Талачоолуу лазер кыймылдаткыч машина кантип иштейт?

Лазер нурун чыгаруу жана волокондуу оптикалык күчөйтүү

Талчы лазердин лазер нурун кандай чыгараты жана багыттай турганы

Талкалы лазер кескічтер электр энергиясын жарықтың күштүү шоғына айландыру үчүн өзгөчө насос лазерлерин колдонушат. Бул жарык оптикалык тал аркылуу өтөт, ал токой ички жолу көбүнесе иттербий менен легирленген. Жарык бөлүкчөлөрү (фотондор) талдын негизги бөлүгүндөгү козголгон электрондор менен кездешкендээ кызыктуу нерсе болот. Бул өз ара аракет стимулдандырылган эмиссияны пайда кылат, мында ар бир фотон реакциянын чыгышында дагы көбөйтүп чыгат. Бул процесс жарыкты анча күчөйтөт, кэде 1000 эсе ашыкча жарык чыгарып, бирок шоо бардык убакта фокусталган жана когеренттүү калат. Натыйжада, бул экстремалдуу интенсивдүүлүктө да тактыкты сактай турган күчтүү кесүү куралы пайда болот.

Насос Лазер Диоддору жана Жарык Чыгаруу

Модерн системалар чыгышын бириктирет 11–20 насос диоддорунун 1–10 кВт чөйрөсүндөгү өнөр жайлык кубатты алуу үчүн бир нече сапаттуу каналга бириктирилген. Бул диод массивдери CO лазерлеринин (laser-welder.net) кубатынан үч эсе көп болгон 45–50% ток колдонуу эффективдүүлүгүнө ээ, узакка созулган иштөө үчүн энергияны үнэмис үнемдөөнү камсыз кылат.

Оптикалык талынын түзүлүшү: Ылдый жана каптал

Эки катмардуу талынын конструкциясы жарыкты тездик менен өткөрүүнү камсыз кылат:

• Ылдый (8–50 мкм диаметри): Күчөйтүлгөн лазер жарыгын ташып жүрөт
• Каптал: Ылдызды чектеп турат жана чачыранды фотондорду толук ички чагылтылыш аркылуу чагылтат
  Бул конфигурация сигналдын жоголушун 0,1 дБ/км ден азыраак кылат, анткени 100 метрден ашык аралыкта түз сызык боюнча нурду стабилдуу берүүнү мүмкүн кылат.

Нурду күчөйтүү үчүн Фибралык Брэгг чагылдыргычтары

Айна сыяктуу талакчалы Брагг чөйрөлөрү арматураланган талакчанын ар бир теги инсайып оптикалык резонант куу куруп, ал:

1. Тар жыштык диапазонун (1,070 нм ±3 нм) тандайт
2. Куб сантиметрге 10–10 Втга чейинки кубаттын тыгыздыгын көтөрөт
3. Нурдун таралышын 0,5 мраддан төмөн кармоот

Бул так күчөйтүү волокондолуу лазерлердин ±0,05 мм тактык менен эки секундтан камтамактай 30 мм болотко чейинки бороттон чыгышына мүмкүндүк берет.

Волокондолуу лазер кесүү машинасынын негизги компоненттери

Заманбап волокондолуу лазер кесүү машиналары металл иштетүүдө микрон деңгээлиндеги тактыкты камсыз кылуу үчүн төрт негизги подсистеманы бириктирип коёт:

Волокондолуу лазер булагы жана нур генерациялоо блогу

Бул системанын негизги компоненти, адатта иттербий же эрбий материалдарын камтыган, сейрек жерлерге кошулган талга негизделет. Аларга таасир эткенде, бул талдар 1,060–1,070 нанометрдики диапазондо иштеген когеренттүү лазер шоолусун чыгарат. Бул түрдүү газдык лазерлерден айырмаланышы - анын иштөө принципи. Көп орун алган газ камераларына таянбай, катуу конструкциялык дизайн жөндөк фибр оптикалык кабелдер аркылуу жарык өткөрөт. Бул эски CO2 лазер системалары менен салыштырганда жүздөгөн жылдардан бери иштеп келген монтаждын кичинекей болушун гана камсыз эмес кылат, бирок дагы энергия эффективтүүлүгүн 30 пайызга жакшыртат.

Лазер кесүү башы, жыйынтыктоо линзалары жана сопло системасы

Кесүү башындагы лазер тарамын 0,1 мм чоңдуктан кичинекей кылып фокустош учуро чыныгы кремнеземден жасалган атайын линзалар бар. Шамал боюнча борбордоштуктуу уячанын системасы да бар, ал 15–20 бар басымда азот (99,95% таза болушу керек) сыяктуу жардамчы газдарды улап турат. Бул эриме материалдарды сыртка чыгарып, кесилген жерге оттек тийип кетпей калышын камсыз кылып, таза четтерди алууга жол берет. Операторлор иштетилип жаткан материалдын түрүнө жараша газ басымын өзгөрткөндө бул жыйынтык дагы жакшы иштээрин байкошкон.

CNC Системалардын Тактак Мамычалык жана Автоматташтыруудагы Ролу

CNC системалар негизинен тилкелерди CAD долбоорлорунан чын жүрүшүнчө айлантып, 0.03 мм чейинки тактыкта кайталоону камсыз кылат. Бул оңолгон машиналардагы контроллерлер лазердин кубаттуулугун (500 ватттан 30 киловатка чейин) да, кесүү башынын жылдырыгын (баарынан 200 метр мүнөтүнө чейин) да, татаал беш оскүмдүк кыймылдары учурунда газ басымын да туруктуу өзгөртүп турушат. Бул бардык кол менен кирешишти талап кылбай-ач, чындап татаал формаларды түзүүгө мүмкүндүк берет. Тебе болсо, материалдын чоң параага иштесе да, бул системалар 0.05 мм/м² чейинки тактыкта беттин жазык болушун сактай алышы өте таң каларлык. Бул деңгээлдеги үзгүлтүксүздүк бийик сапаттагы бөлүктөрдү өндүрүш үчүн чоң айырма кылат.

Суутуу системалары жана машина рамасынын туруктуулugu

Температуранын тергеңдиги такталыкты талап кылат: суу чиллерлери лазер диоддорун 25°C±2°C ичинде кармошат, узакка созулган иштөө учурунда иштөөчүлүктүн ылдыйышын болгоно албайт. Машина рамасы көбүнчө гранит негиздер менен жана сызыктуу водилер менен жасалып, вибрацияны 5 µm төмөнкү деңгээлде басып турат, 1,500 мм/с ашык жылдырыш ылдамдыгында туруктуу кесүүнү камсыз кылат.

Компонент	Функция	Производительдүүлүк метрикасы
Лазер көчү	Жогорку интенсивдүү шооло түзөт	токко кошулуда 98% эффективдүүлүк
Кесүү башы	Шоолону фокустоштуп жана газ агымын башкарат	0.08 мм фокустук чопу диаметри
CNC контроллер	Кесүү үлгүлөрүн ишке ашырат	0.01° бурулуу тактыгы
Температуралык стабилизатор	Иштөө температурасын кармап турат	±0,5°C чегинүү

Бул интеграцияланган архитектура 3×2 метрлик иш аймагында 0,1 мм/м тактыкты сактап, 40 мм чейинки металлдарды так булутка айландырууга мүмкүндүк берет.

Металлдарды кайтаруу жана булутка айлантуу механизмдери

Тал кубулары 1,070 нм толкун узундугунда инфракызыл жарык чыгарат, ал эмнени болбосо, иштеп жаткан материалга көп жылуулук берет. Бул жарык металлга тийгенде, металлдын структурасындагы электрондор тарабынан жутулуп, температура көбүнесе чыдай албай турган деңгээлге (адатта 1400 менен 1650 градус Цельсий) көтөрүлөт. Температуранын тез көтөрүлүшү материал аркылуу балкып, буланып кесилүүгө алып келет, андан кийин биз керф деп атай турган нерсе пайда болот. Жумшак 6 мм камтиминде болгон талаалар үчүн, процесс туутук режиминде иштейт, мында лазер түйүнү түз эле өтүп, металлды дере жок буд кылат. Бирок, калың материалдар үчүн өндүрүүчүлөр адатта балкыт-үрөт деген башка ыкма колдонушат. Бул ыкма кесүү операциясы учурунда канча материал алынышын башкаруу үчүн үздөксүз толкундуку операцияны колдонот.

Көмөкчү газдардын ролу: Оксиген, Азот жана Басымдуу Ава

Жардамчу газдар төрт негизги функция аркылуу балкыган материалды чыгаруу, жылууга тийген аймакты (HAZ) суутуу жана тотуу процесин башкаруу аркылуу кесүү сапатын жана ылдамдуулугун жакшыртат.

Газ түрү	Кесүү Процесине Тийгизилген Таасир	Үчүн мыкты
Кычкылтек	Экзотермиялык реакция жылуулук кошуп, ылдамдуулукту 30% чейин көтөрөт	Оң пайдаланылган болот >3 мм
Азот	Инерттик коргоо тотууну алдын алат, чыпкаларсыз четтерди берет	Пайдаланылган болот, алюминий
Сыгыш куушуusu	Критик эмес колдонуулар үчүн экономикалык вариант	Жумшак металл беттер (<2 мм)

The Fabricatorдын 2024-жылдагы сектордук талдоосунда айтылгандай, газ басымы (1–20 бар) кесүү сапатына чоң таасирин тийгизет — бийик басым чыңалышты чыгарууну жакшыртат, бирок турбуленттикти пайда кылышы мүмкүн. Кооз орнотуулар оптималдуу натыйжалар үчүн ±2% басым туруктуулугун сактоо үчүн CNC башкарылган пропорционалдык клапандарды колдонушат.

Таза Кесүүдө Ноос Функциясы жана Газ Жигит Динамикасы

Конустук чыбык (0,8–3,0 мм диаметр) газды супер звук түрүндөгү струяга (Мах 1,2–2,4) айлантып, керттен эриген металлды тездик менен алып салат. Негизги факторлор:

• Аралык аралык : Чыбыкты коргонуу жана газдын таасирин камсыз кылуу үчүн 0,5–1,5 мм саякшылык керек
• Газ Линзасынын Конструкциясы : Стандарттуу чыбыктарга салыштырмалуу турбуленттикти 62% кемитет
• Ось боюнча Тууралануу : Шооло менен газ агымынын ортосунда <0,05 мм тууралануу талап кылынат

Оптимизацияланган чыбык конструкциялары ламинардуу агымды жакшыртуу аркалуу кесүү ылдамдыгын 18% көбөйтүп, газдын түшүнүшүн 22% кемитет. Интеграцияланган пьезоэлектрикалык датчиктер бутакталууларды 50 мс ичинде аныктап, байланышкан кемчиликтердин 93% ын болушун алдын алат.

Шоолону Фокустоо, Тактагы Башкаруу жана Сапатты Камсыз Кылуу

Коллимациялоо жана Фокустоо Линзаларын колдонуп Лазер Шоолосун Фокустоо

Коллимациялык линзалар таралган жарык нурларын мишенге тийгенге чейин параллелге жакын келтирип чыгат. Жогорку тактиктуулуктагы бириктирилген кварц оптикасы андан кийин бул туураланган нурду 0,1–0,3 мм диапазонундагы кичинекей дарага фокустоштурат. InTechOpen укуктарынын изилдөөлөрү BPP (Нурдун параметрлери продукту) сыяктуу нурдун сапатын баалоо метрикалары боюнча 2 мм·мраддан төмөнкү маани түзүлүштүн тактыгына чыныгы таасирин тийгизерин белгилешет. Натыйжада, карбонаттуу эмес болотко салыштырмалуу коңшо колдонулган CO₂ лазер системалары менен салыштырганда 30% тар болуп кесилет. Бул өндүрүштө миллиметрдин айрым бөлүгү дагы маанилүү болгондо чоң мааниге ээ.

Сопло туураланышы жана фокустук чекиттин оптималдаштырылышы

Ноосулунун учунун жана фокустук тегиздиктин ортосунда ±0,05 мм аралыкты сактоо чийүүнүн башкаруусуз болушуна жол бербейт эритинди чыгаруу үчүн самалдуу. Кесүү операциялары учурунда сыйымдуулук бийиктик датчиги реалдуу убакытта өзүн-өзү калибрлеөгө мүмкүндүк берет. 2023-жылдын согуштуруу сынамаларына негизделсе, алюминий иштетүү учурунда 0,1 мм ден ашкан айырмачылыктар чекиттин пайда болушун 60% кө көбөйтөт.

ЧРУ Системалары аркылуу Реалдуу Убакытта Көзөмөлдөө жана Ыкчам Башкаруу

Модерн CNC системалар иштеп турганда бир секундун ичинде 1000 чейинки маалымат жыйноят. Бул окуулар газдын өзгөчөлүктөрүнөн башталып, линзаларга жылуулук тийгизген таасири жана машина берилген учурда так кайсы жерде турганына чейинки бардык нерсени камтыйт. Бул маалыматтын баарынын негизинде система миллисекундун ичинде 1ден 20 киловатка чейинки лазер кубатын жана минутуна 0.1 метрден 40 метрге чейинки жылдыруу ылдамдыгын өзгөртө алат. Натыйжада? Татаал формалар менен деталдуу долбоорлордо иштөөдө дагы да + же - 0.1 мм чегинде туруктуу так кесилүүлөр сакталат. Ошол эле 5 мм калыңдыктагы жез паалууларды кесүү үчүн өзгөрмө жыштык пульс модуляциясын колдонуу традициялык ыкмаларга салыштырмалуу жылуулук тийгизген аймакты деле жарымга жакын кичирейтет, ал эми так иштөө үчүн бул чечкичилиш ыкма болуп саналат.

Прогноздоо параметринин ийне түзүү жана сапатын текшерүү үчүн ЖИ интеграциясы

10 000ден ашык кесүү профилдери боюнча окутулган машиналык үйрөнүү моделдери жаңы материалдар үчүн идеалдуу баптоолорду 92% чындыктык менен болжолдошот. Жогорку чечкичтүү көз караш системалары (5-μм чечкичтүүлүгү) спектралдык анализ менен биригип микробуюрттарды кол менен текшерүүдөн 50% тез аныктайт, утка чыгууларды автомобиль чыгарууда 18% камчылаттат (2024-жылдын так кесүү боюнча билими).

Материалдын уялуучулугу жана өнөр жайда колдонулушу

Фибер лазер кесүү үчүн ылайыктуу металлдор: Борбордошко болгон болот, Алюминий, Бронза

1 микрометрде иштеген тал кубулар коргошун, алюминий жана латунь сыяктуу жылтырак металлдарда жакшы иштейт. 2024-жылы жүргүзүлгөн соңку сынамалар бул лазер системалары 3 сантиметрди камтый турган коргошун пластинкаларды чечмелеп кесе аларын жана өлчөмдүк тактыкты миллиметрдин ондогон бир бөлүгүндө кармоо мүмкүн экендигин көрсөттү. Бул деңгээлдеги тактык аларды имараттарда жана транспорттук каражаттарда керек болгон конструкциялык бөлүктөрдү жасоого жарайт. Автомобилдин корпус панелдеринде кездешүүчү алюминий ириңдемелерин карасак, тал кубулар материалды традициялык CO2 лазерлеринен 20–25 пайызга чейин тез иштетет. Бул тезлик артыкчылыгы тонкою турган металл плоскалар менен иштөөдө жылуулук зыян келтирүү маселесин азайтат, бул автомобиль өндүрүшүндө сапатты сактоо үчүн маанилүү.

Мисал: Автомобиль өндүрүшүндө жогорку тактыкта кесүү

Автомобиль иштетүүчүлөр чыдамдуу болот капталдарын формалоодо материалдын 18% кам кылып, 0,05 мм тактыкта шасси бөлүктөрүн жасоо үчүн талкалы лазер кескичтерин колдонушат. 2023-жылгы баяндамада бул технологиянын жогорку беримдүүлүктөгү болот капталдарын формалоодо материалдын чыгымын 18% кам кылат экени айтылат. Ошондой эле, контур боюнча кесүүдө адаптивдүү кубаттын башкаруусу токтоткон бөлүктөрдү иштетүүдө биринчи өтүүдө 98% чыгуучу өнүмдүлүккө жетүүгө мүмкүндүк берет.

Келечектеги багыттар: Аэрокосмостук жана медициналык буюмдарды иштетүү колдонулушу

Талас чыбыктары спутниктик алюминий пластинкаларды иштетүү үчүн колдонулуп жаткан сайын, аэрокосмостук өнөр жай өсүп келет. Медициналык буюмдарды өндүрүштө болсо, ушундай талас чыбыктар титан импланттарын 50 микронго чейин так кесе алат. Көптөгөн инженерлер карбонаттан жасалган хирургиялык инструменттерге кичинекей детальдарды жасоодо талас чыбыктарга таянышат. Алар тапкан бетинин сапаты көбүнчө 0,8 микрондон ашпайт жана алдан кийин кошумча парчалоо керек эмес. Бул баардык артыкчылыктар менен, талас чыбык кесүү адисири акылдуу таза энергия технологияларын жана адам денесинин ичинде жакшы иштеген медициналык буюмдарды түзүү үчүн канчалык маанилүү экенини түшүнүү оңой.

ККБ

Традициялык CO2 чыбыктарына караганда талас чыбыктарды колдонуудун негизги артыкчылыгы эмне?

Талас чыбыктардын негизги артыкчылыгы - алардын энергия эффективдүүлүгү, бул CO2 чыбык системаларына караганда 30% жакшы. Алар кичинекей орнотууларга мүмкүндүк берет жана так кесүү мүмкүнчүлүгүн камсыз кылат.

Талчылар лазер кесүүдө жогорку тактыкты кандай ишке ашырат?

Талчылар лазери стимулдандырылган испардануу, фокустоштуруучу линзалар жана лазердин кубатын, ылдамдыгын жана газ басымын башкаруучу CNC системалары аркылуу жогорку тактыкты ишке ашырат. Бул тактык жогорку интенсивдүүлүктө да сакталып калат.

Талчылар лазери менен кесүү үчүн жарактуу металлдар кандай?

Талчылар лазери нержавейкалык болот, алюминий жана тунгурга сыяктуу жылтыр металлдарда жакшы иштейт, анткени алар автомобиль жана аэрокосмостук секторлордо конструкциялык бөлүктөр үчүн идеалдуу.

Көмөкчү газдар лазер кесүүнү кандай жакшыртат?

Көмөкчү газдар, мисалы, оттек, азот жана басымдуу ауа эриген материалды чыгарып, жылуулук таасир эткен аймакты суутуп жана тотуу процесстерин башкаруу аркылуу кесүүнүн сапатын жана ылдамдыгын жакшыртат.