З развіццём Індустрыі 4.0 тэхналогія лазернай рэзкі стала адным з асноўных працэсаў у такіх галінах, як выраб ліставога металу і дакладная апрацоўка кампанентаў, дзякуючы сваёй высокай дакладнасці, высокай эфектыўнасці і перавагам бескантактавай апрацоўкі. Гэты артыкул змяшчае сістэматычны аналіз прынцыпаў, прыдатных матэрыялаў і канструктыўных характарыстык лазернай рэзкі, адначасова параўноўваючы яе з традыцыйнымі метадамі апрацоўкі, такімі як фрэзераванне з ЧПУ, каб прапанаваць практычныя рэкамендацыі.
一、Вызначэнне і асноўныя прынцыпы лазернай рэзкі
Лазерная рэзка - гэта працэс тэрмічнай рэзкі, які выкарыстоўвае лазерны прамень высокай магутнасці з высокай шчыльнасцю для апраменьвання паверхні металічных лістоў, у выніку чаго матэрыял імгненна плавіцца, выпараецца або выдзімаецца патокам высокаэнергічнага газу, дасягаючы тым самым падзелу матэрыялу. У адрозненне ад традыцыйнай механічнай кантактнай рэзкі, лазерная рэзка з'яўляецца бескантактавым працэсам. Працэс не прадугледжвае зносу інструмента, механічнага сціску і дэфармацыі нарыхтоўкі, што дазваляе максімальна захаваць першапачатковыя ўласцівасці і якасць паверхні ліставога металу.
У спалучэнні з аўтаматычным праграмаваннем праз сістэму ЧПУ абсталяванне можа дакладна выразаць любую складаную форму ў адпаведнасці з траекторыяй, указанай на чарцяжах. Няхай гэта будзе прамыя лініі, дугі, няправільныя адтуліны або ажурныя ўзоры, усё гэта можа быць сфарміравана за адзін праход, што робіць яго асноўным асноватворным працэсам для сучаснага дакладнага вырабу ліставога металу.
二、Класіфікацыя асноўных працэсаў лазернай рэзкі
Зыходзячы з адрозненняў у таўшчыні матэрыялу, тыпе матэрыялу і выніках апрацоўкі, лазерная рэзка ў асноўным дзеліцца на чатыры катэгорыі працэсаў для задавальнення розных вытворчых патрэб:
1. Лазерная рэзка плаўленнем : падыходзіць для металічных лістоў сярэдняй і таўшчыні, такіх як нержавеючая і вугляродзістая сталь. Лазер награвае матэрыял, каб расплавіць яго, а дапаможны газ пад высокім ціскам выкарыстоўваецца для выдзімання расплаўленага металу. Гэты працэс дае гладкія плоскія разрэзы з высокай перпендыкулярнасцю і з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным асноўным працэсам у прамысловасці.
2. Лазерная вапарызацыйная рэзка : у асноўным выкарыстоўваецца для звыштонкіх лістоў і высокадакладных танкасценных дэталяў. Выкарыстоўваючы высокія тэмпературы для непасрэднага выпарэння і выдалення матэрыялу, гэты метад стварае надрэзы практычна без задзірын і рэшткаў і забяспечвае надзвычай высокую дакладнасць, што робіць яго прыдатным для масавай вытворчасці невялікіх дакладных кампанентаў.
3. Лазерная кіслародная рэзка : у асноўным выкарыстоўваецца для апрацоўкі тоўстых лістоў звычайнай вугляродзістай сталі. Ён выкарыстоўвае кісларод для паскарэння расплаўлення і раз'яднання матэрыялу, забяспечваючы высокую хуткасць рэзкі і высокую рэнтабельнасць, што робіць яго прыдатным для гашэння структурных кампанентаў у буйнасерыйнай вытворчасці.
4. Рэзка з кантраляваным разломам : гэты метад, прызначаны для далікатных матэрыялаў, выкарыстоўвае лакалізаваны лазерны нагрэў для ўзнікнення расколін ад напружання, забяспечваючы дакладнае аддзяленне, адначасова эфектыўна прадухіляючы сколы і пашкоджанні матэрыялу.
三、Шырокі спектр прыдатных матэрыялаў, але неабходны правільны выбар
Лазерная рэзка можа апрацоўваць розныя металічныя і неметалічныя матэрыялы, але розныя матэрыялы маюць асаблівыя патрабаванні да даўжыні хвалі лазера, магутнасці і дапаможных газаў:
Металічныя матэрыялы (звычайна выкарыстоўваюцца валаконныя лазеры):
Вугляродзістая сталь : самая простая для рэзкі, з таўшчынёй да 20 мм і больш (магутнае абсталяванне можа апрацоўваць нават 50 мм+).
Нержавеючая сталь : Выдатная якасць краю і добрая ўстойлівасць да карозіі; тыповая таўшчыня апрацоўкі 1-12 мм.
Алюмініевыя сплавы : высокая адбівальная здольнасць патрабуе больш высокай магутнасці; для прадухілення акіслення рэкамендуецца экранаванне азотам.
Медзь, латунь : з-за высокай адбівальнай здольнасці і цеплаправоднасці патрабуюцца спецыяльныя налады параметраў; звычайна абмяжоўваецца тонкімі лістамі.
Тытан, нікелевыя сплавы : Падыходзіць для аэракасмічнага прымянення; для прадухілення забруджвання неабходная абарона ад інэртнага газу.
Неметалічныя матэрыялы (звычайна выкарыстоўваюць CO₂-лазеры):
Пластмаса, акрыл, дрэва, папера, кераміка, шкло і інш.
Заўвага: ПВХ, хлорзмяшчальныя матэрыялы, скура і г.д. могуць вылучаць таксічныя газы пры ўздзеянні лазернай энергіі; рэзаць гэтыя матэрыялы не рэкамендуецца.
四、Асноўныя рэкамендацыі па распрацоўцы лазернай рэзкі
Каб у поўнай меры выкарыстаць перавагі лазернай рэзкі, на этапе праектавання неабходна выконваць наступныя характарыстыкі:
Мінімальны памер функцыі:
Рэкамендуецца, каб мінімальны дыяметр адтуліны быў ≥ таўшчыні ліста (напрыклад, для таўшчыні ліста 1 мм, дыяметр адтуліны ≥ 1 мм), каб пазбегнуць скажэння адтуліны, выкліканага назапашваннем цяпла.
Шырыня шчыліны не павінна быць менш за 0,5 мм; у адваротным выпадку вывядзенне дзындраў будзе абцяжарана.
Зазор і допуск рэзкі:
Стандартны допуск рэзкі можа дасягаць ±0,1 мм (для тонкіх лістоў), а высокадакладнае абсталяванне - ±0,02 мм.
Пры распрацоўцы зборных дэталей улічвайце мантажны зазор 0,1–0,2 мм.
Зона цеплавога ўздзеяння і кантроль дэфармацыі:
Пазбягайце шчыльных груп невялікіх адтулін або тонкіх кансольных канструкцый, каб прадухіліць лакальны перагрэў і дэфармацыю.
Для высокадакладных дэталяў рэкамендуецца выкарыстоўваць рэжым імпульснага лазера, каб паменшыць паступленне цяпла.
Укладзенасць і аптымізацыя выдаткаў:
Выкарыстоўвайце праграмаванне з ЧПУ для аўтаматычнага ўкладвання, каб максімальна павялічыць выкарыстанне матэрыялу.
Формы не патрабуюцца, што робіць яго прыдатным для дробнасерыйнай вытворчасці з вялікай колькасцю асартыментаў і значна скарачае цыклы дастаўкі.
五、Асноўныя перавагі тэхналогіі лазернай рэзкі
1. Інструменты не патрабуюцца : прамая апрацоўка чарцяжоў з дапамогай праграмавання значна зніжае выдаткі на інструменты, што робіць яго прыдатным для стварэння прататыпаў новага прадукту, дробнасерыйнай кастомізацыі і шырокай вытворчасці.
2. Больш высокая дакладнасць : Дакладнае пазіцыянаванне з ЧПУ забяспечвае мінімальныя памерныя памылкі і плыўныя зрэзы без задзірын, што значна скарачае працэсы шліфоўкі і абрэзкі.
3. Высокая адаптыўнасць : Здольны апрацоўваць любыя складаныя двухмерныя формы; лёгка стварае ажурныя, няправільныя формы і ўзорыстыя структуры, прапаноўваючы выключную гнуткасць дызайну.
4. Высокая эфектыўнасць вытворчасці : высокая хуткасць рэзкі і высокая ступень аўтаматызацыі дазваляюць эфектыўна масава вырабляць пры інтэграцыі са зборачнымі лініямі.
六、Зводка
Лазерная рэзка - гэта высокаэфектыўны, дакладны і гнуткі працэс тэрмічнай рэзкі з ЧПУ, які ахоплівае пераважную большасць прыкладанняў для апрацоўкі ліставога металу і металічных пласцін, служачы фундаментальным працэсам сучаснай дакладнай вытворчасці. У рэальным вытворчасці шляхам дбайнага кіравання выбарам матэрыялаў і спецыфікацыямі канструкцыі, а таксама інтэграцыі паслуг лазернай рэзкі, дакладнага фрэзеравання і гнуткі ліставога металу ў адзіны вытворчы працэс кампаніі могуць значна палепшыць дакладнасць прадукцыі, скараціць тэрміны выканання і знізіць вытворчыя выдаткі, тым самым усебакова павышаючы канкурэнтаздольнасць сваёй прадукцыі на рынку.
