Системы лазерной резки труб: анализ ключевых технологий

Металлические трубы широко используются в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую промышленность, строительную технику, автомобильную промышленность, нефтехимию и сельскохозяйственное оборудование. Различные области применения требуют деталей различных форм и размеров для удовлетворения разнообразных потребностей этих отраслей.

Технология лазерной обработки особенно хорошо подходит для работы с различными типами металлических труб. Лазерная резка труб Системы характеризуются высокой гибкостью и автоматизацией, что позволяет производить небольшие партии различных материалов и видов продукции.

Введение в систему лазерной резки труб

Система управления и фокусировки луча

Система наведения и фокусировки луча направляет лазерный луч, испускаемый генератором, на фокусирующую оптику режущей головки. Для лазерной резки труб для достижения высококачественного реза требуется сфокусированный лазерный луч с малым диаметром и высокой мощностью, что требует выхода моды низкого порядка из лазерного генератора.

Для получения меньшего диаметра сфокусированного луча при лазерной резке труб лазер должен работать в поперечной моде низшего порядка, в идеале в основной моде. Режущая головка оборудования для лазерной резки оснащена фокусирующей линзой, которая позволяет фокусировать лазерный луч в небольшое пятно, обеспечивая высококачественную резку труб.

Управление траекторией режущей головки

В лазерная резка труб, заготовка обычно представляет собой сложную пространственную криволинейную поверхность. Традиционные методы программирования могут быть сложными, поэтому операторам необходимо выбирать правильный путь обработки и соответствующие опорные точки на основе требований процесса.

Система числового управления регистрирует подачу каждой оси и координаты опорных точек. Пространственные линейные и круговые функции интерполяции системы лазерной резки используются для регистрации координат во время процесса и генерации программы обработки.

Автоматическое управление фокусным положением лазерной резки

Контроль положения фокуса лазерной резки является критическим фактором, влияющим на качество резки. Одной из ключевых технологий лазерной резки труб является поддержание положения фокуса перпендикулярно поверхности заготовки с помощью автоматических измерительных и контрольных устройств.

Благодаря интегрированному контролю положения фокуса лазера и линейных осей (XYZ) системы лазерной обработки, движение лазерной режущей головки становится более гибким и точным, что предотвращает столкновения с разрезаемой трубой или другими объектами во время обработки.

Влияние основных параметров процесса

Эффект мощности лазера

Для лазерных генераторов непрерывного действия мощность лазера существенно влияет на процесс резки. Теоретически более высокая мощность лазера позволяет увеличить скорость резки.

Однако, учитывая специфические характеристики трубок, максимальная мощность резки не всегда является лучшим выбором. С ростом мощности резки меняется и режим лазера, что влияет на фокусировку лазерного луча.

На практике мы часто выбираем настройку мощности ниже максимальной, чтобы обеспечить максимальную плотность мощности в точке фокусировки, тем самым гарантируя эффективность и качество лазерной резки.

Влияние скорости резания

Для достижения хорошего качества резки скорость резки должна находиться в определенном диапазоне. Если скорость слишком низкая, на поверхности трубы скапливается избыточное тепло, что приводит к увеличению зоны термического влияния, расширению пропила и обжигу кромок реза, что приводит к образованию шероховатой поверхности.

Увеличение скорости уменьшает среднюю ширину пропила по окружности трубы, и этот эффект более выражен при меньшем диаметре трубы.

С увеличением скорости время взаимодействия лазера сокращается, что снижает общую энергию, поглощаемую трубкой, снижает температуру в передней части трубки и сужает ширину реза. Если скорость слишком высокая, могут возникнуть неполные разрезы или разрывы, что влияет на общее качество резки.

Влияние диаметра трубки

При лазерной резке труб характеристики самих трубок оказывают большое влияние на процесс. Например, размер диаметра круглой трубы существенно влияет на качество реза.

Исследования лазерной резки тонкостенных бесшовных стальных труб показали, что при постоянных параметрах процесса увеличение диаметра трубы приводит к увеличению ширины реза.

Тип и давление вспомогательного газа

Для резки неметаллических и некоторых металлических труб в качестве вспомогательных газов можно использовать сжатый воздух или инертные газы (например, азот), тогда как для большинства металлических труб предпочтительны активные газы (например, кислород).

После выбора типа вспомогательного газа, также важно определить его давление. Высокое давление необходимо при резке тонкостенных труб на высоких скоростях, чтобы предотвратить налипание шлака на кромки реза.

Наоборот, при резке более толстых стенок или на более медленных скоростях давление вспомогательного газа следует уменьшить, чтобы избежать неполных резов. Положение фокусной точки лазерного луча во время резки труб также имеет решающее значение.

Фокусная точка, как правило, должна находиться на поверхности разрезаемой трубы; при оптимальном положении пропил минимален, эффективность резки максимальна и достигаются наилучшие результаты резки.