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激光切割机怎么做才能符合安全标准?
作者:无锡CQ9电子
发布于:2025-01-09 14:57
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  激光切割机的工作原理

  激光切割机的核心是激光器,它能够产生高强度、单色性和方向性极好的激光束。常见的激光器类型包括CO₂激光器、光纤激光器、YAG(Nd:YAG)激光器等,不同类型的激光器适用于不同的材料和应用场合。

  激光器产生的激光束通过反射镜或光纤传输到切割头,并由聚焦透镜将激光束聚焦成一个非常小的点(焦点)。在这个焦点处,激光束的能量密度非常高,足以使材料迅速升温至熔化甚至气化的温度。

  当聚焦后的激光束照射在材料表面时,材料吸收激光能量并快速升温。对于大多数金属和其他导热性较好的材料,激光能量集中在极小区域内,使得局部温度急剧升高,导致材料熔化或直接气化。这个过程发生得非常快,通常只需要几毫秒甚至更短的时间。

  在激光切割过程中,常常会使用辅助气体(如氧气、氮气或压缩空气),这些气体从喷嘴中喷出并与激光束同轴吹向切割区域。

  对于非金属材料或者不需要氧化边缘的应用,一般采用惰性气体(如氮气)来排除熔融物并冷却切割面,从而获得干净且无氧化的切口。

  对于金属材料,特别是低碳钢,可以使用活性气体(如氧气)作为助燃剂,促进燃烧反应,提高切割速度并减少所需激光功率。

  激光切割机具体工作流程

  •   激光发生器产生激光束简述:激光切割机中的激光发生器会产生高能量、高聚集度的激光束。常用的激光类型有 CO2 激光、光纤激光和固体激光等。
  •   激光束导向和聚焦简述:通过光学器件,如透镜或镜片,激光束被导向并聚焦成小直径的光斑。通常使用这些光学器件来控制激光束的路径并使其聚焦到较小的点。
  •   材料吸收激光能量简述:激光束照射到材料表面时,材料会吸收激光的能量。吸收率在不同材料之间会有所差异,一些金属材料对激光有较高的吸收率。
  •   材料加热融化或汽化简述:激光的高能量密度使得材料迅速加热,达到融化或汽化的温度。材料的融化或汽化需要消耗大量的热能,从而实现切割。
  •   辅助气体喷射简述:在切割过程中,常常会通过喷嘴喷射辅助气体(如氮气、氧气或惰性气体)来保护激光切割区域,吹除融化的材料并帮助加快切割速度。不同的辅助气体对切割质量有不同的影响。例如,氧气作为辅助气体时,在吹离熔化金属液体的同时,还会发生氧化反应促进金属吸热熔化,从而实现更厚材料的熔化,但会使材料的切断面发生明显氧化,而且对切断面周围材料产生淬火效应;氮气作为辅助气体时,会在熔化金属液体周围形成保护氛围,防止材料被氧化,从而保证切断面品质,但氮气消耗量很大,造成切割成本升高;空气作为辅助气体时,成本非常低,其切割效果介乎于氮气切割和氧气切割之间,对于碳钢板,切割断面会产生较小的毛刺,对于不锈钢板,切割断面会产生黄色的氧化层,对于铝板和铝合金板,切割毛刺相对于氮气会有所减小。
  •   运动控制系统简述:激光切割机通常会配备一个运动控制系统,用于控制激光切割头在材料表面上的运动路径。这可以实现各种复杂形状的切割,由计算机程序控制。

  激光切割机优缺点

  •   优点
  1.   精度高简述:切割边缘光滑,无需二次加工。
  2.   激光切割机利用高能量密度的激光束进行切割,由于激光束的聚焦性好,能量集中,能够在切割材料时实现极小的切口宽度,使得切割边缘非常光滑,与传统切割方式相比,无需进行二次加工,大大提高了生产效率和产品质量。
  3.   速度快简述:生产效率高。
  4.   激光切割机的切割速度非常快,以奔腾智能钢结构专用激光切割机为例,它的激光切割速度比等离子高 300%。并且在切割过程中,无需像传统切割方式那样进行复杂的夹具安装和拆卸,节省了上、下料的辅助时间,大大提高了生产效率。
  5.   可切割材料广泛简述:包括金属、塑料、玻璃等各种材料。目前激光切割机种类非常多,不同类型的激光切割机对材料的适应性也不同。例如,CO2 激光切割机适合切割非金属材料,如塑料、橡胶、木材、纸制品、皮革以及天然或者合成有机物质材料;光纤激光切割机和 YAG 固态激光切割机则主要用于金属材料的切割。此外,激光切割机还可以切割复合材料,如碳纤维和玻璃纤维增强塑料等。
  6.   无需刀具简述:减少刀具磨损和更换成本。传统的切割方式需要使用刀具,而刀具在使用过程中会不断磨损,需要定期更换,这不仅增加了生产成本,还会影响生产效率。激光切割机则无需刀具,通过高能量密度的激光束对材料进行加热至升华点或熔点以上,从而实现切割,减少了刀具磨损和更换成本。
  •   缺点
  1.   设备成本高简述:维护成本也较高。
  2.   激光切割机的设备成本相对较高,尤其是高功率的激光切割机,价格昂贵。此外,激光切割机的维护成本也较高,激光器、光学器件等关键部件需要定期维护和更换,这也增加了使用成本。
  3.   操作要求高简述:需要专业的操作人员进行操作和维护。
  4.   激光切割机是一种高精度、高速度的设备,需要专业的操作人员进行操作和维护。操作人员需要具备一定的专业知识和技能,熟悉设备的操作流程和维护方法,否则容易导致设备故障和安全事故。
  5.   对环境有一定污染简述:切割过程中会产生热量和有害气体。激光切割机在切割过程中会产生热量和有害气体,如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等。这些有害气体对环境和人体健康有一定的危害,需要采取相应的环保措施进行处理。
  6.   可能影响切割质量简述:切割过程中产生的热量可能会影响切割质量。激光切割机在切割过程中会产生大量的热量,这些热量可能会导致材料变形、变色、氧化等问题,从而影响切割质量。为了减少热量对切割质量的影响,需要采取相应的冷却措施,如使用辅助气体进行冷却等。

  激光切割机怎么做才能符合人眼安全标准?

  激光切割机是在工业领域最大功率的激光设备,随着现在的工业设计的进步,我们现在看到的大多数切割类的激光加工机械基本上是全封闭的,就算专业的人员操作,也没法接触到危险激光的。

  因为这个功率实在是太高了,几千瓦上万瓦,甚至2万、3万一直往上都是很正常的,才能加工大尺寸的材料切割。

  产品上一定要注意,尽量的加设激光衰减措施,然后要加上整体的结构设计防护的罩子,至少一个观察窗,让激光不要直射人眼,或者是激光反射不要直达人眼。

  最好是做连锁设计,就是说只要门一打开,我们要加物料,或者说我们要更换相关的部件的时候,一定要进行连锁状态激光发射马上停止。就是连锁的可以做成这一类连锁保护。

  同时设备上还要有辐射发射的警告措施,或者是警告的装置,同时还要有进入的密钥,加上人工钥匙,同时匹配多环节来进行一个开启的控制。

  任何时候断开激光的供电,或者是连锁的启动,要能重启,要加入重启的措施和步骤,不能直接发射。尽量让重启动作变得复杂,让人员不要非常简单就能发射出激光。

  说明书里面一定要有激光完整的参数,以及人员可接触区域的参数,这样就能保证专业人员是否需要佩戴护具,以及佩戴护具的规格要求,在说明书里面进行比较好的一些指导和指引。

  激光的标签,对于这类设备来说,我们要尽量在每一个可移除的或者是可开启的门上加上激光的警告标签。就是开启门之后,可能接触到多少等级或者多少功率的激光设备,进行每一个开启门之前明确的提醒,让加工人员在操作过程中尽量变得安全。

  那总体的原则就是尽量衰减和防护激光。尽量让操作人员经过多步骤,才能让大功率激光进行直接发射。

  说明书里面要对激光的规格,防护的要求,以及我们操作人员的指引做出明确的措施。但如果是不具备完全防护连锁设计的,我们要对外部连锁的措施和设计在说明书里面进行明确。

  随着国内外市场的不断拓展,激光切割机企业将迎来更多的发展机遇。企业可以通过加强技术创新和产品研发,提高产品质量和性能,满足不同客户的需求。同时,可以通过加强市场营销和品牌建设,提高企业的知名度和美誉度,拓展国内外市场份额。

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