في معالجة المعادن ، تستخدم آلات قطع الليزر أشعة ليزر عالية الكثافة للطاقة لتحقيق ذوبان المواد والتبخر والفصل.الموقف المحوري هو واحد من المعلمات العملية الرئيسية في قطع الليزريؤثر بشكل مباشر على توزيع الطاقة، وتركيب حمام الذوبان، وجودة الحفرة، واستقرار القطع.السيطرة السليمة على الموقف التركيز هو شرط أساسي للحصول على نتائج القطع عالية الجودة.
I. التعريف الأساسي لموقف التركيز لقطع الليزر
يشير الموقع المحوري في قطع الليزر إلى النقطة التي يتم فيها تركيز شعاع الليزر بواسطة رأس القطع لتحقيق أصغر قطر للبقعة وأكبر كثافة طاقة.أخذ سطح قطعة العمل كنقطة صفر مرجعية، يمكن تقسيم الموقف المحرك إلى ثلاث حالات:
التركيز الإيجابي (التركيز الموجود فوق سطح القطعة)
التركيز الصفري (التركيز الموجود على سطح القطعة)
التركيز السلبي (التركيز الموجود داخل مادة القطعة)
تغير المواقف التركيزية المختلفة طريقة ربط طاقة الليزر مع المادة ، مما يؤثر على عملية القطع وجودة القطع.
تأثير موقع التركيز على توزيع طاقة الليزر
يصل شعاع الليزر إلى أقصى كثافة طاقته في النقطة المحورية. مع ابتعاد الشعاع عن التركيز ، يزداد قطر النقطة وتقل الطاقة لكل وحدة مساحة.التغييرات في الموقف التركيزي تؤدي إلى الآثار التالية:
تغير تركيز الطاقة
كلما اقترب التركيز من سطح المادة ، كلما كانت طاقة الليزر أكثر تركيزًا ، مما أدى إلى زيادة كفاءة الانصهار الأولية.
التغير في توزيع الطاقة على طول سمك المادة
في ظروف التركيز السلبي ، تشكل طاقة الليزر منطقة تفاعل فعالة أطول داخل المادة ، وهو أمر مفيد لقطع الصفائح السميكة.
التغيرات في تشكيل حمامات الصهر
تؤثر المواقف التركيزية المختلفة على عمق وعرض واستقرار البركة المنصهرة ، وبالتالي تؤثر على هندسة الحافة وجودة سطح القطع.
III - تأثيرات المواقف التركيزية المختلفة على جودة القطع
1تأثير التركيز الإيجابي على جودة القطع
عندما يتم وضع التركيز فوق سطح قطعة العمل ، تكون بقعة الليزر على سطح المادة أكبر نسبياً:
توزيع طاقة أكثر تكافؤاً في سطح دخول القطع
حافة أوسع في السطح العلوي
طرد أضعف نسبيا للأسفل من المعدن المنصهر
هذه الحالة مناسبة للمواد الرقيقة والتطبيقات ذات المتطلبات العالية لجودة مظهر السطح.
2تأثير التركيز الصفري على خفض الجودة
عندما يكون التركيز موجودًا على سطح قطعة العمل:
كثافة طاقة الليزر تصل إلى أقصى حد لها
سرعة القطع مرتفعة نسبيا
عرض الحاجز أصغر
تحسين عمودية كيرف
يستخدم التركيز الصفري عادة للقطع السريع للألواح الرقيقة والمتوسطة السماكة ، مما يوفر توازنًا جيدًا في جودة القطع الكلية.
3تأثير التركيز السلبي على جودة القطع
عندما يتم وضع التركيز داخل قطعة العمل:
طاقة الليزر تمتد أعمق في المادة
زيادة عمق البركة المنصهرة
يمكن أن تساعد الغاز على طرد المواد المنصهرة بشكل أكثر فعالية من الجزء السفلي من الحفرة
يتم تطبيق التركيز السلبي على نطاق واسع في قطع الصفائح السميكة ويساعد على تقليل تكوين القمامة مع تحسين القدرة الكاملة على الاختراق.
IV - تأثير الموقف التركيزي على شكل الحافة والقطع الشامل
يمكن أن يؤدي وضع محور غير صحيح إلى المشاكل التالية:
كيرف كونير مع أعلى أوسع وأسفل أضيق، أو العكس
أنماط غير متساوية من الشقوق على سطح القطع
زيادة الحطام في الحافة السفلية
قطع غير كامل أو انقطاع قطع
يساعد ضبط محور مناسب على تحسين عمودية الحافة ، وسلاسة القسم العرضي ، وتناسق القطع بشكل عام.
V. تأثير التآزر بين الموقع التركيزي والغاز المساعد
أثناء قطع الليزر ، تساعد الغازات مثل الأكسجين والنيتروجين والهواء على التفاعل بشكل وثيق مع الموقف المحوري:
عندما يتم وضع التركيز أعلى، والغاز يعمل بشكل رئيسي على منطقة ذوبان السطح
عندما يتم وضع التركيز منخفضة، والغاز بشكل أكثر فعالية يساعد طرد حوض ذوبان
يؤثر الموقف المحوري وارتفاع الفوهة معا على استقرار تدفق الغاز
يجب أن يتم تنسيق ضبط التركيز مع ضغط الغاز وقطر الفوهة.
VI - الآثار الشائعة لإعدادات وضعية التركيز غير الصحيحة
يمكن أن يؤدي وضع محور غير صحيح إلى:
انخفاض سرعة القطع
كفاءة استخدام طاقة الليزر أقل
جودة قطع غير مستقرة
زيادة الحرارة على المكونات البصرية
لذلك ، في التطبيقات العملية ، يجب تحسين الموقف المحوري بشكل ديناميكي بناءً على سمك المادة وقوة الليزر ومعلمات عملية القطع.
المبادئ العامة لتعديل وضع التركيز في التطبيقات العملية
يتم تطبيق المبادئ التوجيهية التالية عادة:
التركيز الصفري أو التركيز الإيجابي الخفيف لقطع الألواح الرقيقة
التركيز السلبي لقطع الصفائح السميكة
زيادة التركيز السلبي للقطع بالليزر عالي الطاقة
تعديل محوري دقيق للمواد عالية الانعكاسية لتحسين كفاءة ربط الطاقة
موقف التركيز للقطع بالليزر هو أحد أهم معايير العملية التي تؤثر على جودة القطع. من خلال التحكم بشكل صحيح في موقف التركيز ، يمكن تحسين توزيع طاقة الليزر ،يمكن تحسين كفاءة الذوبانفي الإنتاج الفعلي، يجب إجراء تعديل محوري دقيق وفقًا لخصائص المواد ومعلمات المعدات،ومتطلبات العملية لتحقيق أداء قطع مستقر وموثوق به.