Lazer Kesim Makineleri Nasıl Çalışır: Eksiksiz Bir Kılavuz

Yüksek verimlilik ve yüksek hassasiyete sahip modern bir işleme ekipmanı olarak, lazer kesim makineleri metal işleme, elektronik üretim, otomotiv endüstrisi ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır. Bu makale, çalışma mekanizmasını kapsamlı bir şekilde analiz edecektir. lazer kesim makineleri çalışma prensibinden, çekirdek bileşenlere, uygulama senaryolarından işletme önlemlerine kadar.

Ⅰ. Temel ilke lazer kesim makinesi

Lazer kesiminin özü, yüksek enerjili bir lazer ışını aracılığıyla malzemeyi yerel olarak ısıtmak, eritmek, buharlaştırmak veya tutuşma noktasına ulaştırmak ve ardından kesme işlemini gerçekleştirmek için cürufu yardımcı gaz aracılığıyla üflemektir. Temel adımları şunlardır:

1. Lazer üretimi

Lazerler (CO₂, optik fiber veya Nd:YAG gibi) gaz, kristal veya optik fiber ortamındaki parçacıkları uyararak yüksek enerjili ışınlar üretir. Örneğin, CO₂ lazerleri, yüksek voltajlı bir elektrik alanı altında 10,6 μm dalga boyuna sahip kızılötesi ışık yaymak için bir karbondioksit gazı karışımı kullanır; bu, metalik olmayan malzemeleri kesmek için uygundur; fiber lazerler (dalga boyu 1,06 μm) ise daha verimlidir ve metal kesmede iyidir.

2. Işın odaklama

Lazer ışını, bir mercek veya kavisli reflektör aracılığıyla 0,1 mm'den daha küçük bir çapa sahip çok küçük bir noktaya odaklanır ve enerji yoğunluğu 10⁶~10⁸ W/cm²'ye ulaşabilir ve malzemeyi anında binlerce santigrat dereceye kadar yerel olarak ısıtır.

3. Malzeme kesimi

- Eritme kesme: Metal malzeme ısı altında erir ve yardımcı gaz (azot gibi) erimiş malzemeyi uzaklaştırır.

- Oksidasyonlu kesme: Oksijen, yüksek sıcaklıktaki metallerle reaksiyona girerek kesmeyi hızlandırmak için yardımcı gaz olarak kullanılır (örneğin karbon çeliği).

- Buharlaştırma kesimi: Ahşap ve akrilik gibi metal olmayan malzemelerde, malzeme doğrudan buharlaştırılır.

Ⅱ. Temel bileşenleri lazer kesim makinesi

1. Lazer jeneratörü

"Kalp" olarak, çıkış gücünü (500W-20kW) ve dalga boyunu belirler. Fiber lazerler, %50'den fazla elektro-optik dönüşüm oranları nedeniyle ana akım haline gelmiştir.

2. Kesme kafası

Odaklama aynası, nozul ve gaz kanalı içerir. Otomatik odaklama işlevi, kesim kalitesini garantilemek için farklı kalınlıklardaki malzemelere uyum sağlayabilir.

3. Hareket sistemi

Yüksek hassasiyetli servo motor, X/Y eksen kılavuz raylarını tahrik eder ve CNC sistemiyle işbirliği yaparak, ±0,05 mm'ye kadar konumlandırma hassasiyetiyle karmaşık grafik kesimlerini gerçekleştirir.

4. Kontrol sistemi

CAD/CAM yazılımı ile donatılmış olup, tasarım çizimlerini makine talimatlarına dönüştürüyor ve güç, hız, hava basıncı gibi parametreleri ayarlıyor.

5. Soğutma sistemi

Su soğutma veya hava soğutma cihazı lazerin aşırı ısınmasını önleyerek stabil çalışmasını sağlar.

III. Uygulanabilir malzemeler ve endüstri uygulamaları

1. Metal malzemeler: paslanmaz çelik, karbon çelik, alüminyum alaşım (yüksek güçlü lazer gereklidir).

2. Metalik olmayan malzemeler: akrilik, ahşap, deri, seramik (CO₂ lazer gereklidir).

3. Tipik uygulamalar:

- Otomobil üretimi: gövde sacı, hava yastığı sensörü.

- Elektronik sanayi: Cep telefonu orta çerçevesi, esnek devre kartı kesimi.

- Sanat tasarımı: karmaşık içi boş heykeller, özel mobilyalar.

IV. Lazer kesimin avantajları ve sınırlamaları

1. Avantajları:

- Yüksek hassasiyet (kesim dikişi 0,1 mm), karmaşık grafiklere uygundur.

- Temassız işlem, malzeme deformasyonunu azaltır.

- Hızlı hız (karbon çelik kesme hızı 20m/dak'ya ulaşabilir).

2. Sınırlamalar:

- Yüksek yansıtıcılığa sahip malzemeler (bakır ve altın gibi) özel işlem gerektirir.

- Ekipman maliyeti yüksektir ve kalın levhaların (>25mm) kesim verimi plazma kesime göre daha düşüktür.

V. Emniyetli çalışma özellikleri

1. Koruyucu önlemler

- Retinada lazer yanıklarını önlemek için özel gözlükler takın.

- PVC kesimi sırasında oluşan klor gazı gibi zehirli dumanların oluşmaması için çalışma alanının havalandırıldığından emin olun.

2. Ekipman bakımı

- Kirliliğin neden olduğu güç kaybını önlemek için optik lensinizi düzenli olarak temizleyin.

- Gaz boru hattının sızdırmazlığını kontrol ederek sızıntıyı önleyin.

3. Parametre hata ayıklama

- Malzeme kalınlığına göre gücü, odak uzaklığını ve kesme hızını ayarlayın. Örneğin, 3 mm paslanmaz çeliği kesmek için önerilen güç 1000 W ve hız 3 m/dak'dır.

VI. Gelecekteki gelişme eğilimleri

1. Akıllı yükseltme

Yapay zeka algoritması kesim kalitesini gerçek zamanlı olarak izliyor ve parametreleri otomatik olarak düzeltiyor.

2. Ultra hızlı lazer teknolojisi

Femtosaniye lazer "soğuk işlem" gerçekleştirir, ısıdan etkilenen bölgeyi azaltır ve kırılgan malzemeler için uygundur.

3. Yeşil üretim

Enerji tasarrufu sağlayan lazerler ve çevre dostu yardımcı gazlar (hava kesme teknolojisi gibi) karbon ayak izini azaltır.

Çözüm

Lazer kesim makineleri hassasiyetleri ve esneklikleri nedeniyle modern üretimin temel araçları haline gelmiştir. Çalışma prensibini ve çalışma mantığını anlamak, ekipmanın potansiyelini en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olacaktır. Teknolojinin yinelenmesiyle, lazer kesim Endüstriyel üretimin akıllı ve sürdürülebilir gelişimini daha da teşvik edecektir.