Forholdet mellem laserskærefokus og grater

Fokuspositionen i laserskæring har en direkte og deterministisk sammenhæng med gratdannelse.Kort sagt påvirker fokuspositionen direkte strålens energifordeling i materialet og bestemmer derved savsnitkvaliteten, effektiviteten af ​​udstødningen af ​​det smeltede materiale og om der i sidste ende dannes grater.Forholdene er beskrevet nedenfor.

Grundprincip: Hvordan fokuspositionen påvirker skæreprocessen

Princippet bag laserskæring er at bestråle emnet med en laserstråle med høj energitæthed, hvilket får det til hurtigt at smelte eller fordampe, mens en辅助Gas (såsom ilt eller nitrogen) blæser det smeltede materiale væk og danne snittet.

Fokus: Det punkt, hvor laserstrålens energi er mest koncentreret, og dens punktstørrelse er mindst.

Fokusposition: refererer til fokuspunktets placering i forhold til emnets overflade. Det er opdelt i tre tilfælde:

1. Positiv defokus: Fokuspunktet er placeret over emnets overflade.

2. Negativ defokus: Fokuspunktet er placeret under emnets overflade.

3. Nul defokus: Fokuspunktet er præcist på emnets overflade.

Specifikt forhold mellem fokusposition og burr

Kværnens natur er, at den resterende smelte, som ikke er blevet blæst helt væk, størkner igen i bunden af ​​snittet. Fokuspositionen påvirker kværnen primært ved at påvirke snitformen og luftstrømningskraften.

1. er ude af fokus (fokus på emnet)

• Energifordeling: Efter strålen er trængt ind i materialet, er den divergent, og energitætheden falder gradvist fra top til bund. Energien er stærkest på den øvre overflade og svagest på den nedre overflade.
• Incisionsform: let at danne et V-formet snit med en bred øvre del og en smal nedre del.

Effekt på grat:

• På grund af utilstrækkelig energi i bunden kan materialets bund ikke smeltes eller forgasses fuldstændigt.
• Strømningshastigheden for hjælpegassen accelereres ved den smalle bund, men blæsekraften er muligvis ikke tilstrækkelig til fuldstændigt at strippe og blæse den viskøse smelte væk.

Resultater: Det er nemt at producere et stort antal genstridige grater på den nedre overflade. Dette er en af ​​de mest almindelige årsager til grater.

2. Negativ defokusering (fokus under emnet)

• Energifordeling; strålen konvergerer inde i materialet, og energitætheden når det højeste i den midterste eller nederste del af materialet.
• Incisionsform: let at danne et taljetromleformet snit med smal øvre og nedre og bred midte.

Effekt på grat:

• Fordelen er, at bundenergien er utilstrækkelig, og materialet kan smeltes mere grundigt.
• Midten af ​​snittet er dog det bredeste, hvilket kan medføre, at luftstrømmen spredes her og svækker blæsekraften, når bunden nås.
• Hvis parametrene ikke stemmer overens korrekt, kan smelten stadig hænge fast i bunden på grund af den urene række.

Resultater: Sammenlignet med positiv defokusering vil gratforholdene blive forbedret, men der kan stadig produceres en lille mængde blød grat. Til skæring af tykke plader bruges negativ defokusering undertiden for at sikre, at bunden skæres igennem.

3. Nul defokus eller bedste fokus (fokus på emnets overflade eller en specifik dybde)

• Energifordeling: Det mest koncentrerede energiområde er placeret på emnets overflade, hvilket er bedst egnet til skæring af tynde plader. For tykke plader kræves der normalt en "bedste fokus"-position, det vil sige, at fokus går dybt ned i en bestemt dybde 1 inde i materialet (for eksempel 1/3 af pladens tykkelse) for at afbalancere den øvre og nedre energi.
• Incisionsform: det mest ideelle lodrette, parallelle snit.

Effekt på grat:

• Energifordelingen i hele snitområdet er relativt ensartet, og materialet kan smeltes kontinuerligt og stabilt.
• De parallelle snit giver en jævn passage for hjælpegassen, som kan bære nok kinetisk energi til jævnt at udlede smelten fra bunden.

Resultat: Dette er den bedste tilstand for at opnå ingen grater eller meget få gratsnit. Smelten blev blæst væk "rent" uden rester.

Resumé og analogi

Du kan forstå det sådan her:

• Er ude af fokus: ligesom en "slump mejsel" er toppen meget hård, men i bunden er den kedelig, kan kun "gnide" materialet af og efterlade en ruhed.
• Negativ defokus: Som "sprængninger" inde i materialet, selvom det kan eksplodere, er udgangen muligvis ikke pæn og vil bringe noget snavs ud.
• Bedste fokus: Som en "skarp skalpel", pænt skåret fra top til bund, ren og pæn.

Øvelsesguide: Sådan justerer du fokus baseret på fejl

Hvis der under faktisk drift findes grater, skal følgende trin følges for at kontrollere og justere:

1. Observer kværnformen:

• Der er mange hårde, kornede grater på bunden: det er sandsynligt, at bunden ikke er skåret igennem på grund af ude af fokus (fokus er for høj) eller utilstrækkelig kraft/for høj hastighed. Fokus bør justeres nedad.
• Der er en lille smule blød, skæglignende burr, der let falder af, i bunden: det kan være negativ defokus (fokus er for lavt) eller utilstrækkeligt gastryk/uren gas, der forårsager, at smelten ikke blæses ud. Du kan prøve at finjustere fokus opad og kontrollere gasparametrene.

2. Fokuskalibrering og testning:

• Brug et fokuspegeinstrument til nøjagtigt at bestemme nulfokuspositionen.
• I skæreparametersoftwaren udføres justeringen af ​​±-værdien normalt på basis af 0-punktet. Udfør 1 sæt fokustest (f.eks. fra +1 til -3 i 0,5 trin), skær den samme figur, og observer derefter, hvilken position der har det glateste snit og den mindste grat. Denne position er den bedste fokus for aktuelle materialer, tykkelser og udstyr.

Oandre nøglefaktorer, der påvirker fejl (skal overvejes i koordineringen)

Fokus er ikke den eneste faktor og skal optimeres i forbindelse med andre procesparametre:

Hjælpegas:

Tryk:Utilstrækkeligt tryk kan ikke effektivt blæse slaggen væk; for højt tryk kan forårsage turbulens, hvilket vil påvirke stabiliteten.

Renhed:Især ved skæring i rustfrit stål er det vigtigt at bruge nitrogen med høj renhed (99,99 % eller mere). Resterende ilt vil danne oxideret slagge og forværre grater.

Skærehastighed:Hastigheden er for høj, energitilførslen er utilstrækkelig, og materialet skæres ikke helt igennem, hvilket danner bundgrater; hastigheden er for langsom, hvilket kan forårsage overdreven ablation, grove snit og grater.

Laserkraft:effekt og hastighed, der matcher. Effekten er for lav til at skære igennem.

Dyse:Dysens åbning, højde og koncentricitet påvirker direkte luftstrømmens tilstand. Manglende koncentricitet er en almindelig årsag til ujævn snitkvalitet og grater.

Selve materialet:Materialets sammensætning og overfladetilstanden (f.eks. om der er rust eller olie) har også en indflydelse.

Fokusposition er den primære justeringsparameter til at styre laserskæregrat.Den ideelle fokusposition skaber et lodret, jævnt snit og tillader hjælpegassen at afgive smelten effektivt. Når du støder på et gratproblem, bør du først systematisk udføre en fokustest for at finde det bedste fokus og derefter koordinere for at justere andre parametre såsom gas og hastighed for at opnå en perfekt gratfri skæreeffekt.