Η τέμνουσα τεχνολογία λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή της Κίνας, και έχει ακόμα τη μεγάλη δυνατότητα στον τομέα της τέμνουσας τεχνολογίας της κοπής υψηλής ταχύτητας και του παχιού πιάτου χάλυβα. Η τέμνουσα διαδικασία λέιζερ περιλαμβάνει κυρίως την κοπή τήξης, την κοπή εξάτμισης, την τήξη οξείδωσης, και το σπάσιμο ελέγχου. Συζητήστε τις αρχές και τα χαρακτηριστικά κάθε μια από τις τέσσερις διαδικασίες.
Κοπή λειωμένων μετάλλων
Η κοπή τήξης χρησιμοποιείται για να θερμάνει το υλικό με μια συναφή ακτίνα λέιζερ. Όταν η πυκνότητα ισχύος της ακτίνας λέιζερ υπερβαίνει μια ορισμένη αξία, το ακτινοβολημένο μέρος του υλικού θα αρχίσει να εξατμίζει εσωτερικά, διαμορφώνοντας κατά συνέπεια μια πολύ μικρή τρύπα. Τέτοιες τρύπες απορροφούν περαιτέρω την ενέργεια του λέιζερ, που λειώνει τους τοίχους μετάλλων που φρουρεί. Συγχρόνως, η βοηθητική ροή αέρος σύμφωνα με την ακτίνα μεταφέρει το λειωμένο υλικό γύρω από την τρύπα. Καθώς το κομμάτι προς κατεργασία κινείται, μια σχισμή μπορεί να κοπεί στην επιφάνεια μετάλλων.
Κοπή εξάτμισης
Η κοπή εξάτμισης απαιτεί μια υψηλότερη δύναμη της ακτίνας λέιζερ από την κοπή τήξης. Κάτω από μια τέτοια ακτίνα, το υλικό που κόβεται μπορεί να φθάσει στο σημείο βρασμού άμεσα χωρίς τήξη. Κατά αυτόν τον τρόπο, το υλικό μπορεί να χαθεί σε μια κατάσταση του ατμού, η οποία μεταφέρει τα λειωμένα μόρια και καθαρίζει τα συντρίμμια για να διαμορφώσει τους πόρους. Κατά τη διάρκεια της εξάτμισης, περίπου 40 τοις εκατό του υλικού χάνεται ως ατμός, ενώ άλλο 60 τοις εκατό αφαιρείται από τη ροή αέρος υπό μορφή σταγονίδιων, τα οποία βγαίνουν από τη θέση που ήταν έπειτα το κατώτατο σημείο της σχισμής ως ejecta. Στο στάδιο της επεξεργασίας, μπορεί να αντιμετωπίσει πολλά μη-λειώνοντας υλικά, όπως το ξύλο και τα υλικά άνθρακα, μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία μέσω αυτής της τέμνουσας διαδικασίας.
Η τήξη οξείδωσης
Η κοπή τήξης γίνεται χρησιμοποιώντας τα αντιδραστικά αέρια όπως το οξυγόνο ως βοηθητική ροή. Κατά κοπή, την επιφάνεια του υλικού θερμαίνεται στη θερμοκρασία του σημείου ανάφλεξης κάτω από την ακτινοβολία της ακτίνας λέιζερ, και έπειτα η έντονη αντίδραση καύσης με το οξυγόνο εμφανίζεται, και μια θερμότητα μεγάλου ποσού απελευθερώνεται. Αυτή η θερμότητα θερμαίνει το υλικό για να δημιουργήσει τις μικρές τρύπες που γεμίζουν με το εσωτερικό ατμού και λειώνει τους τοίχους μετάλλων που περιβάλλουν τις τρύπες.
Το ποσοστό καύσης του μετάλλου στο οξυγόνο ελέγχεται από τη μεταφορά του υλικού καύσης στη σκουριά, επειδή το ποσοστό καύσης καθορίζεται άμεσα από πόσο γρήγορα το οξυγόνο διασκορπίζει μέσω της σκουριάς στο μέτωπο ανάφλεξης. Όσο υψηλότερο το ποσοστό ροής οξυγόνου, τόσο εντονότερος η αντίδραση καύσης, και όσο γρηγορότερη η αφαίρεση σκουριάς, τόσο υψηλότερη η τέμνουσα ταχύτητα μπορεί να επιτευχθεί. Φυσικά, όσο υψηλότερο το ποσοστό ροής οξυγόνου, ο καλύτερος, επειδή το πάρα πολύ γρήγορο ποσοστό ροής μπορεί να οδηγήσει στη γρήγορη ψύξη του προϊόντος αντίδρασης στην έξοδο σχισμών, δηλ., το μεταλλικό οξείδιο, το οποίο είναι πολύ κακό για την τέμνουσα ποιότητα.
Σε αυτήν την διαδικασία κοπής, το μέταλλο λειώνουν με δύο πηγές θερμότητας, μια από την ακτινοβολία λέιζερ και άλλο από τη χημική αντίδραση του οξυγόνου με το μέταλλο. Υπολογίζεται ότι για 60% της συνολικής ενέργειας που απαιτείται για την κοπή του χάλυβα απελευθερώνεται από την αντίδραση οξείδωσης. Επομένως, το ποσοστό καύσης οξυγόνου και η κινούμενη ταχύτητα της ακτίνας λέιζερ πρέπει να υπολογιστούν ακριβώς για να επιτύχουν μια τέλεια αντιστοιχία. Εάν το οξυγόνο καίει γρηγορότερα από τις κινήσεις ακτίνων λέιζερ, η σχισμή εμφανίζεται ευρεία και τραχιά. Εάν η ακτίνα λέιζερ κινείται γρηγορότερα από τα εγκαύματα οξυγόνου, η κατάληξη που σκίζεται είναι στενή και ομαλή.
Έλεγχος του σπασίματος
Το ελεγχόμενο σπάσιμο είναι μια υψηλή ταχύτητα, ελεγχόμενη κομμένος του υλικού με τη θέρμανση ακτίνων λέιζερ. Αυτή η διαδικασία είναι πολύ αποτελεσματική για τα εύθραυστα υλικά που καταστρέφονται εύκολα από τη θερμότητα. Η συγκεκριμένη διαδικασία είναι: η ακτίνα λέιζερ χρησιμοποιείται για να θερμάνει μια μικρή περιοχή του εύθραυστου υλικού, προκαλώντας μια μεγάλη θερμική κλίση και μια σοβαρή μηχανική παραμόρφωση στην περιοχή, με συνέπεια το σχηματισμό των ρωγμών στο υλικό. Εφ' όσον ισορροπείται η κλίση θέρμανσης, η ακτίνα λέιζερ μπορεί να καθοδηγήσει τις ρωγμές σε οποιαδήποτε κατεύθυνση που απαιτείται.
Αξίζει ότι αυτό το είδος ελεγχόμενης κοπής σπασίματος δεν είναι κατάλληλο για την οξεία τέμνουσα ραφή ακρών γωνίας και γωνιών. Δεν είναι εύκολο να πετύχει με να κόψει την υπεργέθη κλειστή μορφή. Το σπάσιμο ελέγχου που η τέμνουσα ταχύτητα είναι γρήγορη, δεν χρειάζεται επίσης τη υψηλή δύναμη, διαφορετικά θα αναγκάσει την επιφάνεια κομματιών προς κατεργασία για να λειώσει, να καταστρέψει την άκρη ραφών. Οι κύριες παράμετροι ελέγχου είναι δύναμη λέιζερ και μέγεθος σημείων.
