Връзката между фокуса на лазерното рязане и грапавини

Фокусната позиция при лазерното рязане има пряка и детерминистична връзка с образуването на мустаци.Накратко, фокусната позиция влияе директно върху разпределението на енергията на лъча в материала, като по този начин определя качеството на прореза, ефективността на изтласкване на разтопения материал и дали в крайна сметка се образуват грапавини.Връзките са описани подробно по-долу.

Основен принцип: Как фокусната позиция влияе върху процеса на рязане

Принципът на лазерното рязане е облъчването на детайла с лазерен лъч с висока енергийна плътност, което води до бързото му топене или изпаряване, докато...辅助Газ (като кислород или азот) издухва разтопения материал, за да образува разреза.

Фокус: Точката, където енергията на лазерния лъч е най-концентрирана и размерът на петното му е най-малък.

Фокусна позиция: отнася се до местоположението на фокусната точка спрямо повърхността на детайла. Тя се разделя на три случая:

1. Положително разфокусиране: Фокусната точка е разположена над повърхността на детайла.

2. Отрицателно разфокусиране: Фокусната точка е разположена под повърхността на детайла.

3. Нулево разфокусиране: Фокусната точка е точно върху повърхността на детайла.

Специфична връзка между позицията на фокуса и бръщолевенето

Характерът на стружката е, че остатъчната стопилка, която не е напълно отнесена, се втвърдява отново в долната част на разреза. Позицията на фокуса влияе върху стружката главно чрез въздействие върху формата на реза и силата на въздушния поток.

1. не е на фокус (фокус върху детайла)

• Разпределение на енергията: След като лъчът навлезе в материала, той се разклонява и плътността на енергията постепенно намалява отгоре надолу. Енергията е най-силна на горната повърхност и най-слаба на долната повърхност.
• Форма на разреза: лесно се оформя V-образен разрез с широка горна и тясна долна част.

Влияние върху бръщолевенето:

• Поради недостатъчна енергия в долната част, долната част на материала не може да бъде напълно разтопена или газифицирана.
• Дебитът на спомагателния газ се ускорява в тясното дъно, но силата на издухване може да не е достатъчна, за да отстрани напълно вискозната стопилка.

Резултати: Лесно е да се образува голям брой упорити грапавини по долната повърхност. Това е една от най-честите причини за поява на грапавини.

2. Негативен разфокус (фокус под детайла)

• Разпределение на енергията; лъчът се слива вътре в материала, а плътността на енергията достига най-висока стойност в средната или долната част на материала.
• Форма на разреза: лесно се оформя разрез с форма на барабан на талията с тясна горна и долна част и широка средна част.

Влияние върху бръщолевенето:

• Предимството е, че енергията на дъното е недостатъчна и материалът може да се разтопи по-добре.
• Въпреки това, средата на разреза е най-широка, което може да доведе до разпространение на въздушния поток тук и отслабване на силата на духане при достигане на дъното.
• Ако параметрите не са правилно съчетани, стопилката може все още да се залепи за дъното поради нечистия ред.

Резултати: В сравнение с положителното разфокусиране, състоянието на мустаците ще се подобри, но все пак може да се получи малко количество меки мустаци. За рязане на дебели плочи понякога се използва отрицателно разфокусиране, за да се гарантира, че дъното е прорязано.

3. Нулево разфокусиране или най-добър фокус (фокус върху повърхността на детайла или определена дълбочина)

• Разпределение на енергията: Най-концентрираната област на енергия се намира върху повърхността на детайла, което е най-подходящо за рязане на тънки плочи. За дебели плочи обикновено се изисква позиция на „най-добър фокус“, т.е. фокусът да навлиза дълбоко в материала на определена дълбочина (например 1/3 от дебелината на плочата), за да се балансира горната и долната енергия.
• Форма на разреза: най-идеалният вертикален, успореден разрез.

Влияние върху бръщолевенето:

• Разпределението на енергията в цялата зона на разреза е относително равномерно и материалът може да се топи непрекъснато и стабилно.
• Паралелните разрези осигуряват плавно преминаване на спомагателния газ, който може да носи достатъчно кинетична енергия, за да изхвърли плавно стопилката от дъното.

Резултат: Това е най-доброто състояние, за да се получат никакви или много малко разрези от грапавини. Стопилката е отнесена „чисто“ без остатъци.

Обобщение и аналогия

Можете да го разберете така:

• Разфокусирано е: като „тъпо длето“, горната част е много твърда, но долната е скучна, може само да се „изтрие“ от материала, оставяйки грапавина.
• Негативно разфокусиране: Подобно на „взривяване“ вътре в материала, въпреки че може да експлодира, изходът може да не е чист и ще извади някои отломки.
• Най-добър фокус: Като „остър скалпел“, спретнато изрязан отгоре надолу, чист и спретнат.

Практическо ръководство: Как да регулирате фокуса въз основа на проблеми

В реална работа, ако се открият неравности, трябва да се следват следните стъпки за проверка и регулиране:

1. Наблюдавайте формата на борфите:

• На дъното има много твърди, гранулирани грапавини: вероятно дъното не е прорязано поради липса на фокус (фокусът е твърде висок) или недостатъчна мощност/твърде висока скорост. Фокусът трябва да се регулира надолу.
• В долната част има малко количество мека, лесно падаща брадовидна издатина: това може да е отрицателно разфокусиране (фокусът е твърде нисък) или недостатъчно налягане на газа/нечист газ, което е причината стопилката да не се издухва. Можете да опитате да настроите фино фокуса нагоре и да проверите параметрите на газа.

2. Калибриране и тестване на фокуса:

• Използвайте инструмент за фокусиране, за да определите точно позицията на нулевия фокус.
• В софтуера за параметри на рязане, регулирането на стойността ± обикновено се извършва въз основа на 0-та точка. Направете 1 комплект тестове за фокусиране (например от +1 до -3 на стъпки от 0,5), изрежете същата фигура и след това наблюдавайте коя позиция има най-гладко рязане и най-малко мустаци. Тази позиция е най-добрият фокус за текущите материали, дебелини и оборудване.

Oдруги ключови фактори, които влияят на бъговете (които трябва да се вземат предвид координирано)

Фокусът не е единственият фактор и трябва да бъде оптимизиран заедно с други параметри на процеса:

Спомагателен газ:

Налягане:Недостатъчното налягане не може ефективно да отстрани шлаката; твърде високото налягане може да причини турбуленция, която ще повлияе на стабилността.

Чистота:Особено при рязане на неръждаема стомана е важно да се използва азот с висока чистота (99,99% или повече). Остатъчният кислород ще образува окислена шлака и ще влоши образуването на мустаци.

Скорост на рязане:Скоростта е твърде висока, вложената енергия е недостатъчна и материалът не е напълно прорязан, образувайки долни грапавини; скоростта е твърде бавна, може да се получи прекомерна аблация, груби разрези и грапавини.

Мощност на лазера:мощност и скорост, които да съответстват. Мощността е твърде ниска, за да се прореже.

Дюза:Отворът, височината и концентричността на дюзата пряко влияят на състоянието на въздушния поток. Неконцентричността е честа причина за неравномерно качество на рязане и мустаци.

Самият материал:Съставът на материала, състоянието на повърхността (например дали има ръжда, масло) също оказват влияние.

Фокусната позиция е основният параметър за регулиране за контрол на грапавостта при лазерно рязане.Идеалното фокусно положение създава вертикално, гладко рязане и позволява на спомагателния газ ефективно да разпръсква стопилката. Когато срещнете проблем с образуването на мустаци, първо трябва систематично да проведете тест за фокусиране, за да намерите най-добрия фокус, а след това да координирате регулирането на други параметри, като газ и скорост, за да получите перфектен ефект на рязане без мустаци.