃燒反應熱來加速切割過程◕│☁,具有切割速度快··✘₪▩、切割質量好··✘₪▩、切割無渣等特點☁✘•·↟。這是可以實現的☁✘•·↟。壓力增加◕│☁,動能增加◕│☁,渣流量增加;用於切割的氣壓大小取決於材料因素··✘₪▩、板材厚度··✘₪▩、切割速度和切割表面的質量☁✘•·↟。
6 喉舌設計
噴嘴的結構和形狀以及發出的光量也會影響鐳射切割的質量和效率☁✘•·↟。不同型別的手術需要不同的咬嘴☁✘•·↟。常用的噴嘴形狀╃╃☁:圓柱形··✘₪▩、圓錐形··✘₪▩、方形等形狀☁✘•·↟。在鐳射切割中◕│☁,通常採用同軸分散法(氣流與光軸同心)☁✘•·↟。如果氣流不與光軸對齊◕│☁,則在手術過程中很容易產生更多的突起☁✘•·↟。為保證切割的穩定性◕│☁,通常需要調整噴嘴尖端與工件表面的距離◕│☁,通常為0.5-2.0mm◕│☁,以使切割能夠順利進行☁✘•·↟。
近年來◕│☁,在 PBF 和 DED 上發表了幾篇金屬 DA 評論☁✘•·↟。然而◕│☁,目前似乎沒有關於材料系統··✘₪▩、材料設計··✘₪▩、製造··✘₪▩、問題以及不同材料組的微觀結構和機械效能之間的關係的完整概述☁✘•·↟。因此◕│☁,本綜述的目的是分析電解沉積材料◕│☁,包括單片··✘₪▩、雙金屬和多組分系統☁✘•·↟。這些材料包括鈦合金··✘₪▩、鋼··✘₪▩、鋁合金··✘₪▩、鎳合金··✘₪▩、鈷合金··✘₪▩、金屬間合金··✘₪▩、形狀記憶合金(SMA)··✘₪▩、高熵合金(HEA)··✘₪▩、陶瓷··✘₪▩、複合材料··✘₪▩、功能梯度材料和多層材料☁✘•·↟。重點是 DED 工藝引數··✘₪▩、列印元件的微觀結構和機械效能之間的關係☁✘•·↟。合金設計··✘₪▩、自由框架塗層··✘₪▩、材料塗層和 EDM 修復也包括在內☁✘•·↟。最後◕│☁,強調了該領域的主要挑戰和機遇☁✘•·↟。
2. DED塗層材料體系◕│☁,其微觀結構和力學效能☁✘•·↟。
對 IM 的功能和結構材料開發的興趣正在迅速增長☁✘•·↟。這種對高效能行業的興趣◕│☁,包括汽車··✘₪▩、航空航天··✘₪▩、軍事和生物醫學領域◕│☁,導致對用於增材製造的各種材料的研究進行了大量投資☁✘•·↟。本節列出了最近報告的使用 DED 方法處理的材料☁✘•·↟。討論了加工引數對加工材料的微觀結構和機械效能的影響◕│☁,並強調了當前在工業可靠設計部件開發方面的科技差距☁✘•·↟。迄今為止◕│☁,已經用 DED 方法處理了各種材料◕│☁,並取得了不同程度的成功☁✘•·↟。這份材料清單可分為兩類╃╃☁:(1)常用的精加工材料◕│☁,如鈦基合金··✘₪▩、合金鋼··✘₪▩、不鏽鋼··✘₪▩、工具鋼··✘₪▩、鈦基合金··✘₪▩、鎳基合金··✘₪▩、合金鋁基; (2)鈷基合金··✘₪▩、金屬間化合物··✘₪▩、SMA··✘₪▩、HEA··✘₪▩、陶瓷··✘₪▩、複合材料和功能梯度材料等新型新增劑☁✘•·↟。
合金鋼含有 1.0-50%(重量)的合金元素◕│☁,廣泛用作汽車··✘₪▩、船舶··✘₪▩、石油和化學工業的建築材料☁✘•·↟。它們具有高強度和良好的韌性◕│☁,以及優異的耐磨性和耐腐蝕性☁✘•·↟。合金鋼可以透過各種成型和連線操作來成型☁✘•·↟。在低氧環境下製造可以提高合金鋼零件的機械效能☁✘•·↟。當然◕│☁,IM合金鋼在許多行業都有應用◕│☁,並且是一個不斷髮展的研究領域☁✘•·↟。
與傳統碳鋼相比◕│☁,合金元素的新增提高了機械效能和耐腐蝕性☁✘•·↟。迄今為止◕│☁,已經有幾種低合金鋼採用 DED 方法成功加工☁✘•·↟。光等人☁✘•·↟。研究了能量密度對 DED 塗層 12CrNi2Y 鋼的最終微觀結構··✘₪▩、塗層密度和機械效能的影響☁✘•·↟。對於使用的所有能量密度◕│☁,區域性最大相對密度為 98.95%☁✘•·↟。 EDM 零件從低能量密度的多邊形鐵素體轉變為更高能量密度的粒狀貝氏體☁✘•·↟。
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