Модернизация CO2 лазера на волоконный: хорошее решение для резки меди и латуни

Волоконные лазеры имеют длину волны излучения около 1,07 мкм по сравнению с 10,6 мкм у традиционных CO2-лазеров. Лазерный луч с длиной волны 1,07 мкм меньше отражается и, следовательно, легче поглощается. Также, более короткая длина волны волоконного лазера может быть сфокусирована в пятно размером 1/10 диаметра пятна CO2-лазера. Это обеспечивает значительно более высокую удельную мощность, облегчая проникновение в металл и его резку. При таких высоких уровнях удельной мощности такие металлы, как медь и латунь, быстро претерпевают фазовый переход в расплавленное состояние, поэтому лазерный луч быстро преодолевает барьер отражения таких металлов, инициируя эффективный процесс резки. В то время как резка таких металлов оказалась сложной задачей при использовании CO2-лазеров.

Если у вас есть станок для лазерной резки CO2 и вы хотите расширить область резки материалов с высокой отражающей способностью, вы может модернизировать станок для лазерной резки CO2 на волоконный лазер.

Давайте посмотрим на причины, по которым лазерная резка латуни и меди CO2-лазером так сложна, и какие важные факторы важны для резки меди и латуни с помощью волоконного лазера.

1. Какие отражающие металлы подходят для лазерной резки?

Медь, латунь, бронза, серебро, золото и алюминий хорошо отражают инфракрасный свет в твердом состоянии.

2. Почему лазерная резка латуни и меди так сложна?

Их низкое поглощение инфракрасного лазерного излучения делает эти металлы сложными для резки.

Медь и латунь (медно-цинковый сплав) являются хорошими отражателями (и, следовательно, плохими поглотителями) инфракрасного (ИК) лазерного излучения, особенно в твердом состоянии.

Чистая медь отражает более 95 % излучения ближнего ИК-диапазона (длина волны ~ 1 мкм) в твердом состоянии.

Отражательная способность меди и других отражающих металлов уменьшается, когда металл нагревается, и резко падает, когда материал плавится (например, до <70% для меди в расплавленном состоянии), как показано на рисунке ниже. Эти металлы поглощают значительно больше лазерной энергии в расплавленном состоянии.

3. Распространенные проблемы при лазерной резке отражающих металлов

Неправильный выбор лазерной/оптической установки или использование неоптимальных параметров процесса может привести к чрезмерной задержке лазерного луча в твердом металле и, следовательно, к чрезмерному количеству обратно отраженного света. Слишком сильное отражение, в свою очередь, приводит к неэффективности процесса резки и потенциальному повреждению оптики. При выборе оптимизированного волоконного лазера, оптики и параметров резки, лазерный луч быстро плавит поверхность отражающих материалов, чтобы затем взаимодействовать с более абсорбирующим расплавленным металлом, тем самым инициируется эффективный и стабильный процесс резки.

Критической стадией резки отражающего металла является начало процесса, особенно стадия прожига, когда лазер взаимодействует с твердым металлом. После того, как разрез установлен, лазерный луч в основном взаимодействует с расплавленным материалом.

4. Каковы важные факторы успешной резки меди и латуни волоконным лазером?

Следующие параметры процесса относятся к прожигу и резке меди и латуни с помощью волоконных лазеров:

4.1 Скорость резки

Уменьшите максимальную скорость движения лазера, которую может поддерживать процесс, примерно на 10–15 %, чтобы избежать любого риска того, что резка прекратиться, тем самым применяя высокие уровни энергии луча к материалу в его наиболее отражающем состоянии. Если вы сомневаетесь, начните с более медленной скорости, чем, как вы знаете, может поддерживать процесс. Подождите достаточное время, чтобы прорезать металл, прежде чем перемещать лазерный луч, чтобы начать резку.

4.2 Положение фокусировки

Как для врезания, так и для резки установите положение фокуса как можно ближе к верхней поверхности, насколько это возможно. Это сводит к минимуму количество поверхности материала, взаимодействующего с лучом в начале процесса, тем самым максимизируя плотность мощности луча, что приводит к более быстрому плавлению.

4.3 Настройка мощности

Использование максимальной пиковой мощности, доступной для прокалывания и резки, сокращает время, в течение которого материал находится в наиболее отражающем состоянии. Приведенную ниже диаграмму можно использовать в качестве консервативного руководства для разработки процесса врезки.

4.4 Газ для резки

При пробивке и резке меди в качестве режущего газа для повышения надежности процесса используется кислород под высоким давлением (7-20 бар в зависимости от толщины). При использовании кислорода образование оксида меди на поверхности снижает отражательную способность. Для резки латуни отлично подходит азот.

В данной статье мы рассмотрели особенности резки металлов с высокой отражающей способностью, таких как медь и латунь. Преимущества модернизации CO2 станков на станки с оптоволоконным лазером. Компания HYPOWER предлагает широкий ассортимент расходных материалов для лазерных станков, таких как оптические элементы (фокусирующие линзы, защитные стекла), сопла и керамические держатели. На нашем сайте представлены расходники для CO2 лазеров (Trumpf, Bystronic и др.) и оптоволоконных лазерных головок (Precitec, Raytools, WSX и др.)