عوامل مؤثر بر سرعت و کارایی برش لیزری
در ساخت مدرن ورق فلزی، فناوری لیزر دقت بیهمتا و سرعت برش بالایی را در شکلدهی به انواع مواد مختلف فراهم میکند. با ادامه تمایل صنعت به استفاده از چندکارگی فناوری برش لیزر، بهینهسازی سرعت و کارایی بهطور فزایندهای حائز اهمیت میشود. از ماده خام تا محصول نهایی، فرآیند برش لیزر شامل تعامل پیچیدهای از عوامل است. درک کامل از عوامل کلیدی مؤثر بر سرعت و کارایی برش لیزر ضروری است که از ویژگیهای ذاتی ماده تا پیکربندی پیچیده ماشین برش متغیر است.
در این مقاله، بهطور جامع به بررسی عوامل کلیدی مؤثر بر سرعت و کارایی برش لیزری پرداختهایم و پیچیدگیهای مربوط به خواص مواد، پارامترهای لیزر، شرایط برش، پیکربندی ماشین و ملاحظات طراحی را توضیح دادهایم. این بررسی بینشهای ارزشمندی در اختیار کاربران قرار میدهد و به آنها امکان میدهد تا از پتانسیل کامل فناوری برش لیزری بهره ببرند و نوآوری در فرآیندهای ساخت فلزی را تسهیل کنند.
سرعت و کارایی برش لیزری
سرعت برش دستگاه برش لیزری برای بسیاری از شرکتهای فرآوری مهم است، زیرا این سرعت تعیینکننده کارایی تولید است. به عبارت دیگر، هرچه سرعت بیشتر باشد، خروجی کلی بالاتر خواهد بود. برش لیزری یک فناوری تولید پیچیده است که به تعادل دقیق عوامل مختلفی برای دستیابی به سرعت و کارایی بهینه متکی است. خواص ماده، از جمله ترکیب، ضخامت و وضعیت سطح، همه بر پارامترهای برش تأثیر میگذارند. پارامترهای لیزر، از جمله تراکم توان، کیفیت پرتو و طول کانونی، دقت و اثربخشی برش را تعیین میکنند. انتخاب شرایط برش، مانند سرعت و گاز کمکی، نقش مهمی در بهبود کارایی برش ایفا میکند. عوامل ماشین، از جمله پیکربندی سیستم و نگهداری، به طور قابل توجهی در عملکرد کلی مؤثر هستند. علاوه بر این، ملاحظات طراحی مانند پیچیدگی هندسی و بهینهسازی چیدمان (نستینگ) نیز بر سرعت و کارایی برش تأثیر میگذارند. با درک کامل و بهینهسازی این عوامل، تولیدکنندگان میتوانند سرعت، دقت و کارایی فرآیند برش لیزری را بهبود بخشند و در نتیجه بهرهوری و رقابتپذیری خود را افزایش دهند.
عوامل اصلی مؤثر بر سرعت برش لیزری
فناوری پیشرفته برش، توسعه سریع صنعت برش لیزری را به همراه داشته است و کیفیت و پایداری ماشینهای برش لیزری را بهطور قابل توجهی بهبود بخشیده است. در حین فرآیند پردازش، سرعت برش لیزری تحت تأثیر عواملی مانند پارامترهای فرآیند، کیفیت مواد، خلوص گاز و کیفیت پرتو قرار دارد. بررسی عمیق پیچیدگی این فرآیند متغیر، نشاندهنده ملاحظات جامعی است که کاربران باید با دقت به آنها بپردازند. در اینجا، به بررسی عوامل اصلی میپردازیم که بهطور قابل توجهی بر سرعت و کارایی برش لیزری تأثیر میگذارند.
پارامترهای لیزری
چگالی توان: چگالی توان لیزری با توجه به توان پرتو لیزر متمرکز شده روی یک سطح مشخص تعیین میشود که مستقیماً بر سرعت و کارایی برش تأثیر میگذارد. چگالی توان بالاتر امکان سرعت برش سریعتری فراهم میکند، اما نیازمند تنظیم دقیق است تا از آسیب به ماده جلوگیری شود.
کیفیت پرتو: کیفیت پرتو لیزر، شامل عواملی مانند واگرایی، الگو و طول موج، بر دقت و بازدهی برش تأثیر میگذارد. یک پرتو با کیفیت بالا توزیع یکنواخت انرژی را تضمین میکند که منجر به برشهای تمیزتر و بازدهی بیشتر میشود.
طول کانونی: طول کانونی لنز لیزر تعیینکننده اندازه و عمق لکه پرتو است. انتخاب بهینه فوکوس، تحویل دقیق انرژی به سطح برش را تضمین کرده و بازدهی را بدون کاهش کیفیت، به حداکثر میرساند.
ویژگیهای مواد
نوع ماده: نوع مادهای که برش داده میشود نقش مهمی در تعیین سرعت و بازدهی برش لیزری دارد. مواد نرم نسبتاً به راحتی و با سرعت بیشتری برش خورده میشوند. مواد سخت زمان پردازش بیشتری نیاز دارند. فلزاتی مانند فولاد ضدزنگ، آلومینیوم و فولاد کربنی دارای هدایت حرارتی، نقطه ذوب و بازتابدهی متفاوتی هستند که همه آنها بر واکنش آنها به برش لیزری تأثیر میگذارند. به عنوان مثال، برش فولاد بسیار کندتر از برش آلومینیوم است.
ضخامت: ضخامت ماده به طور مستقیم بر سرعت و کارایی برش تأثیر میگذارد. مواد ضخیمتر نسبت به مواد نازکتر، انرژی و زمان بیشتری برای برش نیاز دارند. برای دستیابی به نتایج بهینه در ضخامتهای مختلف، باید توان لیزر، طول کانونی و سرعت برش تنظیم شوند.
شرایط سطح: ناهمواریهای سطحی (مانند زنگزدگی، اکسیداسیون یا پوششها) میتوانند بر کیفیت و سرعت برش لیزری تأثیر بگذارند. برای برش مؤثر، ممکن است لازم باشد سطح ماده از طریق تمیزکاری یا پرداخت سطحی آماده شود.
عوامل ماشین برش لیزری
پیکربندی سیستم لیزر: طراحی و عملکرد ماشین برش لیزر، شامل سیستم انتقال پرتو، کنترل حرکت و ویژگیهای خودکارسازی، میتواند بر سرعت و کارایی برش تأثیر بگذارد. پیشرفتهای اخیر در فناوری لیزر، سرعت پردازش و دقت را افزایش دادهاند.
نگهداری و کالیبراسیون: نگهداری منظم، کالیبراسیون و همراستاسازی تجهیزات برش لیزری به حفظ عملکرد پایدار و افزایش عمر دستگاه کمک میکند. غفلت از نگهداری میتواند منجر به کاهش بازدهی برش، افزایش زمان توقف و تعمیرات پرهزینه شود.
شرایط برش
سرعت برش: سرعتی که پرتو لیزر روی سطح ماده حرکت میکند، تأثیر قابل توجهی بر بازدهی برش دارد. یافتن تعادل مناسب بین سرعت برش و توان، به دستیابی به نتایج مطلوب و حداقلسازی زمان پردازش کمک میکند.
انتخاب گاز کمکی: گازهای کمکی مانند اکسیژن، نیتروژن یا هواى فشرده در فرآیند برش لیزری به خارجکردن مواد و خنککردن کمک میکنند. انتخاب گاز کمکی بسته به نوع ماده، ضخامت و کیفیت لبه مطلوب است. هرچه فشار گاز کمکی بالاتر باشد و خلوص گاز بیشتر باشد، ناخالصیهای کمتری به ماده میچسبد و لبه برش صافتر خواهد بود. بهطور کلی، اکسیژن سرعت برش را افزایش میدهد، در حالی که نیتروژن کیفیت بهتری ایجاد میکند و ارزانتر است. گازهای مختلف درجههای متفاوتی از کارایی برش و تمیزی لبه را فراهم میکنند.
طراحی و تراز نازل: طراحی و تراز مناسب نازل به هدایت جریان گاز ثانویه و حفظ فاصله بهینه نوک نازل از سطح مواد کمک میکند. تراز نادرست یا سایش نازل میتواند منجر به کاهش کارایی و کیفیت برش شود.
شرایط برش
سرعت برش: سرعتی که پرتو لیزر روی سطح ماده حرکت میکند، تأثیر قابل توجهی بر بازدهی برش دارد. یافتن تعادل مناسب بین سرعت برش و توان، به دستیابی به نتایج مطلوب و حداقلسازی زمان پردازش کمک میکند.
انتخاب گاز کمکی: گازهای کمکی مانند اکسیژن، نیتروژن یا هواى فشرده در فرآیند برش لیزری به خارجکردن مواد و خنککردن کمک میکنند. انتخاب گاز کمکی بسته به نوع ماده، ضخامت و کیفیت لبه مورد نظر است. هرچه فشار گاز کمکی بیشتر باشد و خلوص گاز بالاتر باشد، ناخالصیهای باقیمانده روی ماده کاهش یافته و لبه برش صافتری تولید میشود. بهطور کلی، اکسیژن سرعت برش را افزایش میدهد، در حالی که نیتروژن کیفیت برش را بهبود میبخشد و هزینه کمتری دارد. گازهای مختلف درجههای متفاوتی از کارایی برش و تمیزی را ارائه میدهند.
طراحی و ترازدهی نازل: طراحی مناسب نازل و تراز دقیق آن به هدایت جریان گاز ثانویه و حفظ فاصله بهینه بین نازل و قطعه کار کمک میکند. تراز نادرست یا سایش نازل میتواند منجر به کاهش کارایی و کیفیت برش شود.
عوامل محیطی
دما و رطوبت: دمای محیطی و سطح رطوبت میتوانند بر عملکرد برش لیزری تأثیر بگذارند. دماهای بسیار بالا یا پایین و رطوبت زیاد ممکن است باعث تغییر شکل ماده یا اختلال در انتشار پرتو لیزر شوند و در نتیجه سرعت و کیفیت برش را تحت تأثیر قرار دهند.
کیفیت هوا: آلایندههای معلق در هوا، مانند گرد و غبار یا ذرات، میتوانند در عملیات برش لیزری اختلال ایجاد کنند. حفظ هوای تمیز در محیط برش به جلوگیری از گرفتگی نازل و تضمین کارایی یکنواخت برش کمک میکند.
ملاحظات طراحی
پیچیدگی هندسی: طراحیهای پیچیده با گوشههای تیز، عناصر کوچک یا تحملهای فشرده ممکن است نیازمند سرعت برش پایینتری باشند تا دقت و کیفیت لبه حفظ شود. نرمافزارهای پیشرفته CAD میتوانند مسیرهای برش را برای هندسههای پیچیده بهینهسازی کنند و کارایی کلی را بهبود بخشند.
بهینهسازی قرارگیری: با استفاده مؤثر از نرمافزار بهینهسازی قرارگیری قطعات، میتوان از ضایعات مواد کاست، زمان برش را کاهش داد و در نهایت کارایی کلی فرآیند را بهبود بخشید. الگوریتمهای قرارگیری قطعات را به نحوی تنظیم میکنند که فضای مورد استفاده به حداکثر مقدار ممکن بهرهبرداری شود.
نیازمندیهای پرداخت لبه: الزامات کیفیت لبه (چه صاف، چه خشن یا بدون بریدگی) بر پارامترها و سرعتهای برش تأثیر میگذارد. ممکن است تنظیماتی لازم باشد تا استانداردهای مشخصی از پرداخت سطحی رعایت شود و کیفیت محصول نهایی تضمین گردد.
در فرآیند پیچیده برش لیزری، تولیدکنندگان باید این عوامل را با دقت بررسی کرده و تعادل مناسبی بین آنها ایجاد کنند تا پتانسیل کامل این فناوری پیشرفته محقق شود. درک دقیق از واکنش مواد، دینامیک لیزر، شرایط برش، پیکربندی ماشین، تأثیرات محیطی و پیچیدگی طراحی میتواند به دستیابی به سرعت و کارایی بهینه در برش لیزری در تولید مدرن کمک کند.
چگونه سرعت برش لیزری را افزایش دهیم
1. انتخاب ماده مناسب
انتخاب موادی که برش آنها آسانتر است میتواند بازدهی برش را بهبود بخشد.
2. تنظیم صحیح توان لیزر
تنظیم توان لیزر تأثیر قابل توجهی بر سرعت برش لیزری دارد. بنابراین، تنظیم مناسب توان لیزر برای مواد و ضخامتهای مختلف به منظور افزایش سرعت برش امری مهم است.
3. استفاده از لیزر با کیفیت بالا
کیفیت لیزر نیز تأثیر قابل توجهی بر سرعت برش لیزری دارد. استفاده از لیزر با کیفیت بالاتر میتواند بازدهی برش را بهبود بخشد و زمان برش را کاهش دهد.
4. نگهداری تجهیزات
نگهداری و سرویس منظم دستگاه برش لیزری برای حفظ شرایط بهینه کارکرد، به بهبود سرعت و بازدهی برش کمک خواهد کرد.
رابطه بین توان لیزر، وضعیت ماده و سرعت برش لیزری
قبلاً در مورد عواملی که بر سرعت برش لیزری تأثیر میگذارند، از جمله خواص مواد و توان منبع لیزر، صحبت کردهایم. در زیر با استفاده از یک نمودار، حداکثر ضخامت برش و سرعت برش متناظر برای لیزرهای فیبری Raycus با توان 1000 تا 15000 وات و لیزرهای فیبری IPG با توان 1000 تا 12000 وات را نشان دادهایم.
سرعت برش Raycus - فولاد کربنی
پارامترهای ضخامت و سرعت برش لیزر فیبری (Raycus/فولاد کربنی/1000W-4000W)
| متریال | قدرت لیزر | 1000 وات | 1500W | 2000 وات | 3000W | 4000 وات |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | |
| فولاد کربنی (O2/N2/هوای معمولی) | 1 | 5.5/10 | 6.7/20 | 7.3/25 | 10/35 | 28-35 |
| 2 | 4 | 5 | 5.2/9 | 5.5/20 | 12-15 | |
| 3 | 3 | 3.6 | 4.2 | 4 | 4-4.5(1.8 کیلووات)/8-12 | |
| 4 | 2.3 | 2.5 | 3 | 3.5 | 3-3.5(2.4 کیلووات) | |
| 5 | 1.8 | 1.8 | 2.2 | 3.2 | 2.5-3(2.4 کیلووات) | |
| 6 | 1.4 | 1.5 | 1.8 | 2.7 | 2.5-2.8(3 کیلووات) | |
| 8 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 2.2 | 2-2.3(3.6 کیلووات) | |
| 10 | 0.8 | 1 | 1.1 | 1.5 | 1.8-2(4 کیلووات) | |
| 12 | 0.8 | 0.9 | 1 | 1-1.2(1.8-2.2 کیلووات) | ||
| 14 | 0.65 | 0.8 | 0.9 | 0.9-1(1.8-2.2 کیلووات) | ||
| 16 | 0.5 | 0.7 | 0.75 | 0.7-0.9(2.2-2.6 کیلووات) | ||
| 18 | 0.5 | 0.65 | 0.6-0.7(2.2-2.6 کیلووات) | |||
| 20 | 0.4 | 0.6 | 0.55-0.65(2.2-2.6 کیلووات) | |||
| 22 | 0.55 | 0.5-0.6(2.2-2.8 کیلووات) | ||||
| 25 | 0.5(2.4-3 کیلووات) |
پارامترهای ضخامت و سرعت برش لیزر فیبر (Raycus/فولاد کربنی/6000W-15000W)
| قدرت لیزر | 6000W | 8000 وات | 10000W | 12000 وات | 15000W |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) |
| 1 | 30-45 | 35-45 | 40-45 | 50-60 | 50-60 |
| 2 | 20-25 | 30-35 | 35-40 | 40-45 | 45-48 |
| 3 | 3.5-4.2(2.4 کیلووات) / 12-14 | 20-25 | 25-30 | 30-35 | 30-38 |
| 4 | 3.3-3.8(2.4 کیلووات) / 7-8 | 15-18 | 18-20 | 20-26 | 26-29 |
| 5 | 3-3.6(3 کیلووات) / 5-6 | 10-12 | 13-15 | 15-18 | 20-23 |
| 6 | 2.7-3.2(3.3 کیلووات) / 4.5-5 | 8-9 | 10-12 | 10-13 | 17-19 |
| 8 | 2.2-2.5(4.2 کیلووات) | 2.3-2.5(4 کیلووات) / 5-5.5 | 7-8 | 7-10 | 10-12 |
| 10 | 2.0-2.3(5.5 کیلووات) | 2.3(6 کیلووات) | 2-2.3(6 کیلووات)/3.5-4.5 | 2-2.3(6 کیلووات)/5-6.5 | 2-2.3(6 کیلووات)/7-8 |
| 12 | 1.9-2.1(6 کیلووات) | 1.8-2(7.5 کیلووات) | 1.8-2(7.5 کیلووات) | 1.8-2(7.5 کیلووات) | 1.8-2(7.5 کیلووات)/5-6 |
| 14 | 1.4-1.7(6 کیلووات) | 1.6-1.8(8 کیلووات) | 1.6-1.8(8.5 کیلووات) | 1.6-1.8(8.5 کیلووات) | 1.6-1.8(8.5 کیلووات)/4.5-5.5 |
| 16 | 1.2-1.4(6 کیلووات) | 1.4-1.6(8 کیلووات) | 1.4-1.6(9.5 کیلووات) | 1.5-1.6(9.5 کیلووات) | 1.5-1.6(9.5 کیلووات)/3-3.5 |
| 18 | 0.8(6 کیلووات) | 1.2-1.4(8 کیلووات) | 1.3-1.5(9.5 کیلووات) | 1.4-1.5(10 کیلووات) | 1.4-1.5(10 کیلووات) |
| 20 | 0.6-0.7(6 کیلووات) | 1-1.2(8 کیلووات) | 1.2-1.4(10 کیلووات) | 1.3-1.4(12 کیلووات) | 1.3-1.4(12 کیلووات) |
| 22 | 0.5-0.6(6 کیلووات) | 0.6-0.65(8 کیلووات) | 1.0-1.2(10 کیلووات) | 1-1.2(12 کیلووات) | 1.2-1.3(15 کیلووات) |
| 25 | 0.4-0.5(6 کیلووات) | 0.3-0.45(8 کیلووات) | 0.5-0.65(10 کیلووات) | 0.8-1(12 کیلووات) | 1.2-1.3(15 کیلووات) |
| 30 | 0.2-0.25(8 کیلووات) | 0.3-0.35(10 کیلووات) | 0.7-0.8(12 کیلووات) | 0.75-0.85(15 کیلووات) | |
| 40 | 0.1-0.15(8 کیلووات) | 0.2(10 کیلووات) | 0.25-0.3(12 کیلووات) | 0.3-0.35(15 کیلووات) | |
| 50 | 0.2-0.25(15 کیلووات) | ||||
| 60 | 0.18-0.2(15 کیلووات) |
سرعت برش IPG - فولاد کربنی
پارامترهای ضخامت و سرعت برش لیزر فیبر (IPG // 1000W-4000W)
| متریال | قدرت لیزر | 1000 وات | 1500W | 2000W | 3000W | 4000 وات |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | |
| فولاد کربنی (O2/N2/هوای معمولی) | 1 | 5.5/10 | 6.7/20 | 9-11/18-22 | 9-12/25-30 | 9-11/40-50 |
| 2 | 4.5-5 | 4.9-5.5 | 5-6 | 5-6/12-15 | 5-6/18-22 | |
| 3 | 3-3.3 | 3.4-3.8 | 3.7-4.2 | 4-4.5 | 4-4.5/15-18 | |
| 4 | 2.1-2.4 | 2.4-2.8 | 2.8-3.5 | 3.2-3.8 | 3.2-3.8/8-10 | |
| 5 | 1.6-1.8 | 2.0-2.4 | 2.5-2.8 | 3.2-3.4 | 3-3.5/4-5 | |
| 6 | 1.3-1.5 | 1.6-1.9 | 2.0-2.5 | 3-3.2 | 2.8-3.2 | |
| 8 | 0.9-1.1 | 1.1-1.3 | 1.2-1.5 | 2-2.3 | 2.3-2.6 | |
| 10 | 0.7-0.9 | 0.9-1.0 | 1-1.2 | 1.5-1.7 | 2-2.2 | |
| 12 | 0.7-0.8 | 0.9-1.1 | 0.8-1 | 1-1.5 | ||
| 14 | 0.6-0.7 | 0.7-0.9 | 0.8-0.9 | 0.85-1.1 | ||
| 16 | 0.6-0.75 | 0.7-0.85 | 0.8-1 | |||
| 20 | 0.65-0.8 | 0.6-0.9 | ||||
| 22 | 0.6-0.7 |
پارامترهای ضخامت و سرعت برش لیزر فیبر (Raycus/فولاد کربنی/6000W-15000W)
| قدرت لیزر | 6000W | 8000 وات | 10000W | 12000 وات | 15000W |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) |
| 1 | 30-45 | 35-45 | 40-45 | 50-60 | 50-60 |
| 2 | 20-25 | 30-35 | 35-40 | 40-45 | 45-48 |
| 3 | 3.5-4.2(2.4 کیلووات) / 12-14 | 20-25 | 25-30 | 30-35 | 30-38 |
| 4 | 3.3-3.8(2.4 کیلووات) / 7-8 | 15-18 | 18-20 | 20-26 | 26-29 |
| 5 | 3-3.6(3 کیلووات) / 5-6 | 10-12 | 13-15 | 15-18 | 20-23 |
| 6 | 2.7-3.2(3.3 کیلووات) / 4.5-5 | 8-9 | 10-12 | 10-13 | 17-19 |
| 8 | 2.2-2.5(4.2 کیلووات) | 2.3-2.5(4 کیلووات) / 5-5.5 | 7-8 | 7-10 | 10-12 |
| 10 | 2.0-2.3(5.5 کیلووات) | 2.3(6 کیلووات) | 2-2.3(6 کیلووات)/3.5-4.5 | 2-2.3(6 کیلووات)/5-6.5 | 2-2.3(6 کیلووات)/7-8 |
| 12 | 1.9-2.1(6 کیلووات) | 1.8-2(7.5 کیلووات) | 1.8-2(7.5 کیلووات) | 1.8-2(7.5 کیلووات) | 1.8-2(7.5 کیلووات)/5-6 |
| 14 | 1.4-1.7(6 کیلووات) | 1.6-1.8(8 کیلووات) | 1.6-1.8(8.5 کیلووات) | 1.6-1.8(8.5 کیلووات) | 1.6-1.8(8.5 کیلووات)/4.5-5.5 |
| 16 | 1.2-1.4(6 کیلووات) | 1.4-1.6(8 کیلووات) | 1.4-1.6(9.5 کیلووات) | 1.5-1.6(9.5 کیلووات) | 1.5-1.6(9.5 کیلووات)/3-3.5 |
| 18 | 0.8(6 کیلووات) | 1.2-1.4(8 کیلووات) | 1.3-1.5(9.5 کیلووات) | 1.4-1.5(10 کیلووات) | 1.4-1.5(10 کیلووات) |
| 20 | 0.6-0.7(6 کیلووات) | 1-1.2(8 کیلووات) | 1.2-1.4(10 کیلووات) | 1.3-1.4(12 کیلووات) | 1.3-1.4(12 کیلووات) |
| 22 | 0.5-0.6(6 کیلووات) | 0.6-0.65(8 کیلووات) | 1.0-1.2(10 کیلووات) | 1-1.2(12 کیلووات) | 1.2-1.3(15 کیلووات) |
| 25 | 0.4-0.5(6 کیلووات) | 0.3-0.45(8 کیلووات) | 0.5-0.65(10 کیلووات) | 0.8-1(12 کیلووات) | 1.2-1.3(15 کیلووات) |
| 30 | 0.2-0.25(8 کیلووات) | 0.3-0.35(10 کیلووات) | 0.7-0.8(12 کیلووات) | 0.75-0.85(15 کیلووات) | |
| 40 | 0.1-0.15(8 کیلووات) | 0.2(10 کیلووات) | 0.25-0.3(12 کیلووات) | 0.3-0.35(15 کیلووات) | |
| 50 | 0.2-0.25(15 کیلووات) | ||||
| 60 | 0.18-0.2(15 کیلووات) |
سرعت برش IPG - فولاد کربنی
پارامترهای ضخامت و سرعت برش لیزر فیبر (IPG // 1000W-4000W)
| متریال | قدرت لیزر | 1000 وات | 1500W | 2000W | 3000W | 4000 وات |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | |
| فولاد کربنی (O2/N2/هوای معمولی) | 1 | 5.5/10 | 6.7/20 | 9-11/18-22 | 9-12/25-30 | 9-11/40-50 |
| 2 | 4.5-5 | 4.9-5.5 | 5-6 | 5-6/12-15 | 5-6/18-22 | |
| 3 | 3-3.3 | 3.4-3.8 | 3.7-4.2 | 4-4.5 | 4-4.5/15-18 | |
| 4 | 2.1-2.4 | 2.4-2.8 | 2.8-3.5 | 3.2-3.8 | 3.2-3.8/8-10 | |
| 5 | 1.6-1.8 | 2.0-2.4 | 2.5-2.8 | 3.2-3.4 | 3-3.5/4-5 | |
| 6 | 1.3-1.5 | 1.6-1.9 | 2.0-2.5 | 3-3.2 | 2.8-3.2 | |
| 8 | 0.9-1.1 | 1.1-1.3 | 1.2-1.5 | 2-2.3 | 2.3-2.6 | |
| 10 | 0.7-0.9 | 0.9-1.0 | 1-1.2 | 1.5-1.7 | 2-2.2 | |
| 12 | 0.7-0.8 | 0.9-1.1 | 0.8-1 | 1-1.5 | ||
| 14 | 0.6-0.7 | 0.7-0.9 | 0.8-0.9 | 0.85-1.1 | ||
| 16 | 0.6-0.75 | 0.7-0.85 | 0.8-1 | |||
| 20 | 0.65-0.8 | 0.6-0.9 | ||||
| 22 | 0.6-0.7 |
پارامترهای ضخامت و سرعت برش لیزر فیبر (IPG/فولاد کربنی/6000W-12000W)
| متریال | قدرت لیزر | 6000W | 8000 وات | 10000W | 12000 وات |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | |
| فولاد کربنی (O2/N2/هوای معمولی) | 1 | 10-12/45-60 | 10-12/50-60 | 10-12/50-80 | |
| 2 | 5-6/26-30 | 5.5-6.8/30-35 | 5.5-6.8/38-43 | ||
| 3 | 4-4.5/18-20 | 4.2-5.0/20-25 | 4.2-5.0/28-30 | ||
| 4 | 3.2-3.8/13-15 | 3.7-4.5/15-18 | 3.7-4.5/18-21 | ||
| 5 | 3-3.5/7-10 | 3.2-3.8/10-12 | 3.2-3.8/13-15 | ||
| 6 | 2.8-3.2 | 2.8-3.6/8.2-9.2 | 2.8-3.6/10.8-12 | ||
| 8 | 2.5-2.8 | 2.6-3.0/5.0-5.8 | 2.6-3.0/7.0-7.8 | ||
| 10 | 2.0-2.5 | 2.1-2.6/3.0-3.5 | 2.1-2.6/3.8-4.6 | 2.2-2.6 | |
| 12 | 1.8-2.2 | 1.9-2.3 | 1.9-2.3 | 2-2.2 | |
| 14 | 1-1.8 | 1.1-1.8 | 1.1-1.8 | 1.8-2.2 | |
| 16 | 0.85-1.5 | 0.85-1.2 | 0.85-1.2 | 1.5-2 | |
| 20 | 0.75-1.0 | 0.75-1.1 | 0.75-1.1 | 1.2-1.7 | |
| 22 | 0.7-0.8 | 0.7-0.85 | 0.7-0.85 | 0.7-0.85 | |
| 25 | 0.6-0.7 | 0.6-0.8 | 0.6-0.8 | 0.6-0.8 | |
| 30 | 0.4-0.5 | ||||
| 35 | 0.35-0.45 | ||||
| 40 | 0.3-0.4 |
همانطور که در نمودار نشان داده شده، میتوانیم پارامترهای ضخامت و سرعت را برای دستگاههای برش لیزر فیبر با توان 1000W، 1500W، 2000W، 3000W، 4000W، 6000W، 8000W، 10000W، 12000W و 15000W مشاهده کنیم.
به عنوان مثال، یک دستگاه برش لیزر فیبر Raycus با توان 1000W میتواند فولاد کربنی با ضخامت 3 میلیمتر را با حداکثر سرعت برش 3 متر در دقیقه برش دهد.
یک دستگاه برش لیزر فیبر با توان 1500W میتواند فولاد کربنی با ضخامت 3 میلیمتر را با حداکثر سرعت برش 3.6 متر در دقیقه برش دهد.
با استفاده از نمودار IPG بالا، میتوانیم پارامترهای دستگاههای برش لیزر مختلف را هنگام برش یک ماده مشابه مقایسه کنیم. به عنوان مثال:
یک دستگاه برش لیزر با توان 1000W میتواند فولاد کربنی با ضخامت 3 میلیمتر را با حداکثر سرعت 3.3 متر در دقیقه برش دهد.
یک دستگاه برش لیزر با توان 1500W میتواند فولاد کربنی با ضخامت 3 میلیمتر را با حداکثر سرعت 3.9 متر در دقیقه برش دهد.
سرعت برش رایکوس - فولاد ضدزنگ
پارامترهای ضخامت و سرعت برش با لیزر فیبر (Raycus/فولاد ضدزنگ/1000W-4000W)
| متریال | قدرت لیزر | 1000 وات | 1500W | 2000W | 3000W | 4000 وات |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | |
| فولاد ضدزنگ (N2) | 1 | 13 | 20 | 28 | 28-35 | 30-40 |
| 2 | 6 | 7 | 10 | 18-24 | 15-20 | |
| 3 | 3 | 4.5 | 5 | 7-10 | 10-12 | |
| 4 | 1 | 3 | 3 | 5-6.5 | 6-7 | |
| 5 | 0.6 | 1.5 | 2 | 3-3.6 | 4-4.5 | |
| 6 | 0.8 | 1.5 | 2-2.7 | 3-3.5 | ||
| 8 | 0.6 | 1-1.2 | 1.5-1.8 | |||
| 10 | 0.5-0.6 | 1-1.2 | ||||
| 12 | 0.8 |
پارامترهای ضخامت و سرعت برش با لیزر فیبر (Raycus/فولاد ضدزنگ/6000W-15000W)
| متریال | قدرت لیزر | 6000W | 8000 وات | 10000W | 12000 وات | 15000W |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | |
| فولاد ضدزنگ (N2) | 1 | 30-45 | 40-50 | 45-50 | 50-60 | 50-60 |
| 2 | 25-30 | 30-35 | 35-40 | 40-45 | 45-50 | |
| 3 | 15-18 | 20-24 | 25-30 | 30-35 | 35-38 | |
| 4 | 10-12 | 12-15 | 18-20 | 23-27 | 25-29 | |
| 5 | 7-8 | 9-10 | 12-15 | 15-18 | 18-22 | |
| 6 | 4.5-5 | 7-8 | 8-9 | 13-15 | 15-18 | |
| 8 | 3.5-3.8 | 4-5 | 5-6 | 8-10 | 10-12 | |
| 10 | 1.5-2 | 3-3.5 | 3.5-4 | 6.5-7.5 | 8-9 | |
| 12 | 1-1.2 | 2-2.5 | 2.5-3 | 5-5.5 | 6-7 | |
| 16 | 0.5-0.6 | 1-1.5 | 1.6-2 | 2-2.3 | 2.9-3.1 | |
| 20 | 0.2-0.35 | 0.6-0.8 | 1-1.2 | 1.2-1.4 | 1.9-2.1 | |
| 22 | 0.4-0.6 | 0.7-0.9 | 0.9-1.2 | 1.5-1.7 | ||
| 25 | 0.3-0.4 | 0.5-0.6 | 0.7-0.9 | 1.2-1.4 | ||
| 30 | 0.15-0.2 | 0.25 | 0.25-0.3 | 0.8-1 | ||
| 35 | 0.15 | 0.2-0.25 | 0.6-0.8 | |||
| 40 | 0.15-0.2 | 0.4-0.5 | ||||
| 45 | 0.2-0.4 |
سرعت برش IPG - فولاد ضدزنگ
پارامترهای ضخامت و سرعت برش با لیزر فیبر (IPG/فولاد ضدزنگ/1000W-4000W)
| متریال | قدرت لیزر | 1000 وات | 1500W | 2000W | 3000W | 4000 وات |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | |
| فولاد ضدزنگ (N2) | 1 | 12-15 | 16-20 | 20-28 | 30-40 | 40-55 |
| 2 | 4.5-5.5 | 5.5-7.0 | 7-11 | 15-18 | 20-25 | |
| 3 | 1.5-2 | 2.0-2.8 | 4.5-6.5 | 8-10 | 12-15 | |
| 4 | 1-1.3 | 1.5-1.9 | 2.8-3.2 | 5.4-6 | 7-9 | |
| 5 | 0.6-0.8 | 0.8-1.2 | 1.5-2 | 2.8-3.5 | 4-5.5 | |
| 6 | 0.6-0.8 | 1-1.3 | 1.8-2.6 | 2.5-4 | ||
| 8 | 0.6-0.8 | 1.0-1.3 | 1.8-2.5 | |||
| 10 | 0.6-0.8 | 1.0-1.6 | ||||
| 12 | 0.5-0.7 | 0.8-1.2 | ||||
| 16 | 0.25-0.35 |
پارامترهای ضخامت و سرعت برش با لیزر فیبر (IPG/فولاد ضدزنگ/6000W-12000W)
| متریال | قدرت لیزر | 6000W | 8000 وات | 10000W | 12000 وات |
| ضخامت | سرعت | سرعت | سرعت | سرعت | |
| (mm) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | (م/دقیقه) | |
| فولاد ضدزنگ (N2) | 1 | 60-80 | 60-80 | 60-80 | 70-80 |
| 2 | 30-35 | 36-40 | 39-42 | 42-50 | |
| 3 | 19-21 | 21-24 | 25-30 | 33-40 | |
| 4 | 12-15 | 15-17 | 20-22 | 25-28 | |
| 5 | 8.5-10 | 10-12.5 | 14-16 | 17-20 | |
| 6 | 5.0-5.8 | 7.5-8.5 | 11-13 | 13-16 | |
| 8 | 2.8-3.5 | 4.8-5.8 | 7.8-8.8 | 8-10 | |
| 10 | 1.8-2.5 | 3.2-3.8 | 5.6-7 | 6-8 | |
| 12 | 1.2-1.5 | 2.2-2.9 | 3.5-3.9 | 4.5-5.4 | |
| 16 | 1.0-1.2 | 1.5-2.0 | 1.8-2.6 | 2.2-2.5 | |
| 20 | 0.6-0.8 | 0.95-1.1 | 1.5-1.9 | 1.4-6 | |
| 22 | 0.3-0.4 | 0.7-0.85 | 1.1-1.4 | 0.9-4 | |
| 25 | 0.15-0.2 | 0.4-0.5 | 0.45-0.65 | 0.7-1 | |
| 30 | 0.3-0.4 | 0.4-0.5 | 0.3-0.5 | ||
| 35 | 0.25-0.35 | ||||
| 40 | 0.2-0.25 |
اکنون بیایید به طور دقیقتری به پارامترهای برش فولاد ضدزنگ نگاه کنیم.
با دستگاه برش لیزر فیبر 1000 واتی، میتوانید فولاد ضدزنگ 3 میلیمتری را با حداکثر سرعت 3 متر در دقیقه برش دهید.
با دستگاه برش لیزر فیبر 1500 واتی، میتوانید فولاد ضدزنگ 3 میلیمتری را با حداکثر سرعت 4.5 متر در دقیقه برش دهید.
برای فولاد ضدزنگ با ضخامت 5 میلیمتر، دستگاه برش لیزری فیبر 1000 واتی میتواند به حداکثر سرعت برش 0.6 متر در دقیقه دست یابد، در حالی که دستگاه برش لیزری 1500 واتی میتواند به حداکثر سرعت برش 1.5 متر در دقیقه دست یابد.
با مقایسه این پارامترها مشخص است که هنگام استفاده از نوع و ضخامت یکسان ماده، توان بالاتر امکان سرعت برش سریعتر را فراهم میکند.
تأثیر سرعت برش لیزری بر کیفیت برش
1. هنگامی که سرعت برش خیلی زیاد باشد، گاز هممحور با پرتو نمیتواند بهطور کامل مواد حاصل از برش را از محل برش خارج کند. مواد ذوبشده از دو طرف در لبه پایینی تجمع یافته و منجمد میشوند و تشکیل دندانههایی میدهند که پاک کردن آنها دشوار است. برش خیلی سریع همچنین میتواند منجر به برش ناقص ماده شود، بهگونهای که در قسمت پایینی ضخامت کمی از ماده چسبیده باقی بماند که معمولاً بسیار کم است و نیاز به کوبیدن دستی با چکش دارد.
2. هنگامی که سرعت برش مناسب باشد، کیفیت برش بهبود مییابد و شیارهای برش کوچک و صاف، سطح برش نرم و بدون برآمدگی و بدون تغییر شکل کلی قطعه کار ایجاد میشود، بهطوری که میتوان از آن بدون نیاز به هیچ پرداخت اضافی استفاده کرد.
هنگامی که سرعت برش خیلی کند باشد، پرتو لیزر با انرژی بالا مدت زمان طولانیتری در هر ناحیه باقی میماند و این امر منجر به اثر حرارتی قابل توجهی میشود. این میتواند باعث ذوب بیش از حد در سمت مقابل محل برش، ذوب بیش از حد در بالای برش و تشکیل لاشه در پایین برش شود و در نتیجه کیفیت برش ضعیفی ایجاد شود.
نتیجهگیری
سرعت برش لیزری هم بر کارایی و هم بر کیفیت تأثیر دارد. بنابراین، تولیدکنندگان باید عوامل مؤثر بر سرعت برش لیزری را درک کنند. درک صحیح از سرعت برش لیزری میتواند سرعت، دقت و کارایی فرآیند برش لیزری را بهبود بخشد و در نتیجه ظرفیت تولید و رقابتپذیری را افزایش دهد.
