Introducción
In the field of laser processing, laser cutting machines have been widely used in many industries due to their advantages such as high precision, high speed, and non-contact processing. However, when dealing with highly reflective materials, the cutting effect of laser cutting machines is significantly affected. Highly reflective materials, such as copper, aluminum, gold, silver, and their alloys, pose difficult challenges En el proceso de corte con láser debido a su alta reflectividad al láser y una buena conductividad térmica . una exploración en profundidad de la influencia de los materiales altamente reflexivos en el efecto de corte de las máquinas de corte láser es de gran importancia para expandir el rango de aplicaciones de la tecnología de corte láser, mejorar la calidad del procesamiento y la eficiencia .}
Características de materiales altamente reflexivos y su influencia en la absorción del láser
Características básicas de materiales altamente reflectantes
Los materiales altamente reflectantes generalmente tienen baja resistividad, lo que da como resultado una baja tasa de absorción de láser ., por ejemplo, el cobre y el aluminio se ubican entre la parte superior en conductividad eléctrica entre metales comunes . A temperatura ambiente, la tasa de absorción de cobre de cobre rojo a láser infrarrojo es aproximadamente 5%. al mismo tiempo, el estado superficial de los materiales de gran reflexión también tiene un impacto importante en el láser infrarrojo en el láser infrarrojo en el 5%{3}} en el mismo tiempo, el estado superficial de los materiales de gran reflexión tiene un impacto importante en el láser infrarrojo es aproximadamente 5%. al mismo tiempo, el estado superficial de los materiales de gran reflexión también tiene un impacto importante en el láser infrarrojo en el láser infrarrojo. Reflexión . La superficie más suave, más fuerte es la reflexión del láser ., por ejemplo, la capacidad reflectante del acero inoxidable cepillado ordinario es relativamente débil, pero cuando la superficie alcanza un efecto de espejo, causará reflexión obvia durante el procesamiento láser . además, la tasa de absorción de los materiales a los materiales a lasser a las láser de los estados {} La tasa de absorción de los metales sólidos al láser es generalmente baja, pero aumentará significativamente cuando se derrite en un estado líquido ., por ejemplo, cuando el cobre rojo se calienta a cerca de su punto de fusión, la tasa de absorción puede alcanzar aproximadamente un 20%.
Características de absorción de materiales altamente reflectantes bajo láseres de longitud de onda de diferentes
Diferentes materiales tienen tasas de absorción significativamente diferentes para la luz de diferentes longitudes de onda . Tome cobre (cu) y plata (ag) como ejemplos . para láseres de fibra con una longitud de onda de 1070nm, son materiales altamente reflexivos típicos, con una tasa de absorción extremadamente baja, mucho más baja que el de hierro (Fe) y el acero (acero) {{{{{. Sin embargo, una tasa de absorción extremadamente baja es una tasa de absorción extremadamente baja, mucho más bajo que el hierro (Fe) y el acero (acero) {{{{{{.}, sin embargo, una tasa de absorción extremadamente baja es una tasa de absorción extremadamente baja. expuestos a láseres de estado sólido . El láser emitido por un láser CO₂ se encuentra en la banda infrarroja (generalmente 10 . 6um), que funciona bien en muchos campos de aplicaciones industriales, pero no es ideal para procesar los metales altamente reflexivos en las bandas especiales {}}} que elige una fuente de láser apropiada con una fuente adecuada es la base de los metales especiales que es la base de los metales especiales es la cría especial. Absorción de materiales altamente reflectantes al láser y mejorando el efecto de corte.
Influencias múltiples de materiales altamente reflectantes en el efecto de corte de las máquinas de corte láser
Disminución de la calidad de corte
Problemas de escoria y rebabas
Al cortar materiales altamente reflectantes, debido a la absorción insuficiente de los láser por los materiales, el calor generado durante el proceso de corte no es suficiente para derretir y vaporizar completamente los materiales, lo que resulta en la formación de la escoria en la parte inferior de la superficie de corte . al mismo tiempo, los materiales incompletos, bajo la explosión del gas de auxiliar de la superficie, en la forma de corte de la forma de corte {{} {} {{} {} {} {} {} {1 {} {} {} {} {} {} {} {} {} {} {1} {} {1 {1 {} {} {} {} {1 {1 {} Por ejemplo, cuando se usa una máquina de corte láser ordinaria para cortar materiales de cobre, a menudo se encuentra la escoria obvia en la parte inferior del corte, y las rebabas en el borde de corte son relativamente ásperos, lo que afecta seriamente la planitud y la suavidad de la superficie de corte .
Ancho de corte inconsistente
La reflexión y la conducción de calor de los materiales altamente reflectantes al láser hacen que la distribución de la energía del láser en la superficie del material sea desigual, lo que conduce a anchos de corte inconsistentes . Durante el proceso de corte, situaciones como una parte superior más ancha y una parte inferior más estrecha del corte o los cambios significativos de ancho local pueden ocurrir . Esto no solo puede afectar el tamaño de corte de corte, sino que puede tener un accesorio de corte más estrecho a los cambios de ancho locales. Procesamiento de algunas partes con requisitos extremadamente altos para la precisión dimensional .
Expansión de la zona afectada por el calor
The good thermal conductivity of highly reflective materials causes the heat generated during the laser cutting process to spread rapidly to the surrounding areas, expanding the range of the heat-affected zone. The structure and properties of the materials within the heat-affected zone may change, such as a decrease in hardness and a deterioration in toughness. Taking the cutting of aluminum alloy as an example, the expansion de la zona afectada por el calor puede conducir a una disminución en las propiedades mecánicas de los materiales, afectando la vida útil de los productos .
Reducción en la eficiencia de corte
Baja tasa de utilización de energía causada por la baja tasa de absorción
La baja tasa de absorción de los materiales altamente reflectantes al láser significa que se refleja una gran cantidad de energía láser y no se puede utilizar de manera efectiva para el corte de material, lo que resulta en una baja tasa de utilización de energía de la máquina de corte láser . Para lograr el corte de material, es necesario aumentar el poder láser o extender el tiempo de corte, lo que induidía la reducción de la eficiencia de corte. Cortar materiales de cobre y acero del mismo grosor, la potencia del láser requerida para cortar materiales de cobre a menudo es mayor, y la velocidad de corte es significativamente más lenta .
Limitación de la velocidad de corte
Debido a problemas como la penetración incompleta y la formación de escoria durante el corte con láser de materiales altamente reflectantes, para garantizar que la calidad de corte, la velocidad de corte debe reducirse . una velocidad de corte excesivamente lenta no solo prolonga el tiempo de procesamiento de una sola pieza de trabajo, sino que también reduce la eficiencia de producción general .} para el ejemplo, cuando los platos de grosor de corte, los materiales de corte de la velocidad de corte de la velocidad de corte, los materiales de corte de la velocidad de corte de la velocidad de corte de la velocidad de corte de la velocidad. Solo una fracción de eso al cortar materiales metálicos ordinarios .
Aumento del desgaste del equipo
Daño al láser causado por la luz reflejada
When the laser irradiates the surface of highly reflective materials, most of the energy will be reflected. These reflected light rays may return to the inside of the laser and damage the optical components of the laser, such as damaging the mirrors of the laser resonator and affecting the performance of the laser diode, thus shortening the service life of the laser. In severe cases, La luz reflejada puede incluso hacer que el láser tenga una salida de luz inestable o deje de emitir luz .
Mayor carga sobre el sistema auxiliar
Para superar los efectos adversos de los materiales altamente reflectantes en el corte con láser, generalmente es necesario aumentar la velocidad de flujo y la presión del gas auxiliar para ayudar a eliminar la escoria y mejorar la calidad de corte . Esto aumentará la carga en el sistema de gas auxiliar, aumentando el costo operativo y la frecuencia de mantenimiento del equipo {{1} Materiales altamente reflectantes, también se presentan requisitos más altos para el sistema de enfriamiento del equipo . La operación de alta carga a largo plazo del sistema de enfriamiento también es propensa a fallas .
Estrategias para hacer frente a los desafíos de cortar materiales altamente reflectantes
Optimización de equipos láser
Adopción de láseres de tipo nuevo
El desarrollo de láseres de tipo nuevo para materiales altamente reflectantes es una de las soluciones clave para el problema ., por ejemplo, la longitud de onda de los láseres azules generalmente varía de 400 - 500 nm . en comparación con las láseres inframinados tradicionales, los materiales altamente reflexivos tienen una mayor tasa de absorción para la luz azul .} las 500 seas de la serie. Los láseres azules semiconductores lanzados por el Instituto de Investigación de Innovación de Tecnología Dura Guangdong del Área de la Bahía Guangdong-Hong Kong-Macao funcionan bien en la soldadura, el revestimiento y la impresión 3D de materiales altamente reflectantes . En escenario como la soldadura de litio de litio y el procesamiento de componentes electrónicos que requieren el procesamiento de los materiales de cobre, la potencia requerida que se requiere una potencia requerida como una lástima de la batería de litio. de un láser infrarrojo convencional y la "soldadura libre de salpicaduras" se puede lograr . La velocidad de soldadura es al menos 8 veces más rápida que la de los láseres infrarrojos .
Optimización del cabezal de salida de fibra
En las máquinas de láser de fibra, es probable que el láser reflejado por materiales altamente reflectantes dañe el cabezal de cable óptico de salida . raycus láser ha adoptado un nuevo cabezal de salida de fibra QBH, agregando una etapa de dispositivo de extracción de luz reflejada con el diseño original, que puede despojar la mayor parte del láser reflejado en el primer lugar {{1} Combinado con la combinación de calor del agua. Impacto térmico En el cabezal de salida del cable óptico . después de estrictas pruebas de soldadura de superficie de cobre, los componentes centrales del láser RFL-A1500D equipado con esta cabeza de salida pueden mantener una temperatura de funcionamiento normal en un entorno de luz de alta reflexión, verificando efectivamente su rendimiento .
Ajuste de los parámetros del proceso
Control de energía y energía láser
De acuerdo con las características de los materiales altamente reflectantes, aumentar adecuadamente la potencia del láser puede aumentar la absorción de materiales a láser y mejorar la eficiencia de corte ., sin embargo, una potencia láser demasiado alta puede causar la fusión excesiva y la vaporización de los materiales, lo que resulta en más salpicaduras y un efecto drogado {{1}, por lo tanto, es necesario que sea necesario preciso para controlar el control y el control de la láser. Calidad de corte . Por ejemplo, al cortar materiales altamente reflectantes de diferentes espesores, determine la energía láser apropiada y la energía de pulso a través de experimentos para lograr una buena calidad de corte y eficiencia .
Optimización de la velocidad y frecuencia de corte
Ajustar la velocidad y la frecuencia de corte también es un medio importante para mejorar el efecto de corte de los materiales altamente reflectantes . Calidad . al mismo tiempo, ajustar razonablemente la frecuencia de pulso del láser puede controlar el proceso de fusión y vaporización de los materiales y reducir la generación de rebabas y escoria . En el procesamiento real, es necesario optimizar la combinación de la velocidad de corte y la frecuencia a través de los experimentos de acuerdo con el grosor de los materiales de los materiales y el rendimiento de los laseres laseres de los lasores. equipo .
Aplicación de medidas auxiliares
Selección y control de gas auxiliar
When cutting highly reflective materials, adding appropriate auxiliary gas can significantly improve the cutting effect. The auxiliary gas reacts chemically with the materials at high temperatures. For example, when oxygen is used as the auxiliary gas, it can undergo an exothermic chemical reaction with metal materials, playing a role in promoting combustion and increasing the cutting speed. Nitrogen can, to a certain extent, improve the quality of the cutting surface and prevent oxidation. In addition, the auxiliary gas can also help blow away the dross in the cutting area, clean the cutting seam, and cool the area near the slit to protect the focusing lens. Selecting the appropriate gas pressure and flow rate is crucial for the cutting Proceso . diferentes materiales altamente reflectantes y espesores de corte requieren que coincidan con diferentes parámetros de gas auxiliar .
Pretratamiento de la superficie de materiales
Realizar el pretratamiento de la superficie en materiales altamente reflectantes, como la arena y el rugosidad, puede reducir la reflectividad de la superficie de los materiales y aumentar su tasa de absorción de láser . a través de la pretratamiento de la superficie, pequeñas estructuras cóncavas convexas se forman en la superficie del material .} Cuando el láser irradia irradiadores, la luz se refleja y se forman múltiples tiempos escatimados en estos concentrados, concentrados, se concentran en los que se conciertan, se conciertan, se concentran, se concentran, se concentran, se concentran, se concentran, se están reflejando, los concentrados, los concentrados, los cuentas de la luz, la luz se refleja en los tiempos múltiples. La oportunidad para que los materiales absorban el láser ., por ejemplo, después de la placa de aluminio de arena, su tasa de absorción de láser aumenta significativamente, y el efecto de corte aumenta significativamente .
Conclusión
Debido a sus propiedades físicas únicas, los materiales altamente reflectantes tienen múltiples impactos negativos en el efecto de corte de las máquinas de corte con láser, incluida una disminución en la calidad de corte, una reducción en la eficiencia de corte y un mayor desgaste de equipos ., sin embargo, a través de la optimización de los equipos láser, como la adopción de los láseres de tipos nuevos y la optimización de la optimización de los jefes de salida de fibra; el ajuste razonable de los parámetros del proceso, controlando con precisión la potencia del láser, la energía, la velocidad de corte y la frecuencia; y la aplicación de medidas auxiliares efectivas, como la selección de gases auxiliares apropiados y el pretratamiento de la superficie en los materiales, es posible superar los problemas de corte causados por materiales altamente reflexivos en cierta medida y lograr un efecto de corte relativamente ideal .
Con el desarrollo continuo y la innovación de la tecnología, se cree que se lograrán más avances en el campo del corte láser de materiales altamente reflexivos en el futuro, ampliando aún más el rango de aplicaciones de la tecnología de corte láser y promover el desarrollo de industrias relacionadas .
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