CNC lazerli kesishning paydo bo'lishi tez prototiplash va ommaviy{0}}sanoat ishlab chiqarish paradigmalarini tubdan qayta belgilab berdi. Katta miqdordagi yorug'lik energiyasini mikroskopik markazlashtirilgan nuqtaga to'plash orqali lazerlar an'anaviy mexanik asboblarni takrorlay olmaydigan tezlik va o'lchov aniqligi bilan materiallarni eriydi, bug'lanadi yoki yondiradi. Biroq, tayyor lazerli kesish qismlarining yakuniy ishlashi, estetik jozibasi va strukturaviy uzoq umr ko'rishi faqat mashinaning murakkabligiga yoki dasturchi tomonidan yaratilgan dasturiy ta'minot yo'llariga tayanmaydi. Buning o'rniga, muvaffaqiyatning haqiqiy kaliti material tanlashdir.
Har bir material issiqlik energiyasini qanday qabul qilishini, o'tkazishini va tarqatishini belgilaydigan aniq molekulyar sxemaga ega. Lazerni mos kelmaydigan yoki sub{1}}optimal substratni kesishga majburlash komponentning halokatli emirilishiga, qattiq shlak to‘planishiga, mikro-yorilishga, atrof-muhitdan zaharli gaz chiqishiga yoki hatto ko‘p{3}}million-dollarlik lazer uskunasining o‘ziga doimiy zarar yetkazishi mumkin. Yuqori{6}}hosildorlik, yuqori sifatli-komponentlarni doimiy ravishda ishlab chiqish uchun dizaynerlar turli materiallarning lazer to‘lqin uzunliklari va mexanik stress omillari bilan qanday o‘zaro ta’siri haqida to‘liq tushunchaga ega bo‘lishi kerak.
Metall substratlar: sanoat lazerli kesishning asosi
Metalllar aniq ishlab chiqarish ekotizimida qayta ishlangan materiallarning katta qismini tashkil qiladi. Biroq, barcha metallarga yagona ishlab chiqarish yondashuvi bilan ishlov berish juda muhim xatodir.
Karbonli po'lat va yumshoq po'lat
Karbonli po'lat sanoat ishlab chiqarish uchun asos bo'lib xizmat qiladi. U lazer energiyasini juda yaxshi singdiradi va uni qayta ishlashda yuqori samaradorlikka ega. Yumshoq po'latni ishlab chiqarishda muhandislar odatda ikkita yordamchi gazni tanlaydilar: kislorod yoki azot. Kislorod yordamida kesish{3}}kimyoviy ekzotermik reaksiya boʻlib, kesish tezligini tezlashtiradi va -kamroq quvvatli lazerlarning nihoyatda qalin plastinkalarni kesib oʻtishiga imkon beradi. Biroq, bu jarayon kesilgan chetida qorong'i uglerod oksidi qatlamini qoldiradi, bu bo'yoq yopishmasligi uchun bo'yash yoki chang qoplamasidan oldin mexanik ravishda olib tashlanishi kerak. Azot{7}}yordamli kesish, muqobil ravishda, yuqori{8}}bosimli gazning kinetik energiyasiga tayanib, erigan metallni portlatib yuboradi, bu esa darhol keyingi qayta ishlashga tayyor boʻlgan toza, oksidi-boʻsh chekka hosil qiladi.
Zanglamaydigan po'lat
Zanglamaydigan po'latdan yuqori korroziyaga chidamliligi va yuqori strukturaviy mustahkamligi tufayli tibbiyot, aerokosmik, oziq-ovqat sanoati va arxitektura sohalarida juda yoqadi. Zanglamaydigan po'latni lazer bilan kesish uchun yuqori-bosimli azotli yordamchi gaz bilan jihozlangan yuqori quvvatli tolali lazerlar talab qilinadi. Maqsad, atmosfera kislorodining kesish zonasini ifloslanishiga yo'l qo'ymasdan, metallni bir zumda bug'lash, materialning chetiga{4}} korroziyaga qarshi xususiyatlarini saqlab qolishdir. Olingan qoplama ajoyib darajada yorqin va silliq bo'ladi. Biroq, dizaynerlar issiqlikdan ta'sirlangan hududni (HAZ)-eslab qolishlari kerak. Agar lazer ma'lum bir geometriyada juda uzoq vaqt tursa, mahalliy issiqlik xrom karbidining cho'kishiga olib kelishi mumkin, bu lazerni kesish qismlari perimetri bo'ylab korroziyaga chidamliligini buzadigan hodisa.
O'yuvchi metallar: alyuminiy, mis va guruch
Tarixiy jihatdan alyuminiy, mis va guruch kabi yuqori darajada aks ettiruvchi va issiqlik o'tkazuvchan metallar jiddiy operatsion xavflarni keltirib chiqargan. Qadimgi CO2 lazer tizimlarida bu materiallar nometall kabi harakat qilib, lazer nurini etkazib berish optikasi orqali to'g'ridan-to'g'ri orqaga qaytardi va qimmat fokusli linzalar va nometalllarni bir zumda yo'q qildi. Bundan tashqari, ularning haddan tashqari issiqlik o'tkazuvchanligi issiqlikning lazer eritishidan ko'ra tezroq chiqib ketish zonasidan chiqib ketishini anglatardi, bu esa katta shlak hosil bo'lishiga va tizimning haddan tashqari qizib ketishiga olib keldi.
Qattiq xolatli tolali lazer texnologiyasining- keng qo'llanilishi ushbu qiyin substratlarni qayta ishlashda inqilob qildi. Elyaf lazerlar ancha qisqa to'lqin uzunligida ishlaydi (odatda 10,6 mikron CO2 lazeriga nisbatan 1,06 mikron), metallar ularni ancha oson singdiradi. Endi alyuminiy yuqori tezlikda toza kesilishi mumkin, ammo u hali ham pastki chetida engil burma yoki shpal paydo bo'lishiga moyil bo'lib, bu engil tozalashni talab qilishi mumkin. Mis va guruch qayta ishlash uchun yuqori sifatli materiallar boʻlib qoladi, ular bugʻlanish vaqtida barqaror kalit teshigini payvand qilish hovuzini-taʼminlash uchun uzluksiz, ultra{7}}yuqori- quvvat sarfini va aniq nur modulyatsiyasini talab qiladi.
Metall bo'lmagan-substratlar: plastmassalar, polimerlar va organik moddalar
Metallurgiyadan tashqari, substratning kimyoviy tarkibi qat'iy tekshirilgan taqdirda, lazerli kesish organik moddalar va sintetik polimerlar bilan ishlashda juda ko'p qirrali bo'ladi.
Akril (PMMA)
Akril lazer bilan ishlov berish uchun-eng birinchi metall bo'lmagan material hisoblanadi. CO2 lazer bilan kesilganda, akril yonmasdan toza bug'lanadi va juda silliq, optik jihatdan tiniq, alangali-qirrali jilo qoldiradi. Bu chekkalarni qo'lda qirib tashlash yoki parlatish zaruratini yo'q qiladi, bu esa tabelalar, chakana displeylar va suyuqlik kollektorlari uchun juda tejamkor qiladi. Optimal natijalarga erishish uchun extruded akrildan quyma akrilni tanlash kerak; quyma variantlar minimal kuchlanish yorilishi bilan toza kesiladi, ekstrudirovka qilingan choyshablar esa yig'ish paytida kesilgan chiziq bo'ylab mikro{6}}yorilish sifatida namoyon bo'lishi mumkin bo'lgan ichki kuchlanishlarni to'plashga moyil bo'ladi.
Polikarbonatlar
Ko'pincha Lexan kabi savdo nomlari bilan tanilgan polikarbonat o'zining haddan tashqari zarba qarshiligi va strukturaviy mustahkamligi uchun qadrlanadi. Biroq, u lazer nurlari ostida o'zini yomon tutadi. Polikarbonat lazer energiyasini osongina o'zlashtiradi, lekin toza bug'lanish o'rniga yonib ketadi. Bu ogʻir sariq{3}}dan-qoragacha rang oʻzgarishiga, kuyikishning toʻplanishiga va chekka pardada sezilarli darajada qizarishiga olib keladi. Yupqa plyonkalar maxsus parametrlarni sozlash bilan kesilishi mumkin bo'lsa-da, qalin polikarbonat plitalari CNC yo'nalishi yoki suv oqimi bilan kesish kabi mexanik ishlov berish uchun juda mos keladi.
Yog'och va organik kompozitsiyalar
MDF, kontrplak, qattiq yog'och va tabiiy mantar lazer bilan ishlov berishga juda sezgir bo'lib, asosan mahalliy yonish va bug'lanish printsipi asosida ishlaydi. Lazer aniq qoraygan, karbonlangan chekka qoldiradi. Ushbu kuyishning jiddiyligi ko'p jihatdan yog'ochning zichligiga, namlik tarkibiga va tabiiy qatronlar yoki sintetik yopishtiruvchi moddalar (kontrplak va MDF holatida) mavjudligiga bog'liq. Yog'ochni qayta ishlashda tutunni tezda puflash va mikroolovni o'chirish uchun-kuchli havo yordami tizimi-yoki azot yoki siqilgan havoni nozul orqali siqish- juda muhim, bu esa ishlov beriladigan qismning yuqori yuzasini yonib ketishining oldini olish-dir.
Taqiqlangan materiallar: atrof-muhit va asboblar uchun xavflar
Haddan tashqari toksiklik va kimyoviy korroziya xavfi tufayli ba'zi materiallar hech qachon lazerli kesish muhitiga kiritilmasligi kerak. Ulardan asosiysi polivinilxlorid (PVX) va har qanday vinil{1}}asosli plyonkalardir. Lazer PVXni bug'langanda, u toza xlor gazini hosil qilish uchun termal ravishda parchalanadi. Bu xlor bir zumda atmosfera namligi bilan bog'lanib, yuqori konsentrlangan xlorid kislota hosil qiladi. Ushbu kislota nafas olayotganda inson operatorlari uchun halokatli bo'lib, u bir necha soat ichida lazer mashinasining ichki po'lat qismlarini, chiziqli relslarini va harakat tizimlarini agressiv tarzda korroziyaga olib keladi. Xuddi shunday xavflar lazer ta'sirida juda zaharli, ftorli gazlarni chiqaradigan floropolimerlar (masalan, PTFE/Teflon) bo'lgan materiallarga nisbatan qo'llaniladi.
Materialni tanlashga ta'sir qiluvchi muhim muhandislik o'zgaruvchilari
Materiallarni tanlashni mukammal, takrorlanadigan jismoniy qismlarga aylantirish uchun muhandislar xom ashyo geometriyasi va lazer nurlari fizikasi o'rtasidagi o'zaro ta'sirni diqqat bilan baholashlari kerak.
Materialning qalinligi tezlik va qismning geometriyasiga nisbatan asosiy cheklovchi omil bo'lib xizmat qiladi. Qalinligi oshgani sayin, lazer butun kesma-bo'ylab erishi uchun uzoqroq turishi kerak. Bu ortib borayotgan termal ta'sir kesish jarayonida bug'langan materialning -kengligini kengaytiradi-va nozik, murakkab geometriyalar yoki kichik teshiklarning to'liq erishiga yoki o'lchov barqarorligini yo'qotishiga olib kelishi mumkin. Sanoatning umumiy qoidasi shuni ko'rsatadiki, metallni qayta ishlashda minimal teshik diametri hech qachon material qalinligidan kam bo'lmasligi kerak.
Yuzaki qoplamalar va atmosfera sharoitlari ham lazerni ulash samaradorligiga keskin ta'sir qiladi. Misol uchun, qalin, notekis tegirmon shkalasi bilan qoplangan issiq{1}}prokatli po'lat plitalar lazer energiyasini oldindan aytib bo'lmaydigan darajada o'zlashtiradi, bu ko'pincha to'satdan portlash yoki qirralarning o'yilganligiga olib keladi. Sovuq haddelenmiş-po'lat yoki kimyoviy tuzlangan va moylangan (P&O) po'latni tanlash mukammal bir tekis sirtni ta'minlaydi, bu esa ultra-izchil chekka profillarni beradi. Xuddi shunday, galvanizli po'latni kesishda, tashqi sink qoplamining past erish nuqtasi uning ostidagi po'lat erishdan oldin shiddat bilan bug'lanishiga olib keladi va barqarorlashtirish uchun maxsus gaz bosimini talab qiladigan turbulent kesish zonasini yaratadi.
Strategik asos: Bosqichma-bosqich-materyal tanlash.{1}}
Ushbu ko'p{0}}o'zgaruvchan landshaftda tahlil falajiga berilmasdan harakat qilish uchun dizayn va ishlab chiqarish guruhlari o'z loyihalari uchun materiallarni belgilashda tuzilgan tizimdan foydalanishlari kerak.
Jarayon operatsion muhitning mutlaq ishlash talablarini xaritalashdan boshlanadi. Komponent strukturaviy yuklarga, yuqori siklik tebranishlarga yoki ishqalanishga duchor bo'ladimi? Bu agressiv erituvchilarga kimyoviy qarshilik talab qiladimi yoki u haddan tashqari tashqi havo va UV nurlanishiga duchor bo'ladimi? Bu savollarga javob berish zudlik bilan qamrovni keng toifalardan maʼlum sub{1}}navlargacha toraytiradi, masalan, dengiz-navli 316 zanglamaydigan poʻlatdan umumiy maqsadli-zanglamaydigan poʻlatdan birini tanlash kabi.
Keyinchalik, dizaynerlar butun postni qayta ishlash jarayonini-baholashlari kerak. Qusursiz kesilgan material quyi oqimdagi ishlab chiqarish bosqichlarida keskin ishdan chiqishi mumkin. Masalan, yuqori{3}} mustahkam po'latlar tez sovutish tufayli lazer{4}}kesim bo'ylab lokal ravishda qotib qolishi mumkin, bu esa maxsus karbid asboblarisiz keyingi tegish yoki burg'ulash ishlarini deyarli imkonsiz qiladi. Agar qism qattiq gidravlik egilish yoki shakllanishdan o'tishi kerak bo'lsa, egilish chiziqlari bo'ylab sinishning oldini olish uchun mo'rtroq 6061 qotishmasi o'rniga alyuminiy 5052 kabi yuqori cho'zilish xususiyatlariga ega bo'lgan materialni tanlash juda muhimdir.
Nihoyat, iqtisodiy miqyos va uy-joy hosildorligini muvofiqlashtirish kerak. Ekzotik, yuqori unumdor qotishmani tanlash yig'ilishning strukturaviy og'irligini optimallashtirishi mumkin, ammo agar material kam, qimmat va lazer to'shagida sekin ishlov berilsa, bu butun loyihani tijorat nuqtai nazaridan yaroqsiz holga keltirishi mumkin. Materiallar narxini qayta ishlash tezligi va qismlarni joylashtirish samaradorligiga qarab baholash lazerli kesish qismlarini ishlab chiqarish tizimli ravishda mustahkam va yuqori daromadli bo'lishini ta'minlaydi.
Xulosa
Materiallarni tanlash virtual SAPR modellarini yuqori -samarador, haqiqiy{1}}dunyo komponentlariga aylantiruvchi muhim havoladir. Substratni tanlash ishlab chiqarish tsiklining har bir o'zgaruvchisini, kesish tezligi va gaz iste'moliga yordam berishdan tortib, tugatish sifati va struktura ishonchliligigacha boshqaradi. Misning yuqori issiqlik aks ettirish qobiliyatini boshqarish, quyma akrilning jilolangan-tozalangan qirrasidan foydalanish yoki xlorli polimerlarning halokatli ekologik xavflaridan qochish bo'ladimi, muhandislar material tanlashga o'lchovli bardoshliklarga nisbatan qo'llaniladigan bir xil matematik qat'iylik bilan qarashlari kerak.
Ultra{0}}yuqori-kuchli tolali lazerlar-vattlar misli ko‘rilmagan darajaga ko‘tarilishi bilan-va qanday materiallarni samarali qayta ishlash mumkinligi chegaralari tez o‘zgarib bormoqda. Qalinroq plitalar, yuqori darajada aks ettiruvchi qotishmalar va bir paytlar kesish mumkin bo‘lmagan-qo‘shma tuzilmalar endi muntazam ravishda ajoyib aniqlik bilan qayta ishlanadi. Materialshunoslikni zamonaviy lazer tizimlarining rivojlanayotgan imkoniyatlari bilan doimiy ravishda moslashtirib, ishlab chiqarish korxonalari o'tkazish qobiliyatini maksimal darajada oshirishi, chiqindilarni butunlay yo'q qilishi va misli ko'rilmagan komponent sifatini global bozorga etkazib berishi mumkin.