W przetwarzaniu metali maszyny do cięcia laserowego wykorzystują wiązki laserowe o wysokiej gęstości energii do osiągnięcia stopienia, parowania i oddzielenia materiału.Pozycja ogniskowa jest jednym z kluczowych parametrów procesu w cięciu laserowymWpływa to bezpośrednio na rozkład energii, morfologię stopionego basenu, jakość obróbki i stabilność cięcia.Właściwa kontrola pozycji ogniskowej jest kluczowym warunkiem uzyskania wysokiej jakości wyników cięcia.
I. Podstawowa definicja pozycji ogniskowej cięcia laserowego
Pozycja ogniskowa w cięciu laserowym odnosi się do punktu, w którym wiązka laserowa jest skoncentrowana przez głowicę cięcia w celu osiągnięcia najmniejszej średnicy plamy i najwyższej gęstości energii.Przyjmowanie powierzchni obróbki jako punktu odniesienia zerowego, pozycja ogniskowa można podzielić na trzy stany:
Pozytywne skupienie (skupienie znajdujące się nad powierzchnią obróbki)
Zero skupienia (skupienie znajdujące się na powierzchni obróbki)
Negatywne skupienie (skupienie znajdujące się wewnątrz materiału obróbki)
Różne pozycje ogniskowe zmieniają sposób łączenia energii lasera z materiałem, wpływając w ten sposób na proces cięcia i jakość cięcia.
II. Wpływ pozycji ogniskowej na rozkład energii laserowej
Wiązka laserowa osiąga maksymalną gęstość energii w punkcie ostrości.Zmiany pozycji ogniskowej prowadzą do następujących skutków::
Zmiana stężenia energii
Im bliżej powierzchni materiału jest ostrość, tym bardziej skoncentrowana jest energia lasera, co powoduje większą początkową wydajność stopienia.
Zmiany rozkładu energii wzdłuż grubości materiału
W warunkach negatywnego skupienia energia lasera tworzy dłuższą strefę efektywnej interakcji wewnątrz materiału, co jest korzystne dla cięcia grubej płyty.
Zmiany morfologii stopionych basenów
Różne pozycje ogniskowe wpływają na głębokość, szerokość i stabilność stopionej baseny, wpływając w ten sposób na geometrię krawędzi i jakość powierzchni cięcia.
III. Wpływ różnych pozycji ogniskowych na jakość cięcia
1Wpływ pozytywnego skupienia na jakości cięcia
W przypadku, gdy ognisko jest umieszczone nad powierzchnią obróbki, punkt laserowy na powierzchni materiału jest stosunkowo większy:
Bardziej równomierne rozkładanie energii na powierzchni wejścia do cięcia
Szersze obrzeże na górnej powierzchni
Stosunkowo słabsze wypędzanie metalu stopionego w dół
Warunek ten jest odpowiedni dla cienkich materiałów i zastosowań o wyższych wymaganiach dotyczących jakości wyglądu powierzchni.
2Wpływ zerowego skupienia na obniżeniu jakości
Jeżeli ognisko znajduje się na powierzchni obróbki:
Gęstość energii lasera osiąga maksymalną
Prędkość cięcia jest stosunkowo wysoka
Szerokość korka jest mniejsza
Poprawiona perpendikularność Kerfa
Zerofocus jest powszechnie stosowany do szybkiego cięcia płyt cienkiej i średniej grubości, zapewniając dobrą równowagę ogólnej jakości cięcia.
3Wpływ negatywnego skupienia na obniżeniu jakości
Jeżeli ognisko jest umieszczone wewnątrz obrabialnika:
Energia lasera przenika głębiej do materiału.
Zwiększa się głębokość płynącego basenu
Gaz wspomagający może skuteczniej wydostać stopiony materiał z dna korfu
Uwaga negatywna jest szeroko stosowana w cięciu grubej płyty i pomaga zmniejszyć powstawanie śmieci, jednocześnie poprawiając pełną zdolność penetracji.
IV. Wpływ pozycji ogniskowej na kształt i przekrój przekrojowy
Niewłaściwe ustawienie ogniskowego może prowadzić do następujących problemów:
Zęb kerf z szerszą górą i węższym dnem lub odwrotnie
Nierównomierne wzory prążków na powierzchni cięcia
Zwiększone śmieci na dolnej krawędzi
Niepełne cięcie lub przerwanie cięcia
Odpowiednia regulacja ostrości pomaga poprawić prostopadłość, gładkość przekroju poprzecznego i ogólną spójność cięcia.
V. Efekt synergiczny pozycji ogniskowej i gazu wspomagającego
Podczas cięcia laserowego gazy wspomagające, takie jak tlen, azot i powietrze, ściśle oddziałują z pozycją ogniskową:
Gdy ognisko jest ustawione wyżej, gaz działa głównie na powierzchni stopionej strefy
Kiedy ognisko jest umieszczone niżej, gaz skuteczniej wspomaga wyrzucanie stopionego basenu
Pozycja ogniskowa i wysokość dyszy wspólnie wpływają na stabilność przepływu gazu
Ustawienie ogniska musi być skoordynowane z ciśnieniem gazu i średnicą dyszy.
VI. Powszechne skutki nieprawidłowego ustawienia pozycji ostrości
Nieprawidłowe ustawienie ogniska może powodować:
Zmniejszona prędkość cięcia
Obniżenie efektywności wykorzystania mocy lasera
Niestabilna jakość cięcia
Zwiększone obciążenie cieplne elementów optycznych
Dlatego w praktycznych zastosowaniach pozycja ogniskowa powinna być optymalizowana dynamicznie na podstawie grubości materiału, mocy lasera i parametrów procesu cięcia.
VII. Ogólne zasady regulacji pozycji ogniskowej w praktycznych zastosowaniach
Zazwyczaj stosuje się następujące wytyczne:
Zerofokus lub lekkie pozytywnefokusy do cięcia cienkiej arkuszy
Ujemne skupienie do cięcia grubej płyty
Zwiększona ostrość negatywna do cięcia laserowego o dużej mocy
Precyzyjna regulacja ostrości w przypadku materiałów o wysokiej odblaskowości w celu poprawy wydajności sprzężenia energetycznego
Pozycja ogniskowa cięcia laserowego jest jednym z najważniejszych parametrów procesu wpływających na jakość cięcia.można poprawić wydajność topnieniaW rzeczywistej produkcji należy dokonać precyzyjnej regulacji ostrości w zależności od właściwości materiału, parametrów urządzenia,wymagania dotyczące procesu i osiągnięcia stabilnej i niezawodnej wydajności cięcia.