Nella lavorazione dei metalli, le macchine di taglio laser utilizzano raggi laser ad alta densità energetica per ottenere la fusione, la vaporizzazione e la separazione del materiale.La posizione focale è uno dei parametri chiave del processo nel taglio laserEssa influisce direttamente sulla distribuzione dell'energia, sulla morfologia della vasca fusa, sulla qualità del taglio e sulla stabilità del taglio.Il controllo corretto della posizione focale è un prerequisito fondamentale per ottenere risultati di taglio di alta qualità.
I. Definizione di base della posizione focale del taglio laser
La posizione focale nel taglio laser si riferisce al punto in cui il raggio laser è focalizzato dalla testa di taglio per ottenere il più piccolo diametro del punto e la più alta densità di energia.Prendere la superficie del pezzo da lavorare come punto zero di riferimento, la posizione focale può essere suddivisa in tre stati:
Focalizzazione positiva (focalizzazione situata sopra la superficie del pezzo)
Focalizzazione zero (focalizzazione situata sulla superficie del pezzo)
Focalizzazione negativa (focalizzazione situata all'interno del materiale del pezzo)
Diverse posizioni focali cambiano il modo in cui l'energia laser si accoppi con il materiale, influenzando così il processo di taglio e la qualità del taglio.
II. Influenza della posizione focale sulla distribuzione dell'energia laser
Il raggio laser raggiunge la sua massima densità di energia al punto focale.Cambiamenti nella posizione focale portano ai seguenti effetti::
Variazione della concentrazione di energia
Più il fuoco è vicino alla superficie del materiale, più l'energia laser è concentrata, con conseguente maggiore efficienza di fusione iniziale.
Variazione della distribuzione dell'energia lungo lo spessore del materiale
In condizioni di messa a fuoco negativa, l'energia laser forma una zona di interazione efficace più lunga all'interno del materiale, che è utile per il taglio di piastre spesse.
Cambiamenti nella morfologia delle piscine fuse
Le diverse posizioni focali influenzano la profondità, la larghezza e la stabilità della vasca fusa, influenzando così la geometria del bordo e la qualità della superficie tagliata.
III. Effetti delle diverse posizioni focali sulla qualità del taglio
1Effetto dell'attenzione positiva sulla qualità del taglio
Quando il fuoco è posizionato sopra la superficie del pezzo da lavorare, il punto laser sulla superficie del materiale è relativamente più grande:
Distribuzione più uniforme dell'energia sulla superficie di ingresso di taglio
Un taglio più ampio sulla superficie superiore
Relativamente più debole espulsione verso il basso del metallo fuso
Questa condizione è adatta per materiali sottili e applicazioni con requisiti più elevati per la qualità dell'aspetto superficiale.
2Effetto di zero attenzione sul taglio della qualità
Quando il fuoco si trova sulla superficie del pezzo da lavorare:
La densità di energia del laser raggiunge il suo massimo
La velocità di taglio è relativamente elevata
La larghezza del cerchio è più piccola
La perpendicolarità di Kerf è migliorata
La messa a fuoco zero è comunemente utilizzata per il taglio ad alta velocità di piastre sottili e di spessore medio, fornendo un buon equilibrio della qualità complessiva del taglio.
3Effetto dell'attenzione negativa sulla riduzione della qualità
Quando il fuoco è posizionato all'interno del pezzo da lavorare:
L'energia del laser si estende più in profondità nel materiale
Aumento della profondità del pozzo fuso
Il gas assistente può espellere in modo più efficace il materiale fuso dal fondo del tronco
La messa a fuoco negativa è ampiamente applicata nel taglio di lastre spesse e aiuta a ridurre la formazione di scorie migliorando al contempo la piena capacità di penetrazione.
IV. Influenza della posizione focale sulla forma della curva e sulla sezione trasversale del taglio
Un posizionamento focale improprio può causare i seguenti problemi:
Coniche con parte superiore più larga e parte inferiore più stretta, o viceversa
Modelli di striature irregolari sulla superficie tagliata
Aumento della scorie sul bordo inferiore
Taglio incompleto o interruzione del taglio
Una corretta regolazione focale aiuta a migliorare la perpendicolarità del taglio, la levigatezza della sezione trasversale e la consistenza generale del taglio.
V. Effetto sinergico della posizione focale e del gas di assistenza
Durante il taglio laser, i gas assistenti come ossigeno, azoto e aria interagiscono strettamente con la posizione focale:
Quando il fuoco è posizionato più in alto, il gas agisce principalmente sulla superficie della zona fusa
Quando il fuoco è posizionato più in basso, il gas aiuta più efficacemente l'espulsione della piscina fusa
La posizione focale e l'altezza dell'ugello influenzano congiuntamente la stabilità del flusso di gas
La regolazione della focalizzazione deve essere coordinata con la pressione del gas e il diametro dell'ugello.
VI. Effetti comuni di impostazioni improprie della posizione focale
Un posizionamento focale errato può causare:
Velocità di taglio ridotta
Minore efficienza di utilizzo della potenza del laser
Qualità di taglio instabile
Aumento del carico termico sui componenti ottici
Pertanto, nelle applicazioni pratiche, la posizione focale dovrebbe essere ottimizzata dinamicamente in base allo spessore del materiale, alla potenza del laser e ai parametri del processo di taglio.
VII. Principi generali per l'adeguamento della posizione focale nelle applicazioni pratiche
Le seguenti linee guida sono comunemente applicate:
Focalizzazione zero o leggermente positiva per il taglio di lamiere sottili
Focalizzazione negativa per il taglio di lastre spesse
Maggiore messa a fuoco negativa per il taglio laser ad alta potenza
Regolazione focale fine per materiali ad alta riflettività per migliorare l'efficienza dell'accoppiamento energetico
La posizione focale del taglio laser è uno dei parametri di processo più importanti che influenzano la qualità del taglio.L'efficienza della fusione può essere migliorataIn fase di produzione, si deve effettuare una precisa regolazione focale in base alle proprietà del materiale, ai parametri dell'apparecchiatura,e requisiti di processo per ottenere prestazioni di taglio stabili e affidabili.