מכונת חיתוך בלייזר

בשינוי והשדרוג של תעשיית הייצור,מכונות חיתוך בלייזרהם ציוד מפתח להשגת "ייצור מדויק וייצור גמיש". בהשוואה לחיתוך פלזמה מסורתי, ערך Ra של חספוס פני השטח החתוך שלו הופחת מ-50 מיקרומטר מתחת ל-5 מיקרומטר, ושיעור ניצול החומר עלה מ-85% ליותר מ-95%. מכשיר יחיד עם הספק- גבוה יכול להחליף 3 עד 4 כלי מכונות מסורתיים והפך לכלי ייצור ליבה לעיבוד קונכיות סוללות חדשות של רכבים אנרגטיים, ייצור רכיבי תעופה וחלל ויצירה מדויקת של מתכת מתכת.

מכונות חיתוך בלייזר משלימות עיבוד באמצעות תהליך מתמשך של "יצירת לייזר - העברת אלומה - מיקוד וחיתוך - פינוי פסולת", תוך הסתמכות על תיאום של מערכות מרובות כגון אופטיקה, מכניקה, חשמל ובקרה מספרית. ניתן לחלק את העקרונות הטכניים שלה לשני ממדים עיקריים: מבנה הליבה וטכנולוגיית עיבוד.

מכונות חיתוך לייזר מודרניות מורכבות מחמישה מודולים פונקציונליים, ויש לשלוט על הדיוק של כל מודול ברמת המיקרומטר כדי להבטיח איכות חיתוך יציבה.

מערכת לייזר: The core power source is classified into three types according to the working medium: fiber laser, CO₂ laser, and solid-state laser. Fiber lasers have high photoelectric conversion efficiency (>30%) ועלויות תחזוקה נמוכות. הספק המיינסטרים נע בין 1000 ואט ל-3000 וואט. לייזר הסיבים של 30 קילוואט של IPG Photonics יכול לחתוך פלדת פחמן של 10 מ"מ במהירות של עד 12 מ' לדקה. לייזר CO₂ מתאים לעיבוד לא-מתכתי, עם אורך גל של 10.6 מיקרומטר, ודיוק החיתוך של אקריליק יכול להגיע ל-±0.02 מ"מ. לייזרים במצב מוצק- מתמקדים בעיקר בעיבוד מיקרו-דיוק, עם רוחבי דופק נמוך כמו רמת הפמטו-שנייה.

מערכת העברת קרן:מורכב מסיב אופטי, כבל, מראה קולימציה ומראה מיקוד. אובדן השידור של סיבים אופטיים הוא פחות או שווה ל-0.2 dB/km; למראה המיקוד, העשויה מחומר ZnSe, יש שגיאת אורך מוקד של פחות או שווה ל-±0.1 מ"מ, מה שמבטיח שקוטר הנקודה המינימלי של קרן הלייזר לאחר המיקוד יכול להגיע ל-0.1 מ"מ. דגמי-מתקדמים מצוידים בראשי מיקוד דינמיים עם מהירות תגובה של פחות או שווה ל-50 מיקרומטרים, שיכולים לפצות על שגיאות תנודות החומר בזמן אמת.

מערכת ביצוע תנועה:כולל מכונות גב, מנועי סרוו וברגים כדוריים. דיוק המיקום של כלי המכונה קטן או שווה ל-±0.02 מ"מ/מ', ודיוק המיקום החוזר קטן או שווה ל-±0.01 מ"מ. לדגמים-מתקדמים המונעים על ידי מנועים לינאריים יש תאוצה של עד 2g ומהירות סרק העולה על 120 מ'/דקה, מה שהופך אותם למתאימים לדרישות חיתוך מדויקות במהירות-.

מערכת עזר:כולל מכשירי אספקת גז, קירור והסרת אבק. גזי עזר מסווגים לפי תהליך: חמצן (לסיוע בעירה וחיתוך מואץ), חנקן (להגנה על חמצון), וארגון (להגנה אינרטית), עם טווחי לחץ מתכווננים של 0.1-2.0 MPa. מערכת הקירור משתמשת בצ'ילר תעשייתי עם דיוק בקרת טמפרטורה של ±0.5 מעלות, המבטיח שטמפרטורת העבודה של הלייזר תישאר יציבה ב-20-25 מעלות. למערכת הסרת האבק יש לחץ שלילי של גדול או שווה ל-15 kPa ויכולה לאסוף למעלה מ-95% מהעשן והאבק החיתוך.

הכנה-לפני הניתוח:באתר התקנת הציוד צריך להיות אוורור טוב, עם התנגדות הארקה שלא תעלה על 4 Ω, ויש להקים סביבו אזור אזהרה בטיחותי של 2 מטר. בדוק שהתקן נעילת הלייזר ומכסה המגן שלמים, וודא שהלחץ של מערכת הקירור (רגיל: 0.2–0.5 MPa) ולחץ הגז נמצאים בטווח. על המפעילים להרכיב משקפי מגן לייזר (עם אורך גל מגן התואם לסוג הלייזר).

איסורי הפעלה:אין לחתוך מיכלים אטומים או חומרים דליקים ונפיצים. לעולם אל תצפה בקרן הלייזר ללא הגנה. אין לפתוח את מכסה המגן של ראש החיתוך בזמן שהציוד פועל. רק צוות מורשה רשאי להפעיל את הציוד.

תנאי עבודה מיוחדים:בעת חיתוך חומרים מחזירי אור (כגון אלומיניום ונחושת), התקן סרטים נגד השתקפות- כדי למנוע מהשתקפות לייזר לפגוע בלייזר. בעת עיבוד צלחות עבות, הפחת את מהירות החיתוך והארך את זמן טיהור הגז. חממו מראש את מערכת הקירור למשך 15 דקות מראש בסביבות חורף-נמוכות (כאשר טמפרטורת השמן נמוכה מ-15 מעלות).

תגובת חירום:במקרה של כשל בלייזר, נתק מיד את אספקת החשמל הראשית ופנה לצוות מקצועי לתיקון.

בדיקה יומית:בדוק את עדשת ראש החיתוך עבור זיהום (נקה מיד עם אתנול נטול מים אם נמצאו כתמים), בדוק דליפות צינור גז, ונקה שאריות פסולת על שולחן העבודה. בדוק את האיטום של מחבר הסיב האופטי מדי שבוע וכייל את הנתיב האופטי של הלייזר.

תחזוקה שוטפת:החלף את אלמנט מסנן מערכת הקירור מדי חודש ובדוק את מפלס שמן הסיכה של מנוע הסרוו. נקה את האבק בתוך הלייזר מדי רבעון ובדוק אם יש הנחתה בכוח הלייזר (החלף את הלייזר אם הנחתה עולה על 10%). כייל מדי שנה את דיוק כלי המכונה כדי להבטיח ששגיאת המיקום לא תעלה על ±0.02 מ"מ.