Kesukaran Teknikal Dan Penyelesaian Untuk Pemotongan Laser Plat Tebal
Dengan perkembangan berterusan teknologi pembuatan perindustrian, pemotongan laser telah digunakan secara meluas dalam bidang pemprosesan logam kerana kelebihan pemprosesan ketepatan tinggi, kecekapan tinggi dan bukan{0}}sentuh. Walau bagaimanapun, teknologi pemotongan laser menghadapi banyak cabaran apabila memotong plat yang lebih tebal. Kajian ini bertujuan untuk menganalisis secara sistematik kesukaran teknikal yang dihadapi dalam proses pemotongan laser plat tebal dan mencadangkan penyelesaian yang sepadan untuk memberikan panduan teori dan rujukan teknikal untuk amalan industri.
Teknologi pemotongan laser telah mengalami perkembangan berterusan daripada kuasa rendah kepada kuasa tinggi dan dari plat nipis kepada plat tebal. Pada masa ini, pemotongan laser telah digunakan secara meluas dalam pembuatan kereta, aeroangkasa, pembinaan kapal dan bidang lain. Walau bagaimanapun, dengan peningkatan ketebalan bahan, masalah kualiti pemotongan, kecekapan dan kos menjadi lebih dan lebih menonjol, yang perlu segera dikaji dan diselesaikan secara mendalam.
1. Kesukaran teknikal utama pemotongan laser plat tebal
Masalah utama yang dihadapi dalam proses pemotongan laser plat tebal adalah penurunan ketara dalam kualiti rasuk dengan peningkatan dalam kedalaman pemotongan. Sebagai laser dalam penembusan bahan yang lebih tebal akan berlaku berkali-kali apabila pantulan dan penyebaran, mengakibatkan pengagihan tidak sekata ketumpatan tenaga, yang seterusnya menjejaskan kualiti pemotongan. Kajian telah menunjukkan bahawa apabila ketebalan pemotongan melebihi 20mm, ciri pemfokusan pancaran laser akan merosot dengan ketara, mengakibatkan luka lebar pada bahagian bawah kecacatan berbentuk baji sempit-.
Kedua, haba-zon terjejas yang dijana dalam proses pemotongan plat tebal tidak boleh diabaikan. Disebabkan oleh kekonduksian haba plat tebal yang lemah, tenaga laser terkumpul di dalam bahan, mengakibatkan pengembangan zon-haba yang terjejas, yang boleh mencetuskan perubahan dalam struktur mikro bahan dan peningkatan dalam tegasan baki. Data eksperimen menunjukkan bahawa apabila memotong keluli karbon tebal 30mm, lebar zon haba-terjejas boleh sehingga 3-5 kali ganda daripada pemotongan plat nipis, yang menjejaskan sifat mekanikal bahan secara serius.
Lekatan sanga dan peningkatan kekasaran permukaan pemotongan adalah satu lagi kesukaran teknikal yang penting. Dalam proses pemotongan plat tebal, logam cair sukar untuk diterbangkan sepenuhnya oleh gas tambahan, dan mudah untuk membentuk pengumpulan sanga di bahagian bawah potongan. Pada masa yang sama, disebabkan oleh input tenaga yang tidak stabil, permukaan pemotongan sering kelihatan garisan dan ketidaksamaan yang jelas. Statistik menunjukkan bahawa apabila ketebalan plat melebihi 25mm, nilai Ra kekasaran permukaan pemotongan boleh mencapai 2-3 kali ganda daripada pemotongan plat nipis.
2. Penyelesaian kepada kesukaran teknikal pemotongan laser plat tebal
Untuk masalah kualiti rasuk, mengoptimumkan parameter laser adalah penyelesaian yang paling langsung. Dengan meningkatkan kuasa laser (biasanya memerlukan lebih daripada 6kW), laraskan kekerapan nadi dan kitaran tugas, boleh meningkatkan kedalaman penembusan tenaga. Pada masa yang sama, penggunaan sistem pemfokusan dinamik dapat merealisasikan pelarasan automatik kedudukan fokus semasa proses pemotongan untuk mengekalkan pengagihan ketumpatan tenaga yang terbaik. Eksperimen telah membuktikan bahawa penggunaan laser gentian 12kW dengan teknologi pemfokusan dinamik boleh memotong plat keluli tahan karat setebal 40mm dengan berkesan.
Dalam kawalan haba-zon terjejas, pembangunan teknologi kepala pemotong baharu adalah penting. Penggunaan teknologi ayunan kepala pemotong berayun atau rasuk boleh menyebarkan input haba dan mengurangkan terlalu panas setempat. Selain itu, kawalan tepat gas tambahan (cth, menggunakan-tekanan tinggi nitrogen atau campuran gas khas) boleh menyejukkan zon pemotongan dengan berkesan. Kajian telah menunjukkan bahawa menggabungkan strategi penyejukan gas dan pemotongan terputus-putus boleh mengurangkan-zon haba sebanyak lebih daripada 40% untuk aloi aluminium setebal 30 mm.
Untuk menangani masalah sanga, penambahbaikan sistem gas tambahan adalah kunci. Mengguna pakai reka bentuk muncung gas dwi (gas tekanan tinggi-dalaman untuk membuang sanga dan gas pelindung luar untuk mengelakkan pengoksidaan) boleh meningkatkan kualiti pemotongan dengan ketara. Pada masa yang sama, perancangan laluan pemotongan yang dioptimumkan dan pengenalan-sistem pemantauan masa sebenar (cth, penderia visual atau pemantauan akustik) boleh mengesan dan menangani pembentukan sanga tepat pada masanya. Amalan menunjukkan bahawa langkah-langkah ini boleh mengurangkan kadar sisa sanga pemotongan plat tebal lebih daripada 60%.