Metallni lazer bilan kesish mashinalarining kesish tezligiga qanday omillar ta'sir qiladi?

Lazer quvvati va uning metall kesish uskunasi ishlash samaradorligiga nochiziqli ta'siri

Odatda uchraydigan metallarda quvvat–tezlik munosabati: po'lat, aluminiy va zinkirli po'lat

Lazer quvvati miqdori materiallarni qanchalik tez kesish mumkinligini belgilaydi, garchi bu munosabat oddiy emas va qanday material haqida gap ketayotganiga qarab o'zgarib turadi. Masalan, 1 mm karbonli po'latni oling. 2 kVt li lazer bilan kesish tezligi daqiqasiga 708 dyuym atrofida bo'ladi. Lekin bu quvvatni 6 kVt gacha uch barobar oshirsak, so'nggi yilgi sanoat standartlariga ko'ra, tezlik taxminan 2165 ipm (dyuym daqiqasiga) ga yetadi. Bu juda ta'sirli — 205% lik oshishdir. Endi alyuminiy boshqa hikoya aytadi. Chunki u issiqlikni juda yaxshi o'tkazadi va shuning uchun bir xil qalinlikdagi po'latga nisbatan operatorlarga taxminan 30–40% ortiq quvvat kerak bo'ladi. Oddiy po'lat esa butunlay boshqa qiyinchiliklarga sabab bo'ladi. Ortiqcha qoldiqlarsiz toza kesish olish uchun jarayon davomida quvvat darajasini ehtiyotkorlik bilan sozlash kerak. Keyin mis qotishmalari bor: ular tushayotgan energiyaning aksariyat qismini aks ettiradi. Ular po'lat qabul qiladigan energiyaning atigi 40% ini so'radi, shu sababli ishlov beruvchilar operatsiya davomida keng ko'lamli quvvat o'zgarishlarini amalga oshirishga majbur bo'ladilar. Ba'zi ishlarda esa yaxshi kesim chetlari va doimiy kesim kengligini olish uchun detallarni ikki marta o'tkazish talab etiladi.

Optimal quvvat chegarasidan keyingi foyda kamayishi: IPG va TRUMPF testlaridan olingan xulosalar

Ba'zi material chegaralaridan o'tishga harakat qilish, oddiygina lazer quvvatini oshirish — bu endi deyarli hech narsa bermaydi va aksincha kesish sifatini buzib yuborishi ham mumkin. Masalan, aluminiyga e'tibor bering. 8 mm qalinlikdagi varaq bilan ishlayotganda, TRUMPFning o'tgan yildagi tadqiqotlariga ko'ra, 4 kW dan yuqori quvvatga o'tish kesish tezligini atigi 5% ga tezlashtiradi, lekin kesim chetlarining nozikligini taxminan 40% pasaytiradi. Agar kimdir 15 mm qalinlikdagi yumshoq po'latni 8 kW dan ortiq quvvatda kesmoqchi bo'lsa, nima sodir bo'ladi? Bu faqat gidroksidlanish muammolarini tezlashtiradi va keyinchalik hech kim bilan shug'ullanmoqchi bo'lmagan gidroksid qatlamlarini hosil qiladi. Keyingi qo'shimcha ishlash talablari aniq ravishda umumiy xarajatlarga qo'shadi. Bu yerda sodir bo'layotgan narsa — oddiygina fizika. Juda katta quvvat materialni shunchalik tez eritadi-ki, yordamchi gaz erigan materiallarni to'liq olib tashlay olmaydi; natijada xohlamagan qayta eritilgan qatlamlar va noaniq kesimlar hosil bo'ladi. IPG va TRUMPF kabi sanoatning yetakchi kompaniyalari quvvat sozlamalari sifatni juda ko'p yo'qotmasdan ma'lum darajada tezlikni oshirishga imkon beradigan optimal nuqtalarni aniqlab chiqqanlar. Ularning diagrammalari quvvat darajasi va haqiqiy ishlab chiqarish samaradorligi o'rtasidagi logarifmik munosabatni ko'rsatadi; bu esa korxonalar uchun ishlarni yetarlicha tez bajarish va bir vaqtda yaxshi kesim cheti sifatini saqlash hamda vaqt o'tishi bilan texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini ma'lum darajada kamaytirish orasidagi muvozanatni topishga yordam beradi.

Material xususiyatlari: Qalinlik, Aks ettirish qobiliyati va Issiqlik o'tkazuvchanligi — asosiy tezlik cheklovchilari

Yengil po'lat (1–25 mm) va Alyuminiy (1–12 mm) uchun qalinlik–tezlik teskari eksponensial kamayishi

Qirqilayotgan material qalinligi metall qirqish uskunalari erisha oladigan haqiqiy chegaralarni belgilaydi. Varaq qalinlashganda, qirqish tezligi keskin pasayadi. Masalan, 12 mm lik aluminiy varaqni qirqish 1 mm lik varaqni qirqishga nisbatan taxminan ikki baravar ko'proq vaqt talab qiladi. Oddiy 3 mm lik po'latga nisbatan 25 mm lik yumshoq po'lat bilan ishlaganda operatorlar uskunalarini deyarli uch chorakga sekinlashtirishlari kerak. Buning sababi nimada? Asosiy muammo issiqlik boshqaruvi bilan bog'liq muammolardir. Qalinroq materiallar ishlov berish jarayonida issiqlikning yarmidan ortig'ini yo'qotadi, chunki lazer energiyasi kengroq maydonlarga tarqaladi va materialni to'liq penetre qila olmasdan avval tomonlarga siljib ketadi. Agar texniklar quvvat darajasi, nurlanishni fokus qilish nuqtasi va yordamchi gazlarni qo'llash usullari kabi sozlamalarni turli qalinliklarga mos ravishda sozlamasa, ular qisman qirqishlardan tortib, burilgan detallar yoki qirralarda ug'it hosil bo'lishi kabi turli xil muammolarga duch keladi.

Nima uchun mis va latun kabi yuqori aks ettiruvchanlikka ega metallar bir xil metall kesish uskunasida poʻlatga nisbatan 40–60% sekinroq kesiladi

Mis va latun bilan ishlash fizika jihatidan ikkita katta muammo yuzaga keltiradi. Birinchidan, bu materiallar juda yuqori aks ettirish qobiliyatiga ega bo'lib, ularga tushayotgan lazer energiyasining 70 dan 90 foizigacha qismini aks ettirib yuboradi. Ikkinchidan, ular issiqlikni juda yaxshi o'tkazadi: misning issiqlik o'tkazuvchanligi cheliknikidan taxminan sakkiz barobar tezroq. Boshqa tomondan, po'lat yaqin infratovush lazer energiyasining atrofida 65% ni so'rib oladi, shu sababli uning bilan ishlash ancha osonroq. Lekin mis va latun bu ishlov berishga baribir qo'llab-quvvatlamaydi. Ular kelayotgan energiyaning aksariyat qismini aks ettirib yuboradi va so'rilgan energiyani kesish sodir bo'layotgan joydan tezda uzoqlashtiradi. Shu sababli materialni eritish uchun ko'proq vaqt ketadi; bu esa operatorlarga kamida 2 kilovatt ziravi quvvatga ega uskunalar talab qilishini va kesish tezligini oddiy 8 metr daqiqasiga nisbatan 3 metr daqiqasiga sekinlashtirishini anglatadi. Ko'pincha texniklar materialni to'liq kesib o'tish uchun lazer nuri bir xil nuqtaga ikki marta o'tkazishga majbur bo'ladi; bu umumiy ishlab chiqarish samaradorligini 40 dan 60 foizgacha pasaytiradi. Barcha ushbu omillar real ishlab chiqarish sharoitlarida mis va latun bilan ishlashda uskuna parametrlarini aniq sozlashni mutlaqo zarur qilishini tushuntiradi.

Yordamchi gaz strategiyasi: Maksimal metall kesish tezligi uchun tur, bosim va oqimni optimallashtirish

Kislorod, azot va siqilgan havo: Materialga qarab tezlik va kesish yuzasining sifatidagi nuqsonlar

Qanday yordamchi gaz tanlash kesish tezligi va kesilgan qirralarning qanchalik tozaligiga katta ta'sir ko'rsatadi. Masalan, kislorodni oling. Yengil po'lat bilan ishlayotganda kislorod temir bilan eksotermik reaksiyalarga kirishadi va bu kesish tezligini taxminan 40% ga oshiradi. Lekin bunda bir necha kamchiliklar ham bor. Bu reaksiyalar natijasida qoladigan oksid qatlamini keyinchalik to'g'rilash uchun qo'shimcha ish talab qilinadi. Keyingisi — azot. Azot oksidsiz toza kesimlarni beradi, bu esa chelikli po'lat va alyuminiy kabi materiallar uchun juda yaxshi. Kamchiligi nima? Kimyoviy reaksiyalar sodir bo'lmasa, kesish tezligi 20–30% pasayadi. Va nihoyat, siqilgan havo arzonligi tufayli jalb qiluvchi tuyuladi, ayniqsa 3 mm dan ingirok bo'lgan nohechlik metallar uchun. Biroq, qalinroq qismlar bilan ishlashda havo tarkibidagi namlik va kislorod issiqlikni boshqarishni buzadi. Natijada kesish tezligi taxminan 15–25% sekinlashadi va qirralarning shakli ham juda noaniq bo'ladi. Shunday qilib, eng yaxshi variant har bir ishga qanday xususiyatlar muhim ekanligiga qarab belgilanadi. Agar uglerodli po'latda tez ishlab chiqarish kerak bo'lsa, kisloroddan foydalaning. Korroziyaga chidamli aniq detallar tayyorlash uchun azot ajoyib natija beradi. Siqilgan havodan foydalanishni aniqlik talablari yuqori bo'lmagan, material qalinligi kichik bo'lgan va xarajatlarni kamaytirish muhim bo'lgan vaziyatlarda saqlab qo'ying.

Optik va Mexanik Aniqlik: Kesish Tezligiga Ta'sir Qiluvchi Fokus, Nurlar Sifati va Texnik Xizmat Ko'rsatish

Maydon Hajmi, Fokus Chukurligi va M² Sifatning Pasayishi: Nurlar Sifati >1.2 Qiymatida Maksimal Tezlik 35% gacha Kamayadi

Lazer nuri sifati, shunday deb ataladigan M kvadrat ko'rsatkichi yordamida o'lchanadi va bu ko'rsatkich materiallarni qanchalik tez kesish va kesilgan chetlarning o'tkirlik darajasiga katta ta'sir ko'rsatadi. Aynan gausssimon nurning M kvadrat qiymati aynan 1,0 ga teng bo'ladi. Agar bu raqam taxminan 1,2 dan yuqori ko'tarilsa, tizimning biror joyida muammo bor demakdir. Keng tarqalgan muammolar orasida linzalarda chang to'planishi, aynan moslanmagan oynalar yoki lazer ichidagi detallarning vaqt o'tishi bilan isdan chiqishi kiradi. Bu muammolar lazer energiyasini fokus nuqtasida to'g'ri jamlash o'rniga uni tarqatib yuboradi. Natijada eng muhim joyda quvvat kamayadi va operatorlar yaxshi natija olish uchun kesish jarayonini 35% gacha sekinlashtirishga majbur bo'ladi. Masalan, 6 mm qalinlikdagi po'latni kesishni oling. M kvadrat 1,5 bo'lganda, kesish tezligi 1,1 dan yuqori sifatli nur bilan ishlaganda taxminan 12 metr daqiqa boshiga bo'lgan tezlikka nisbatan 8 metr daqiqa boshiga pastga tushishi mumkin. Agar karbon qatlami optik komponentlarda to'planib ketishiga e'tibor bermasak, bu har oy M kvadrat ko'rsatkichini taxminan 0,3 ga oshirib yuboradi. Bunday asta-sekin yemirilish ishlab chiqarish samaradorligini asta-sekin pasaytirib boradi. Hamma narsani doim tozalab turish, oynalarni to'g'ri moslab turish va ichki komponentlarni tekshirib turish — bu yaxshi nuri sifatini saqlashga yordam beradi. Har safar M kvadrat 1,1 lik optimal nuqtadan hatto 0,1 ga ham oshsa, quvvat samaradorligi taxminan 5% pasayadi va umumiy chiqishda sezilarli pasayish kuzatiladi.

Tez-tez so'raladigan savollar

Qanday omillar turli metallarga nisbatan lazerlarning kesish tezligini ta'sirlaydi?

Material qalinligi, aks ettiruvchanligi, issiqlik o'tkazuvchanligi hamda lazer quvvati sozlamalari kesish tezligiga sezilarli darajada ta'sir qiladi.

Nima uchun mis va latun kabi yuqori aks ettiruvchanlikka ega metallarni kesish qiyin?

Bu metallar lazer energiyasining katta qismini aks ettiradi va issiqlikni tez tarqatadi, bu esa kesish samaradorligini pasaytiradi.

Yordamchi gazlar metallarni kesish tezligi va sifatiga qanday ta'sir qiladi?

Kislorod, azot yoki siqilgan havo kabi yordamchi gaz tanlovi metall bilan sodir bo'ladigan turli reaksiyalarga bog'liq holda kesish tezligi va kesish chetining sifatiga ta'sir qiladi.

M kvadrat qiymati lazer kesishda qanday vazifani bajaradi?

M kvadrat qiymati nurlanish sifatini o'lchaydi va kesish tezligi hamda aniqlikka ta'sir qiladi. Quyiroq qiymat yaxshiroq fokuslanish va samaradorlikni ko'rsatadi.