3 помилки, яких слід уникати під час лазерного різання металу

Деформація - це ще один складний виклик, з яким стикаються інженери при використанні лазерного різання для виготовлення деталей з листового металу. Коли лазерний промінь впливає на метал для різання, метал швидко поглинає енергію лазера і перетворює її в теплову енергію, що, в свою чергу, призводить до нагрівання металу. Коли температура підвищується, метал розширюється. 

Але проблема полягає в тому, що процес розширення металу не є рівномірним. З одного боку, різні металеві матеріали мають різні коефіцієнти теплового розширення. Наприклад, алюмінієвий сплав і нержавіюча сталь мають абсолютно різні ступені розширення при однаковій зміні температури; з іншого боку, процес виробництва матеріалу, такий як напрямок прокатки, внутрішня організаційна структура та інші фактори, також будуть впливати на рівномірність розширення металу при нагріванні. Сукупний вплив цих факторів робить дуже ймовірним, що метал буде згинатися і деформуватися в процесі теплового розширення, що ми називаємо викривленням.

Це явище деформації створить багато практичних проблем для інженерів. Для деталей, які спочатку були розроблені для точного складання, після викривлення форма і розмір деталей будуть відхилятися від проектних очікувань, що ускладнить їх ідеальну підгонку під час складання. Це не тільки подовжить час складання і збільшить витрати на робочу силу, але у важких випадках навіть призведе до відбраковування деталей, що призведе до марної трати ресурсів і збільшення виробничих витрат. 

З точки зору будівельної механіки, викривлення також несе серйозні приховані небезпеки для компонентів конструкції. Коли компонент конструкції деформується, його внутрішній розподіл напружень стає нерівномірним, і його початкова здатність рівномірно нести навантаження буде зруйнована. Під впливом зовнішніх навантажень деформована частина, швидше за все, призведе до концентрації напружень, тим самим знижуючи загальну міцність і несучу здатність компонента. У деяких сценаріях застосування з надзвичайно високими вимогами до міцності конструкції, наприклад, в аерокосмічній, автомобільній та інших галузях, деформація компонентів може призвести до серйозних аварійних ситуацій, що загрожують безпеці.

Тому інженери повинні бути дуже обережними при використанні лазерного різання для виготовлення компонентів з листового металу. На етапі вибору матеріалу можна розглянути можливість використання металевих матеріалів з меншим коефіцієнтом теплового розширення і більш стабільними характеристиками, наприклад, деяких спеціальних легованих матеріалів. На етапі проектування слід належним чином збільшити надмірність конструкції, а форму та розташування деталей слід розумно відрегулювати, щоб зменшити ризик викривлення, спричиненого термічною деформацією. У той же час, з точки зору налаштування параметрів процесу, шляхом оптимізації таких параметрів, як потужність лазера, швидкість різання та спосіб охолодження, можна максимально зменшити нерівномірність нагрівання металу під час процесу різання. При необхідності можна розглянути можливість використання більш товстих металевих пластин, оскільки товсті пластини певною мірою мають кращу стійкість до термічних деформацій, або зменшити складність конструкції, а також зменшити використання складних форм і тонкостінних конструкцій, тим самим зменшивши ймовірність викривлення.