L’application et l’introduction de la partie de machine de coupe laser.1

La machine de coupe laser est le laser émis par le laser, à travers le système de chemin optique, concentré dans un faisceau laser de haute densité de puissance. Le faisceau laser est irradié à la surface de la pièce, de sorte que la pièce atteint le point de fusion ou le point d’ébullition. Dans le même temps, le 

le coaxial de gaz à haute pression avec le faisceau soufflera loin le métal fondu ou gazifié. Avec le faisceau lumineux et la position relative de la pièce du mouvement, le matériau a finalement formé une fente, afin d’atteindre le but de la coupe. Le traitement de coupe au laser est d’utiliser la lumière invisible

faisceau au lieu du couteau mécanique traditionnel, avec une grande précision, coupe rapide, non limité au modèle de coupe, typographie automatique pour économiser le matériau, coupe lisse, faible coût de traitement, permettra d’améliorer ou de remplacer progressivement l’équipement traditionnel de traitement de coupe en métal. La mécanique

une partie de la tête d’outil laser n’a aucun contact avec la pièce, de sorte qu’il ne sera pas gratter la surface de la pièce. La vitesse de coupe au laser est rapide, l’incision est lisse et plate, généralement sans traitement ultérieur; Petite zone de coupe affectée par la chaleur, déformation de petites plaques, fente étroite

(0,1 mm~0,3 mm); Pas de stress mécanique, pas de bavure de cisaillement; Précision d’usinage élevée, bonne répétabilité, aucun dommage à la surface du matériau; La programmation de contrôle numérique, peut traiter n’importe quel plan, peut être un grand format de la coupe de planche entière, pas besoin d’ouvrir un moule, économique et gain de temps.

1) introduction

 Et par rapport à l’acétylène d’oxygène traditionnel, tels que la technologie de coupe de plasma, vitesse de coupe laser, largeur étroite de bordure, petite zone affectée par la chaleur, degré vertical bon, coupe bord de bordure lisse, en même temps peut être la variété des matériaux de coupe de laser, y compris l’acier au carbone, acier inoxydable, acier en alliage, bois, plastique, caoutchouc, tissu, quartz, céramique, verre, matériaux composites, etc. Avec le développement rapide de l’économie de marché et le développement rapide de la science et de la technologie, la technologie de coupe laser a été largement utilisée dans l’automobile, les machines, l’énergie électrique, le matériel et les appareils électriques et d’autres domaines. Ces dernières années, la technologie de coupe laser se développe à une vitesse sans précédent, avec un taux de croissance annuel de 15%~20%. Depuis 1985, la Chine a connu une croissance de près de 25 pour cent par an.

  À l’heure actuelle, le niveau global de la technologie de coupe laser en Chine est encore un grand écart avec les pays avancés, de sorte que la technologie de coupe laser sur le marché intérieur a une large perspective de développement et un espace d’application énorme.

Pendant le processus de coupe de la machine de coupe au laser, le faisceau est concentré dans un petit foyer à travers la lentille de la tête de coupe, de sorte que le foyer peut atteindre une densité de puissance élevée, dans laquelle la tête de coupe est fixée sur l’axe z. À ce stade, l’entrée de chaleur par le faisceau dépasse de loin la partie de la chaleur réfléchie, transmise ou diffuse par le matériau.

Le matériau est bientôt chauffé à la température de fusion et de vaporisation. Dans le même temps, un flux d’air à grande vitesse souffle le matériau fondu et vaporisé du côté coaxial ou non coaxial, formant les trous coupés par le matériau. Comme le focus se déplace par rapport au matériau, le trou est formé en une fente continue de largeur étroite pour compléter la coupe du matériau.

 À l’heure actuelle, le système de trajectoire optique de vol est principalement utilisé dans la trajectoire optique extérieure de la machine de coupe au laser.

Le faisceau du générateur laser passe à travers le réflecteur 1, 2 et 3 à la lentille de mise au point sur la tête de coupe, et après mise au point, il forme une tache lumineuse sur la surface du matériau à traiter. L’objectif réfléchissant 1 est fixé sur le fuselage et ne bouge pas. Le miroir 2 sur le faisceau se déplace dans la direction x avec le mouvement du faisceau. L’objectif de réflexion 3 sur l’axe z se déplace dans la direction y avec le mouvement de l’axe z. Il n’est pas difficile de voir à partir de la figure que, pendant le processus de coupe, la longueur de la trajectoire optique change à tout moment que le faisceau se déplace dans la direction x et l’axe z se déplace dans la direction y.

 À l’heure actuelle, le faisceau laser émis par le générateur laser civil a un certain angle de divergence et est « oniqu » en raison du coût de fabrication et d’autres raisons. Lorsque la hauteur du « cône » change (équivalente à la longueur du chemin du coupeur laser), la zone transversale du 

faisceau sur la surface des changements de lentille de mise au point. En outre, la lumière a également la propriété des vagues, il est donc inévitable qu’il y aura diffraction, ce qui entraînera le faisceau à se développer ultérieurement dans le processus de propagation. Ce phénomène existe dans tous les systèmes optiques et peut déterminer les limites théoriques de la performance de ces systèmes.

 Parce que le faisceau gaussien est « effil » et diffracted par les ondes lumineuses, lorsque la longueur de la trajectoire optique change, le diamètre du faisceau agissant sur la surface de la lentille change à tout moment, ce qui entraînera des changements dans la taille et la profondeur de la mise au point, mais a peu d’influence sur la position de mise au point. Si la taille et la profondeur de mise au point du changement de mise au point dans l’usinage continu, il aura inévitablement un grand impact sur l’usinage, par exemple, causera la largeur de la couture de coupe n’est pas cohérente, à la même puissance de coupe ne sera pas coupé à travers ou plaque ablative.

2) principe

 Un laser est un type de lumière qui, comme d’autres lumières naturelles, est produite par la transition des atomes (molécules, ions, etc.). Cependant, il est différent de la lumière ordinaire en ce que le laser ne repose que sur le rayonnement spontané pour une très courte période de temps au début, et le processus suivant est complètement déterminé par le rayonnement excitateur, de sorte que le laser a une couleur très pure, presque aucune divergence de direction, extrêmement haute intensité lumineuse et une haute cohérence.

 La coupe au laser est réalisée par l’énergie de haute densité de puissance générée par la mise au point laser. Et contrôlé par ordinateur, par la décharge laser d’impulsion, donc la sortie a contrôlé répété laser à impulsion à haute fréquence, la formation d’une certaine fréquence, la largeur d’impulsion du faisceau, le faisceau laser d’impulsion par la transmission et la réflexion de chemin de lumière et à travers le groupe de lentille de mise au point concentré sur la surface d’usinage, formant une densité subtile, haute énergie, intensité, point focal près de la surface de traitement , avec des matériaux instantanés de fusion à haute température ou de gazéification traités. Chaque impulsion laser à haute énergie a instantanément jailli un petit trou sur la surface de l’objet. Sous le contrôle de l’ordinateur, la tête d’usinage au laser et le matériau traité se déplaçaient continuellement les uns par rapport aux autres selon la figure pré-dessinée, 

ainsi, l’objet serait traité dans la forme désirée.

Les paramètres de processus (vitesse de coupe, puissance laser, pression de gaz, etc.) et la trajectoire de mouvement sont contrôlés par le système de contrôle numérique. La scorie à la fente est soufflée par le gaz auxiliaire sous une certaine pression.

3) principaux processus

1. Coupe vaporisée

 Pendant le processus de gazéification et de coupe au laser, la température de surface du matériau monte au point d’ébullition à un tel rythme qu’il évite la fonte causée par le transfert de chaleur, de sorte qu’une partie du matériau se vaporise en vapeur et disparaît, et une partie du matériau est soufflé

loin du fond de la fente comme éjection par le flux de gaz auxiliaire. Cela nécessite une puissance laser très élevée.

 L’épaisseur du matériau ne doit pas dépasser largement le diamètre du faisceau laser afin d’éviter la condensation de vapeur sur le mur fendu. Le processus ne convient donc qu’aux applications où l’exclusion des matières fondues doit être évitée. Ce processus n’est en fait 

utilisé dans un très petit champ de fer - alliages à base.

 Le procédé ne peut pas être utilisé pour des matériaux, tels que le bois et certaines céramiques, qui n’ont pas d’état de fusion et sont donc moins susceptibles de permettre au matériau de se condenser à nouveau. En outre, ces matériaux sont souvent utilisés pour obtenir des incisions plus épaisses. Dans la découpe de gazéification au laser, le 

la mise au point optimale du faisceau dépend de l’épaisseur du matériau et de la qualité du faisceau.

 La puissance laser et la chaleur de gazéification n’ont qu’une certaine influence sur l’emplacement optimal de mise au point. La vitesse de coupe maximale est inversement proportionnelle à la température de gazéification du matériau lorsque l’épaisseur de la plaque est certaine. La densité de puissance laser requise est supérieure à 108W/cm2 et dépend du matériau, de la profondeur de coupe et de la mise au point du faisceau.

 La vitesse de coupe maximale est limitée par la vitesse du jet de gaz lorsque l’épaisseur de la plaque est certaine, en supposant une puissance laser suffisante.

2. Faire fondre et couper.

 Dans la coupe de fusion laser, la pièce est partiellement fondue et le matériau fondu est pulvérisé par le flux d’air. Parce que le matériau n’est transféré qu’à l’état liquide, le processus est appelé coupe de fusion laser.

 Le faisceau laser couplé à un gaz de coupe inerte de haute pureté provoque le matériau fondu de quitter la fente, et le gaz lui-même n’est pas impliqué dans la coupe. La coupe de fusion au laser peut atteindre une vitesse de coupe plus élevée que la coupe de gazéification. Il faut généralement plus d’énergie pour gazifier que faire fondre le matériau. Dans la coupe de fusion laser, le faisceau laser n’est que partiellement absorbé.

La vitesse de coupe maximale augmente avec l’augmentation de la puissance laser et diminue presque inversement avec l’augmentation de l’épaisseur de la plaque et la température de fusion des matériaux. Dans le cas d’une certaine puissance laser, les facteurs limitants sont la pression à la fente et la conductivité thermique du matériau. La coupe de fusion laser pour les matériaux de fer et de titane peut être obtenue sans incision d’oxydation. La densité de puissance laser, qui produit la fonte mais moins que la gazéification, se situe entre 104W/cm2 et 105w/cm2 pour les matériaux en acier.

3, coupe de fusion d’oxydation (coupe de flamme laser).

 La coupe de fusion utilise généralement un gaz inerte, s’il est remplacé par de l’oxygène ou d’autres gaz actifs, le matériau est enflammé sous l’irradiation d’un faisceau laser, et l’oxygène a une réaction chimique féroce pour produire une autre source de chaleur, de sorte que le matériau est encore chauffé, connu sous le nom de coupe de fusion d’oxydation.

 En raison de cet effet, pour l’acier structurel de la même épaisseur, le taux de coupe obtenu par cette méthode est plus élevé que celui obtenu par la coupe de fonte. D’autre part, cette méthode peut avoir une qualité d’encoche inférieure à la coupe de fusion. En fait, il génère des fentes plus larges, plus 

rugosité prononcée, augmentation de la chaleur des zones touchées, et moins bonne qualité des bords. La coupe de flamme laser n’est pas bonne pour l’usinage des modèles de précision et des coins pointus (il y a un risque de brûler les coins pointus). Un laser pulsé peut être utilisé pour limiter l’impact thermique, et la puissance du laser détermine la vitesse de coupe. Dans le cas d’une certaine puissance laser, les facteurs limitants sont l’approvisionnement en oxygène et la conductivité thermique du matériau.

4. Fracture de contrôle et coupe.

 Pour les matériaux cassants qui sont faciles à endommager par la chaleur, la coupe à haute vitesse et contrôlable peut être fait par le chauffage de faisceau laser, qui est appelé coupe de fracture contrôlée. Le contenu principal de ce processus de coupe est : le faisceau laser chauffe une petite zone de matériau cassant, provoquant un grand gradient thermique et une déformation mécanique grave dans la région, conduisant à la formation de fissures dans le matériau. Tant que le gradient de chauffage est équilibré, le faisceau laser peut guider la fissure dans n’importe quelle direction désirée.