La máquina de corte por láser es un rayo láser emitido por un láser, que se enfoca en un rayo láser de alta densidad de potencia a través de un sistema de circuito óptico. El rayo láser irradia la superficie de la pieza de trabajo, haciendo que ésta alcance el punto de fusión o ebullición, mientras que el gas a alta presión coaxial con el rayo expulsa el metal fundido o vaporizado. A medida que la viga se mueve con respecto a la posición de la pieza de trabajo, eventualmente crea una hendidura en el material, lo que resulta en un corte. El procesamiento de corte por láser es un rayo invisible en lugar de la cuchilla mecánica tradicional, con alta precisión, corte rápido, sin limitarse a las limitaciones del patrón de corte, anidamiento automático para ahorrar materiales, corte suave, bajos costos de procesamiento y otras características. El siguiente problema para comprender el conocimiento detallado.
Primero, el principio de la máquina de corte por láser.
El láser es un tipo de luz que, como ocurre con otras luces naturales, se genera mediante el salto atómico (molecular o iónico, etc.). Pero se diferencia de la luz ordinaria en que el láser sólo en el período inicial muy corto de tiempo depende de la radiación espontánea, y luego el proceso está completamente determinado por la excitación de la radiación, por lo que el láser tiene un color muy puro, casi sin dispersión de direccionalidad. , muy alta intensidad luminosa y alta coherencia.
El corte por láser se realiza aplicando la energía de alta densidad de potencia generada al enfocar el láser. Bajo el control de la computadora, el láser se descarga mediante pulsos, para generar una repetición controlada de luz láser pulsada de alta frecuencia, formando una cierta frecuencia, un cierto ancho de pulso del haz, el rayo láser pulsado a través de la trayectoria óptica. de conducción y reflexión y a través del grupo de lentes de enfoque que se enfoca en la superficie del objeto procesado, formando un punto sutil de alta densidad de energía, el punto focal se ubica en las proximidades de la superficie a procesar, a alta temperatura instantánea fusión o vaporización del procesado El material a procesar se funde o vaporiza a alta temperatura en un instante. Cada pulso láser de alta energía crea instantáneamente un pequeño agujero en la superficie del objeto. Bajo control por computadora, el cabezal de procesamiento láser y el material a procesar se perforan con un movimiento relativo continuo de acuerdo con un patrón prediseñado, de modo que el objeto se procesa con la forma deseada.
Los parámetros del proceso de corte de la costura (velocidad de corte, potencia del láser, presión del gas, etc.) y la trayectoria del movimiento son controlados por el sistema CNC, la escoria en la costura de corte se expulsa mediante una cierta presión del gas auxiliar.
En segundo lugar, el proceso principal de la máquina de corte por láser.
1, corte por vaporización
En el proceso de corte por vaporización por láser, la temperatura de la superficie del material aumenta hasta el punto de ebullición, la velocidad es tan rápida que es suficiente para evitar la conducción de calor causada por la fusión, por lo que parte del material vaporizado en vapor desaparece, parte del material como la eyección del fondo de la rendija fue arrastrada por el flujo de gas auxiliar. En este caso se requiere una potencia láser muy alta.
Para evitar la condensación de los vapores del material en las paredes de la rendija, el espesor del material no debe exceder en gran medida el diámetro del rayo láser. Por lo tanto, este proceso sólo es adecuado para aplicaciones en las que se debe evitar la eliminación de material fundido. Este proceso prácticamente sólo se utiliza en un número muy reducido de aplicaciones con aleaciones a base de hierro.
El proceso no se puede utilizar para materiales como la madera y algunas cerámicas, que no están en estado fundido y, por lo tanto, es menos probable que se recondensan con los vapores del material. Además, estos materiales normalmente deben cortarse con un corte mucho más grueso. En el corte por vaporización por láser, el enfoque óptimo del haz depende del espesor del material y de la calidad del haz. La potencia del láser y el calor de vaporización sólo tienen una cierta influencia en la posición óptima del enfoque. La velocidad máxima de corte es inversamente proporcional a la temperatura de vaporización del material para un espesor de placa determinado. La densidad de potencia del láser requerida es superior a 108 W/cm2 y depende del material, la profundidad de corte y la posición focal del haz. Con un determinado espesor de placa, suponiendo que la potencia del láser sea suficiente, la velocidad máxima de corte está limitada por la velocidad del chorro de gas.
2, corte por fusión
En el corte por fusión por láser, la pieza de trabajo se funde parcialmente y luego el material fundido se expulsa con la ayuda de un chorro de gas. Debido a que la transferencia de material solo ocurre en su estado líquido, el proceso se llama corte por fusión por láser.
El rayo láser se combina con un gas de corte inerte de alta pureza para alejar el material fundido del corte sin que el gas participe en el corte. El corte por fusión por láser permite velocidades de corte más altas que la gasificación. La energía necesaria para la gasificación suele ser mayor que la energía necesaria para fundir el material. En el corte por fusión por láser, el rayo láser sólo se absorbe parcialmente. La velocidad máxima de corte aumenta al aumentar la potencia del láser y disminuye casi inversamente al aumentar el espesor de la placa y la temperatura de fusión del material. Para una determinada potencia del láser, los factores limitantes son la presión del aire en el corte y la conductividad térmica del material. El corte por fusión por láser proporciona cortes sin oxidación en materiales ferrosos y titanio. Produce fusión pero menor que la gasificación de la densidad de potencia del láser, para materiales de acero, entre 104W/cm2 ~ 105 W/cm2.
3, corte por fusión por oxidación
El corte por fusión generalmente utiliza gas inerte; si se reemplaza por oxígeno u otros gases activos, el material en la irradiación del rayo láser se enciende y el oxígeno reacciona químicamente intensamente y produce otra fuente de calor, de modo que el material se calienta aún más, lo que se conoce como corte por fusión por oxidación. .
Debido a este efecto, la velocidad de corte obtenida con este método es mayor que la del corte por fusión para acero estructural del mismo espesor. Por otro lado, este método puede producir un corte de peor calidad en comparación con el corte por fusión. De hecho, produce una ranura más ancha, una rugosidad significativa, una mayor zona afectada por el calor y una peor calidad de los bordes. El oxicorte láser no es adecuado para mecanizar modelos de precisión y esquinas afiladas (peligro de quemar las esquinas afiladas). Los efectos del calor se pueden limitar utilizando un láser en modo pulsado, donde la potencia del láser determina la velocidad de corte. Con una determinada potencia del láser, los factores limitantes son el suministro de oxígeno y la conductividad térmica del material.
4. Corte de fractura controlado
Para materiales frágiles que se dañan fácilmente con el calor, el corte controlado a alta velocidad mediante calentamiento por rayo láser se denomina corte por fractura controlada. Los principales elementos de este proceso de corte son: el rayo láser calienta una pequeña zona de material quebradizo, provocando un gran gradiente térmico y una severa deformación mecánica en la zona, dando como resultado la formación de grietas en el material. Mientras se mantenga un gradiente de calentamiento equilibrado, el rayo láser puede guiarse para producir grietas en cualquier dirección deseada.
