3 λάθη που πρέπει να αποφύγετε όταν κόβετε μέταλλο με λέιζερ

Η στρέβλωση είναι μια άλλη δύσκολη πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι μηχανικοί όταν χρησιμοποιούν μηχανές κοπής με λέιζερ για την κατασκευή εξαρτημάτων από λαμαρίνα. Όταν η δέσμη λέιζερ επιδρά στο μέταλλο για κοπή, το μέταλλο απορροφά γρήγορα την ενέργεια του λέιζερ και τη μετατρέπει σε θερμική ενέργεια, η οποία με τη σειρά της προκαλεί τη θέρμανση του μετάλλου. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, το μέταλλο διαστέλλεται. 

Το πρόβλημα όμως είναι ότι η διαδικασία διαστολής του μετάλλου δεν είναι ομοιόμορφη. Από τη μία πλευρά, διαφορετικά μεταλλικά υλικά έχουν διαφορετικούς συντελεστές θερμικής διαστολής. Για παράδειγμα, το κράμα αλουμινίου και ο ανοξείδωτος χάλυβας έχουν εντελώς διαφορετικούς βαθμούς διαστολής κάτω από την ίδια αλλαγή θερμοκρασίας. από την άλλη πλευρά, η διαδικασία κατασκευής του υλικού, όπως η κατεύθυνση έλασης, η εσωτερική οργανωτική δομή και άλλοι παράγοντες, θα επηρεάσουν επίσης την ομοιομορφία της διαστολής του μετάλλου όταν θερμαίνεται. Η συνδυασμένη επίδραση αυτών των παραγόντων καθιστά πολύ πιθανό το μέταλλο να λυγίσει και να παραμορφωθεί κατά τη διαδικασία θερμικής διαστολής, κάτι που ονομάζουμε στρέβλωση.

Αυτό το φαινόμενο στρέβλωσης θα δημιουργήσει πολλά πρακτικά προβλήματα στους μηχανικούς. Για τα εξαρτήματα που αρχικά σχεδιάστηκαν για να συναρμολογηθούν με ακρίβεια, όταν εμφανιστεί η στρέβλωση, το σχήμα και το μέγεθος των εξαρτημάτων θα αποκλίνουν από τις προσδοκίες του σχεδιασμού, καθιστώντας δύσκολη την τέλεια συναρμολόγησή τους κατά τη συναρμολόγηση. Αυτό όχι μόνο θα παρατείνει το χρόνο συναρμολόγησης και θα αυξήσει το κόστος εργασίας, αλλά σε σοβαρές περιπτώσεις θα προκαλέσει ακόμη και την απόρριψη των εξαρτημάτων, με αποτέλεσμα τη σπατάλη πόρων και την αύξηση του κόστους παραγωγής. 

Από την άποψη της δομικής μηχανικής, η στρέβλωση θα επιφέρει επίσης σοβαρούς κρυμμένους κινδύνους στα δομικά στοιχεία. Όταν ένα δομικό στοιχείο στρεβλώνεται, η εσωτερική κατανομή των τάσεων θα γίνει άνιση και η αρχική του ικανότητα να μεταφέρει ομοιόμορφα τα φορτία θα καταστραφεί. Όταν υποβάλλεται σε εξωτερικά φορτία, το στρεβλωμένο τμήμα είναι πιο πιθανό να παράγει συγκέντρωση τάσεων, μειώνοντας έτσι τη συνολική αντοχή και φέρουσα ικανότητα του εξαρτήματος. Σε ορισμένα σενάρια εφαρμογών με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις δομικής αντοχής, όπως η αεροδιαστημική, η αυτοκινητοβιομηχανία και άλλοι τομείς, η παραμόρφωση με στρέβλωση των εξαρτημάτων μπορεί να προκαλέσει σοβαρά ατυχήματα ασφαλείας.

Ως εκ τούτου, οι μηχανικοί πρέπει να είναι ιδιαίτερα προσεκτικοί όταν χρησιμοποιούν μηχανές κοπής με λέιζερ για την κατασκευή εξαρτημάτων από λαμαρίνα. Στο στάδιο επιλογής υλικού, μπορείτε να εξετάσετε το ενδεχόμενο χρήσης μεταλλικών υλικών με μικρότερο συντελεστή θερμικής διαστολής και πιο σταθερή απόδοση, όπως ορισμένα ειδικά υλικά από κράματα. Στο στάδιο του σχεδιασμού, ο πλεονασμός της δομής θα πρέπει να αυξηθεί κατάλληλα και το σχήμα και η διάταξη των εξαρτημάτων θα πρέπει να προσαρμοστούν λογικά ώστε να μειωθεί ο κίνδυνος στρέβλωσης που προκαλείται από θερμική παραμόρφωση. Ταυτόχρονα, όσον αφορά τη ρύθμιση των παραμέτρων της διαδικασίας, βελτιστοποιώντας παραμέτρους όπως η ισχύς του λέιζερ, η ταχύτητα κοπής και η μέθοδος ψύξης, η ανομοιόμορφη θέρμανση του μετάλλου κατά τη διαδικασία κοπής μπορεί να ελαχιστοποιηθεί όσο το δυνατόν περισσότερο. Εάν είναι απαραίτητο, μπορούν να εξεταστούν παχύτερες μεταλλικές πλάκες, επειδή οι παχύτερες πλάκες έχουν καλύτερη αντίσταση στη θερμική παραμόρφωση σε κάποιο βαθμό, ή μπορεί να μειωθεί η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού και να μειωθεί η χρήση πολύπλοκων σχημάτων και δομών με λεπτά τοιχώματα, μειώνοντας έτσι την πιθανότητα στρέβλωσης.