In de metaalverwerking maken lasersnijmachines gebruik van laserstralen met een hoge energiedichtheid om materiaal te smelten, te verdampen en te scheiden.De brandpuntpositie is een van de belangrijkste procesparameters in lasersnijdenHet beïnvloedt rechtstreeks de energieverdeling, de vorm van het gesmolten zwembad, de kwaliteit van de beugel en de snijstabiliteit.Een goede controle van de brandpuntpositie is een cruciale voorwaarde voor het verkrijgen van kwalitatief hoogwaardige snijresultaten.
I. Basisdefinitie van de brandpuntpositie van lasersnijden
De brandpuntpositie in lasersnijden verwijst naar het punt waar de laserstraal door de snijkop wordt gefocust om de kleinste vlekdiameter en de hoogste energiedichtheid te bereiken.Het oppervlak van het werkstuk als referentiepunt, kan de brandpuntspositie in drie toestanden worden onderverdeeld:
Positieve scherpstelling (scherpstelling boven het werkstuk)
Nul scherpstelling (scherpstelling op het werkstuk)
Negatieve scherpstelling (scherpstelling in het materiaal van het werkstuk)
Verschillende brandpunten veranderen de manier waarop laserenergie met het materiaal wordt gekoppeld, waardoor het snijproces en de snijkwaliteit worden beïnvloed.
II. Invloed van de brandpuntspositie op de verdeling van laserenergie
De laserstraal bereikt haar maximale energiedichtheid op het brandpunt.Veranderingen in de brandpuntspositie leiden tot de volgende effecten::
Variatie van de energieconcentratie
Hoe dichter de scherpte bij het materiaaloppervlak ligt, hoe meer geconcentreerd de laserenergie is, wat resulteert in een hoger aanvankelijk smeltrendement.
Variatie van de energiedistributie langs de materiaaldikte
In negatieve scherpstellingsomstandigheden vormt laserenergie een langere effectieve interactiezone in het materiaal, wat gunstig is voor het snijden van dikke platen.
Veranderingen in de morfologie van gesmolten plassen
Verschillende brandpuntposities beïnvloeden de diepte, breedte en stabiliteit van de gesmolten pool, waardoor de geometrie van de kerf en de kwaliteit van het snijoppervlak worden beïnvloed.
III. Effecten van verschillende brandpunten op de snijkwaliteit
1. Effect van positieve focus op snijkwaliteit
Wanneer de scherpstelling boven het werkstukoppervlak is geplaatst, is de laservlek op het materiaaloppervlak relatief groter:
Een gelijkmatigere energieverdeling op het insnijdingsoppervlak
Bredere afmeting op het bovenste oppervlak
Relatief zwakke uitwerping van gesmolten metaal
Deze voorwaarde is geschikt voor dunne materialen en toepassingen met hogere eisen aan de kwaliteit van het oppervlak.
2Effect van nul-focus op kwaliteitsvermindering
Wanneer de scherpstelling zich op het werkstuk bevindt:
De laserenergie-dichtheid bereikt haar maximum.
Snij snelheid is relatief hoog
Kerf breedte is kleiner
Kerf-perpendiculariteit wordt verbeterd
Zero focus wordt gewoonlijk gebruikt voor het snelle snijden van dunne en middelgrote platen, waardoor een goede balans van de totale snijkwaliteit wordt bereikt.
3. Effect van negatieve focus op het snijden van kwaliteit
Wanneer de scherpstelling in het werkstuk is geplaatst:
Laserenergie strekt zich dieper in het materiaal uit.
De diepte van het gesmolten zwembad neemt toe
Gasassistent kan gesmolten materiaal effectiever uit de bodem van de schuur verdrijven
Negatieve focus wordt op grote schaal toegepast bij het snijden van dikke platen en helpt de vorming van slijm te verminderen en tegelijkertijd de volledige penetratievermogen te verbeteren.
IV. Invloed van de brandpuntspositie op de vorm van de scharnier en de dwarsdoorsnede
Onjuiste brandpuntpositie kan leiden tot de volgende problemen:
Kerfconic met een bredere bovenkant en een smaller onderkant, of omgekeerd
Onregelmatige strepen op het gesneden oppervlak
Verhoogde slijm aan de onderrand
Onvolledig snijden of snijonderbreking
Een goede scherpstelling verbetert de loodrechtheid van de beugel, de gladheid van de doorsnede en de algehele consistentie van het snijwerk.
V. Synergetisch effect van brandpuntpositie en hulpgas
Tijdens het lasersnijden werken gassen zoals zuurstof, stikstof en lucht nauw samen met de brandpuntpositie:
Wanneer de scherpte hoger is geplaatst, werkt het gas vooral op de oppervlakte gesmolten zone
Wanneer de focus lager is geplaatst, helpt het gas effectiever met het uitwerpen van gesmolten plassen
De brandpuntpositie en de spuitstukhoogte hebben gezamenlijk invloed op de stabiliteit van de gasstroom
De brandpuntinstelling moet worden gecoördineerd met de gasdruk en de diameter van het mondstuk.
VI. Algemene effecten van onjuiste scherpstellingspositie
Onjuiste brandpuntpositie kan leiden tot:
Verminderde snijtijd
Lagere efficiëntie van het gebruik van laserkracht
Onstabiele snijkwaliteit
Verhoogde thermische belasting op optische componenten
Daarom moet de brandpuntpositie in praktische toepassingen dynamisch worden geoptimaliseerd op basis van de materiaaldikte, laservermogen en snijprocesparameters.
VII. Algemene beginselen voor de aanpassing van de brandpuntpositie in praktische toepassingen
De volgende richtsnoeren worden gewoonlijk toegepast:
Nul of licht positief scherpstellen voor het snijden van dunne platen
Negatieve scherpte voor het snijden van dikke platen
Verhoogde negatieve scherpte voor lasersnijden met hoge kracht
Fijne scherpstelregeling voor hoogreflecterende materialen om de energiecouplage-efficiëntie te verbeteren
De brandpuntpositie van het lasersnijden is een van de belangrijkste procesparameters die van invloed zijn op de snijkwaliteit.de smeltdoeltreffendheid kan worden verbeterdIn de werkelijke productie moet een precieze brandpuntinstelling worden uitgevoerd op basis van de materiële eigenschappen, de apparatuurparameters,en procesvereisten om stabiele en betrouwbare snijprestaties te bereiken.