Просмотры:0 Автор:Опытный инженер Чоле Время публикации: 2024-06-12 Происхождение:Tianchen Laser
Хлоя Вонг, инженер по лазерам в Тяньчене
Пока станки для лазерной резки волокна невероятно универсальны и способны обрабатывать широкий спектр металлов, некоторые металлы действительно представляют собой уникальные проблемы.Будучи инженером компании Tianchen Laser, ведущего производителя волоконных лазерных резаков в Китае, я обладаю обширным опытом работы с возможностями и ограничениями этих мощных машин.В этой статье я расскажу о металлах, которые сложно резать волоконным лазером, и дам советы по преодолению этих трудностей.
Волоконные лазеры используют затравочный лазер и усилитель для генерации чрезвычайно сфокусированного луча света высокой энергии.Этот лазерный луч направляется режущей головкой с фокусирующей оптикой на прорезание металлических заготовок.Материал плавится, сгорает, испаряется или сдувается струей газа, разделяя металлический лист на части.
Волоконные лазеры предлагают такие преимущества, как высокие скорости резки, точность, малая ширина реза, энергоэффективность и низкие эксплуатационные расходы по сравнению с другими промышленными методами резки.Они хорошо подходят для резки отражающих металлов, таких как алюминий, латунь и медь, а также стали, нержавеющей стали и экзотических металлов.
Однако некоторые свойства металлов и типы сплавов могут усложнить лазерную резку.Понимание этих особых случаев является ключом к достижению наилучших результатов резки.
Основные трудности, которые могут возникнуть при резке волоконным лазером при резке металлов, заключаются в следующем:
Высокая отражательная способность
Теплопроводность
Низкая температура плавления
Твердость и толщина
Давайте рассмотрим каждый из этих факторов и металлы, которые их проявляют.
Металлы с высокой отражающей способностью, такие как алюминий, медь и латунь, представляют собой проблему, поскольку они отражают значительную часть лазерного света, а не поглощают его.Этот отраженный свет потенциально может повредить оптику режущей головки.
Чистая медь особенно проблематична из-за ее чрезвычайно высокого коэффициента отражения более 90% на длинах волн волоконного лазера около 1 микрона.Полированные или гальванизированные поверхности еще больше увеличивают отражательную способность.
Для резки металлов с высокой отражающей способностью пиковая плотность мощности лазера на поверхности заготовки должна быть достаточно высокой, чтобы преодолеть отражательную способность и начать резку.Специализированные режущие головки используют коническое сопло, чтобы избежать обратных отражений.Также помогают легирующие элементы, поверхностные покрытия и текстуры, повышающие впитывающую способность.
Металлы с высокой теплопроводностью, такие как алюминий и медь, быстро отводят тепло из зоны резки.Этот эффект «теплоотвода» затрудняет достижение точки плавления при резке.Для преодоления теплопроводности требуется большая мощность лазера.
Замедление скорости резки и использование сжатого газа, например азота, для выдувания расплавленного металла может в некоторой степени противодействовать высокой теплопроводности.Импульсная работа лазера вместо использования непрерывной волны также помогает, позволяя нагреву накапливаться с каждым импульсом.
Металлы и сплавы с относительно низкими температурами плавления имеют тенденцию очень быстро плавиться и повторно затвердевать во время лазерной резки.Такое быстрое изменение фазы может привести к появлению неровных кромок реза, заусенцам и брызгам.
Алюминиевые сплавы склонны к этой проблеме.Их низкая температура плавления и вязкость означают, что металл имеет тенденцию плавиться в виде капель, а не испаряться полностью.Импульсные лазеры и специальные газовые форсунки, обеспечивающие чрезвычайно локализованное покрытие защитным газом, помогают решить эту проблему.
Толщина и твердость металлической заготовки влияют на мощность лазера и необходимое время резки.Для резки более толстых листов требуется больше мощности или более медленная скорость подачи.Некоторым очень твердым металлам, таким как некоторые инструментальные стали, также требуется больше энергии для начала и продолжения резки.
Волоконные лазеры более эффективны при резке металла толщиной до 20 мм.Они могут резать металлы толщиной более 25 мм, но это может происходить с меньшей скоростью.Мощность лазера, фокусирующая оптика, давление вспомогательного газа и расстояние до сопла — все это необходимо оптимизировать с учетом конкретной толщины и типа металла.
Нержавеющая сталь, хотя ее обычно легко резать волоконным лазером, может создавать некоторые проблемы в зависимости от конкретной марки сплава.Высокое содержание хрома в нержавеющей стали создает оксидный слой, который имеет гораздо более высокие температуры плавления и испарения, чем основной металл.
Во время лазерной резки этот тугоплавкий слой оксида хрома затрудняет процесс резки.Волоконные лазеры обычно справляются с этой задачей, но некоторые марки нержавеющей стали представляют большие трудности:
Нержавеющая сталь 303 содержит добавленную серу и фосфор для улучшения обрабатываемости.Но эти добавки усложняют лазерную резку, снижая поверхностное натяжение и вязкость сплава.
Нержавеющая сталь 416 и 420 имеет высокое содержание углерода, что снижает ее пластичность.Лазерная резка этих марок приводит к образованию большего количества окалины и может вызвать микротрещины на кромке среза.
Супераустенитные марки, такие как 904L, имеют такое высокое содержание никеля, что их теплопроводность приближается к чистой меди.Это требует большей мощности лазера для резки.
Мартенситные марки, такие как 410 и 440C, также сложны из-за их чрезвычайно высокой твердости и прочности.Они имеют более высокую отражательную способность и меньшую склонность к плавлению по сравнению с аустенитными нержавеющими сталями.
Основываясь на моем опыте резки широкого спектра металлов с помощью волоконных лазеров Tianchen, я рекомендую следующее для обработки самых сложных металлов:
Используйте максимальную пиковую мощность лазера, чтобы преодолеть отражательную способность и теплопроводность.Наш волоконный лазер T-20000 мощностью 20 кВт обладает самой высокой в отрасли мощностью резки.
Используйте режущий газ высокого давления, обычно чистый азот или цеховой воздух.Высокое давление газа обеспечивает дополнительное охлаждение и выдувает расплавленный металл из пропила.
Уменьшите расстояние между соплами до 0,5–1,0 мм, что составляет половину обычного расстояния.Это помещает фокус луча на верхнюю поверхность металла для максимально быстрого нагрева.
Уменьшите скорость резки, чтобы дать лазеру больше времени на плавление и испарение металла.Скорость обработки сложных металлов может быть на 50-80% ниже, чем скорости обработки мягкой стали.
Поэкспериментируйте с использованием зеленой или УФ-длины волн с удвоенной частотой вместо типичного инфракрасного излучения с длиной волны 1064 нм.Зеленый и ультрафиолетовый свет легче поглощаются отражающими металлами, такими как медь и алюминий.
Нанесите на металлическую заготовку антибликовое покрытие или текстуру поверхности, чтобы увеличить поглощение лазерного излучения.Покрытия, такие как черный оксид или шероховатые поверхности, поглощают больше лазерного света.
Используйте специальную режущую головку с коническим соплом для уменьшения обратных отражений и фокусирующую линзу большого диаметра для работы с лазером высокой мощности.Tianchen предлагает индивидуальные режущие головки из «блестящего металла» для наших волоконных лазеров.
Если есть возможность, выберите сплав, который лучше поддается лазерной резке.Например, алюминий 6061 легче резать, чем алюминий 2024.Нержавеющая сталь 304 режется легче, чем 303.
В Тяньчен Лазер, мы уже более десяти лет находимся в авангарде технологий волоконной лазерной резки.Наши волоконные лазеры используются для резки как легких, так и сложных металлов производителями в самых разных отраслях промышленности по всему миру.
Мы предлагаем волоконные лазеры мощностью от 1 до 20 кВт и выше для обработки любых материалов: от тонкой фольги до толстых пластин.Наши режущие головки, системы подачи газа, фокусирующая оптика и управляющее программное обеспечение оптимизированы для работы с труднообрабатываемыми металлами.
Если вам сложно резать отражающие, проводящие, толстые или твердые металлы с помощью вашего нынешнего лазера, свяжитесь с Тяньченом сегодня.Наши опытные инженеры по применению могут оценить ваши потребности и порекомендовать идеальное решение для волоконного лазера.
Благодаря правильному волоконному лазеру Tianchen и оптимальным параметрам резки даже самые сложные металлы можно резать чисто, быстро и надежно.Откройте для себя разницу Tianchen и поднимите свои возможности резки металла на новый уровень.
