Putkilaserleikkausjärjestelmän avainteknologiat
Metalliputkia käytetään laajalti lentokoneiden valmistuksessa, konepajateollisuudessa, autoteollisuudessa, petrokemian teollisuudessa, maatalouskoneissa ja muilla teollisuudenaloilla. Erilaisten käyttökohteiden vuoksi eri muotoisia ja erikokoisia osia on käsiteltävä eri teollisuudenalojen tarpeiden mukaisesti. Laserkäsittelytekniikka soveltuu erityisen hyvin erilaisten metalliputkien käsittelyyn. Putkien laserleikkausjärjestelmällä on korkean joustavuuden ja korkean automaation ominaisuudet, ja se voi toteuttaa pienten erien ja useiden eri materiaalien lajikkeiden tuotantotilan.
Valonohjaimen tarkennusjärjestelmä
Valonohjaimen tarkennusjärjestelmän tehtävänä on ohjata lasergeneraattorin tuottama valonsäde tarkentavan valopolun leikkauspäähän. Putkien laserleikkauksessa korkealaatuisten rakojen aikaansaamiseksi fokusoidun säteen fokusointipisteen halkaisijan on oltava pieni ja tehon on oltava suuri. Tämä saa lasergeneraattorin tuottamaan matalan järjestyksen tiloja. Kun laserleikkausputketJotta säteen fokusointihalkaisija olisi suhteellisen pieni, laserin transversaalimoodin järjestyksen, mieluiten perusmoodin, olisi oltava pieni. Laserleikkauslaitteiston leikkauspää on varustettu tarkennuslinssillä. Kun lasersäde on tarkennettu linssillä, saadaan pienempi tarkennuspiste, jolloin voidaan suorittaa korkealaatuinen putkileikkaus.
Leikkuupään liikeradan ohjaus
Putkien leikkauksessa käsiteltävä putki kuuluu tilaan, jossa on suhteellisen monimutkainen muoto. Jos se ohjelmoidaan tavanomaisilla menetelmillä, sen käsittely on vaikeaa. Tämä edellyttää, että käyttäjä valitsee oikean käsittelyreitin ja sopivat vertailupisteet käsittelyvaatimusten mukaan ja käyttää CNC-järjestelmää kunkin akselin syötön ja vertailupisteen koordinaattiarvon tallentamiseen. Sen jälkeen voidaan järjestelmän alueellisen lineaarisen ja ympyräinterpolaatiotoiminnon kautta CNC-putkien laserleikkausjärjestelmä, käsittelyprosessin koordinaattiarvo tallennetaan ja käsittelyohjelma luodaan.
Laserleikkauksen polttopisteen automaattinen ohjaus
Laserleikkauksen polttopisteen asennon hallinta on tärkeä leikkauslaatuun vaikuttava tekijä. Yksi putkien laserleikkauksen keskeisistä tekniikoista on pitää polttopiste kohtisuorassa työkappaleen pintaan nähden muuttumattomana automaattisten mittaus- ja ohjauslaitteiden avulla. Integroimalla laserin tarkennusasennon ohjaus laserprosessointijärjestelmän lineaariseen akseliin (X-Y-Z) laserleikkauspään liike on kevyempi ja joustavampi, ja tarkennusasento voidaan tuntea selvästi, jolloin vältetään leikkauspään törmäys leikkausputken tai muiden kohteiden kanssa käsittelyn aikana.
Tärkeimpien prosessiparametrien vaikutus
- Optisen tehon vaikutus
Jatkuvan aallon ulostulon lasergeneraattoreissa lasertehon suuruudella on merkittävä vaikutus laserleikkaukseen. Teoriassa mitä suurempi laserleikkausputken laserleikkauslaitteiston laserteho on, sitä suurempi leikkausnopeus voidaan saavuttaa, mutta yhdistettynä itse putken ominaisuuksiin suurin leikkausteho ei ole paras valinta. Kun leikkaustehoa lisätään, myös itse lasermoodi muuttuu, mikä vaikuttaa lasersäteen tarkentumiseen. Todellisessa käsittelyssä valitsemme usein suurimman tehotiheyden tarkennuksessa, kun se on pienempi kuin maksimiteho, jotta varmistetaan koko laserleikkauksen tehokkuus ja leikkauslaatu.
- Leikkausnopeuden vaikutus
Putkia laserleikattaessa leikkausnopeuden on oltava tietyllä alueella, jotta leikkauslaatu olisi parempi. Jos leikkausnopeus on liian hidas, putken pintaan kertyy liikaa lämpöä, lämpövaikutteinen alue laajenee, raosta tulee laajempi, ja purkautuva kuuma sulamateriaali polttaa leikkauksen pinnan, jolloin leikkauksen pinta on karkea. Kun leikkausnopeus kasvaa, putken kehän keskimääräinen rakoleveys pienenee, ja mitä pienempi on leikatun putken halkaisija, sitä selvempi tämä vaikutus on. Leikkausnopeuden kasvaessa laserin toiminta-aika lyhenee, putken absorboima kokonaisenergia vähenee, lämpötila putken etupäässä laskee ja rakoleveys pienenee. Jos leikkausnopeus on liian nopea, putki ei leikkaudu läpi tai leikkautuu yhtäjaksoisesti, mikä vaikuttaa leikkauksen kokonaislaatuun.
- Putken halkaisijan koon vaikutus
Kun putkia laserleikataan, putken ominaisuuksilla on myös suuri vaikutus käsittelyprosessiin. Esimerkiksi pyöreän putken halkaisijan koolla on merkittävä vaikutus käsittelyn laatuun. Ohutseinäisten saumattomien teräsputkien laserleikkausta koskevassa tutkimuksessa havaittiin, että kun putkien laserleikkauslaitteisto pitää kaikki prosessiparametrit muuttumattomina, halkaisijan leveys kasvaa edelleen putken halkaisijan kasvaessa.
- Apukaasun tyyppi ja paine
Ei-metallisia putkia ja joitakin metalliputkia leikattaessa voidaan käyttää apukaasuna paineilmaa tai inerttiä kaasua (kuten typpeä), kun taas useimmissa metalliputkissa voidaan käyttää aktiivista kaasua (kuten happea). Apukaasun tyypin määrittämisen jälkeen on myös erittäin tärkeää määrittää apukaasun paine. Kun leikataan ohutseinäistä putkea suuremmalla nopeudella, apukaasun painetta on nostettava, jotta estetään kuonan roikkuminen leikkauksen päälle; kun leikataan paksuseinäistä putkea tai hitaammalla nopeudella, apukaasun painetta on alennettava sopivasti, jotta estetään putken leikkaamatta jääminen tai putken leikkaamatta jättäminen.
Putkia laserleikattaessa myös säteen tarkennuksen sijainti on erittäin tärkeä. Leikkauksen aikana tarkennus on yleensä leikkausputken pinnalla. Kun fokus on paremmassa asennossa, leikkausväli on pienin, leikkaustehokkuus on suurin ja leikkausjälki on myös paras.