Titaanmaterjalide laserlõikamise analüüs

Laserlõikamine on sageli kasutatav{0}}kõrge täpsusega töötlemise protsesstitaan ja titaanisulami materjalid. Seda kasutatakse laialdaselt kosmosetööstuses, meditsiiniseadmetes, keemiaseadmetes ja muudes valdkondades, kuna see on väike kuum{1}}mõjutatud tsoon, kvaliteetsed lõiketerad ja suur paindlikkus,

 

 

Laserlõikamise peamine tehniline põhimõte on suure-energiatihedusega-laserkiirte termiline efekt ja aurustuslõikeprotsess.

 

1. Suure-võimsusega laser on suunatud titaanmaterjali pinnale. See võib viivitamatult tõsta kohaliku temperatuuri titaani keemistemperatuurini ja põhjustada materjali kiiret auru ning tekitada auke.

 

2.Abigaas pihustatakse läbi lõikepea otsiku. See puhub aurustunud titaani lõiketsoonist eemale ja hoiab õhu väljas. Seega takistab see titaanil reageerimast hapnikuga kõrgel temperatuuril ja moodustab rabeda titaanoksiidi.

 

3.Kui laserkiir ja töödeldav detail liiguvad üksteise suhtes, venitatakse augud piki lõiketeed ja lõpuks moodustub pidev lõikepind.

 

 

 

Füüsikalised omadused mõjutavad nende lõikamise raskust ja protsessi iseärasusi:

 

1. Kõrge reaktsioonivõime: titaan reageerib kõrgel temperatuuril kergesti selliste elementidega nagu O, N ja H. Titaanoksiid vähendab lõiketera tugevust ja võib isegi tekitada pragusid, seega peame kasutama inertgaasi kaitset.

 

2.Kõrge soojusjuhtivus: titaanil on madalam soojusjuhtivus kui terasel, kuid see on kõrgem kui roostevaba teras. Lõikamise ajal juhitakse soojust kergesti ümbritsevasse piirkonda. See vajab laseri võimsuse ja lõikekiiruse täpset juhtimist, et vältida liiga suurt kuumuse{3}}mõjutsooni.

 

3. Kõrged sulamis-/keemistemperatuurid: vajame suurema energiatihedusega laserkiirt. Tavaliselt peaksime valima kiudlaseri ja kontrollima fookuspunkti läbimõõtu vahemikus 0,1–0,3 mm.

 

4. Lõikamise kvaliteedi eelised: erinevalt plasmalõikamisest ja veejoaga lõikamisest on laseriga-lõigatud titaanmaterjalidel sile ristlõige ja suur ristilõige, need vastavad ülitäpsete komponentide nõuetele ilma lihvimiseta.

 

 

1. Materjali eeltöötlus ja kinnitamine

Enne lõikamist eemaldage titaanmaterjali pinnalt õliplekid ja oksiidikihid, et vältida lõikekvaliteeti mõjutavat mustust.

Lõikamise ajal kasutage töödeldava detaili kindlalt paigal hoidmiseks vaakum-adsorptsiooni või spetsiaalseid kinnitusvahendeid, et vältida mõõtmete kõrvalekaldeid põhjustavat termilist deformatsiooni.

 

2. Erinevused paksu plaadi ja õhukese plaadi lõikamise vahel

Õhukesed plaadid (＜3 mm): suurendage lõikekiirust, vähendage laseri võimsust ja minimeerige kuumuse{1}}mõjuala. See võib sobida detailide täppistöötluseks (meditsiinilised implantaadid).

Paksud plaadid (＞10 mm): Segment- ja mitmekordseks lõikamiseks tuleb suurendada laseri võimsust ja kombineerida impulssrežiimiga. Vahepeal peame suurendama lisagaasi rõhku, et tagada täielik räbu tühjendamine.

 

 

Probleemid	Põhjused	Lahendused
Lõikeservade oksüdeerumine ja värvimuutus	Abigaasi ebapiisav puhtus/madal rõhk	Kasutage kõrge{0}}puhtusastmega argooni; tõsta gaasirõhku
Lõikekohal pursked	Fookusasendi kõrvalekalle/liiga kiire kiirus	Kalibreerige fookuspunkt; vähendada lõikekiirust
Liiga suur soojusest{0}}mõjutatud tsoon	Liiga suur laseri võimsus/liiga aeglane kiirus	optimeerida võimsuse{0}}kiiruse sobitamist; kasutage impulsslaserit
Plaadi deformatsioon	Soojuse kontsentratsioon/ebapiisav kinnitus	Lisage jahutusmeetmed; kasutage fikseerimiseks mitme{0}}punktiga kinnitusvahendeid