رابطه بین فوکوس برش لیزری و فرزها

موقعیت کانونی در برش لیزری رابطه مستقیم و قطعی با تشکیل پلیسه دارد.به طور خلاصه، موقعیت کانونی مستقیماً بر توزیع انرژی پرتو در داخل ماده تأثیر می‌گذارد و در نتیجه کیفیت شیار، راندمان خروج مواد مذاب و اینکه آیا در نهایت پلیسه تشکیل می‌شود یا خیر را تعیین می‌کند.روابط به تفصیل در زیر آمده است.

اصل اساسی: چگونه موقعیت کانونی بر فرآیند برش تأثیر می‌گذارد

اصل برش لیزری این است که قطعه کار را با پرتو لیزر با چگالی انرژی بالا تابش می‌دهد و باعث می‌شود که به سرعت ذوب یا تبخیر شود، در حالی که ...辅助گاز (مانند اکسیژن یا نیتروژن) مواد مذاب را به بیرون می‌دمد تا برش ایجاد شود.

کانون: نقطه‌ای که انرژی پرتو لیزر در آن بیشترین تمرکز را دارد و اندازه نقطه تابش آن کوچکترین است.

موقعیت کانونی: به محل نقطه کانونی نسبت به سطح قطعه کار اشاره دارد. این به سه حالت تقسیم می‌شود:

۱. عدم تمرکز مثبت: نقطه کانونی در بالای سطح قطعه کار قرار دارد.

۲. واگرای منفی: نقطه کانونی در زیر سطح قطعه کار قرار دارد.

۳. عدم تمرکز صفر: نقطه کانونی دقیقاً روی سطح قطعه کار است.

رابطه خاص بین موقعیت فوکوس و برآمدگی

ماهیت خار این است که مذاب باقیمانده که کاملاً از بین نرفته است، در پایین برش دوباره جامد می‌شود. موقعیت کانونی عمدتاً با تأثیر بر شکل برش و نیروی جریان هوا، بر خار تأثیر می‌گذارد.

۱. خارج از فوکوس است (فوکوس روی قطعه کار)

• توزیع انرژی: پس از ورود پرتو به ماده، واگرا می‌شود و چگالی انرژی به تدریج از بالا به پایین کاهش می‌یابد. انرژی در سطح بالایی قوی‌ترین و در سطح پایینی ضعیف‌ترین است.
• شکل برش: ایجاد برش V شکل با قسمت بالایی پهن و قسمت پایینی باریک، آسان است.

تأثیر بر روی سوراخ شدن:

• به دلیل انرژی ناکافی در پایین، قسمت پایین ماده نمی‌تواند به طور کامل ذوب یا به گاز تبدیل شود.
• سرعت جریان گاز کمکی در قسمت باریک پایین افزایش می‌یابد، اما نیروی دمش ممکن است برای تخلیه کامل و خارج کردن مذاب چسبناک کافی نباشد.

نتایج: ایجاد تعداد زیادی برآمدگی سرسخت در سطح زیرین به راحتی امکان‌پذیر است. این یکی از شایع‌ترین علل برآمدگی است.

۲. عدم تمرکز منفی (تمرکز زیر قطعه کار)

• توزیع انرژی؛ پرتو درون ماده همگرا می‌شود و چگالی انرژی در قسمت میانی یا پایینی ماده به بالاترین حد خود می‌رسد.
• شکل برش: به راحتی می‌توان برشی به شکل طبل کمر با بالا و پایین باریک و وسط پهن ایجاد کرد.

تأثیر بر روی سوراخ شدن:

• مزیت این است که انرژی کف کافی نیست و مواد را می‌توان به طور کامل‌تری ذوب کرد.
• با این حال، وسط برش عریض‌ترین قسمت است که ممکن است باعث شود جریان هوا در اینجا پخش شود و هنگام رسیدن به پایین، نیروی دمیدن را تضعیف کند.
• اگر پارامترها به درستی مطابقت نداشته باشند، ممکن است مذاب به دلیل ردیف تمیز نشده، همچنان به کف قالب بچسبد.

نتایج: در مقایسه با عدم تمرکز مثبت، وضعیت برآمدگی بهبود می‌یابد، اما ممکن است هنوز مقدار کمی برآمدگی نرم ایجاد شود. برای برش ورق ضخیم، گاهی اوقات از عدم تمرکز منفی استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که قسمت پایین برش داده می‌شود.

۳. عدم فوکوس صفر یا بهترین فوکوس (فوکوس روی سطح قطعه کار یا عمق خاص)

• توزیع انرژی: متمرکزترین ناحیه انرژی روی سطح قطعه کار قرار دارد که برای برش صفحات نازک بهترین است. برای صفحات ضخیم، معمولاً به یک موقعیت «بهترین تمرکز» نیاز است، یعنی تمرکز تا عمق مشخصی در داخل ماده (مثلاً ۱/۳ ضخامت صفحه) می‌رود تا انرژی بالایی و پایینی متعادل شود.
• شکل برش: ایده‌آل‌ترین برش عمودی و موازی.

تأثیر بر روی سوراخ شدن:

• توزیع انرژی در سراسر ناحیه برش نسبتاً یکنواخت است و ماده می‌تواند به طور مداوم و پایدار ذوب شود.
• برش‌های موازی، مسیری هموار برای گاز کمکی فراهم می‌کنند که می‌تواند انرژی جنبشی کافی برای تخلیه روان مذاب از کف را حمل کند.

نتیجه: این بهترین حالت برای عدم ایجاد پلیسه یا ایجاد برش‌های پلیسه بسیار کم است. مذاب به طور "تمیز" و بدون هیچ گونه باقیمانده‌ای با دمیدن هوا از بین می‌رود.

خلاصه و قیاس

شما می‌توانید آن را اینگونه بفهمید:

• خارج از فوکوس است: مانند یک «اسکنه کند»، قسمت بالایی بسیار سخت است، اما قسمت پایینی خسته‌کننده است، فقط می‌تواند مواد را «بساید» و ناهمواری به جا بگذارد.
• تمرکززدایی منفی: مانند «انفجار» در داخل ماده، اگرچه می‌تواند منفجر شود، اما خروجی ممکن است مرتب نباشد و مقداری آوار بیرون بیاورد.
• بهترین فوکوس: مانند یک «چاقوی تیز»، با دقت از بالا تا پایین، تمیز و مرتب بریده شده.

راهنمای تمرین: نحوه تنظیم فوکوس بر اساس اشکالات

در شرایط کارکرد واقعی، در صورت مشاهده پلیسه، مراحل زیر باید برای بررسی و تنظیم انجام شود:

۱. به شکل برآمدگی توجه کنید:

• تعداد زیادی خار و خاشاک سخت و دانه‌دار در قسمت پایین وجود دارد: احتمالاً به دلیل خارج از فوکوس بودن (فوکوس خیلی زیاد است) یا قدرت ناکافی/سرعت خیلی زیاد، قسمت پایین برش داده نشده است. فوکوس باید به سمت پایین تنظیم شود.
• مقدار کمی برآمدگی نرم و ریش مانند در پایین وجود دارد که به راحتی می‌افتد: ممکن است به دلیل عدم تمرکز منفی (تمرکز خیلی کم است) یا فشار گاز ناکافی/گاز ناخالص باشد که باعث می‌شود مذاب به بیرون دمیده نشود. می‌توانید سعی کنید تمرکز را به سمت بالا تنظیم کنید و پارامترهای گاز را بررسی کنید.

۲. کالیبراسیون و آزمایش فوکوس:

• برای تعیین دقیق موقعیت فوکوس صفر، از یک ابزار نقطه زنی فوکوس استفاده کنید.
• در نرم‌افزار پارامتر برش، تنظیم مقدار ± معمولاً بر اساس نقطه 0 انجام می‌شود. 1 سری تست فوکوس انجام دهید (مثلاً از +1 تا -3 در 0.5 مرحله)، همان شکل را برش دهید و سپس مشاهده کنید که کدام موقعیت، صاف‌ترین برش و کمترین پلیسه را دارد. این موقعیت، بهترین فوکوس برای مواد، ضخامت‌ها و تجهیزات فعلی است.

Oعوامل کلیدی مؤثر بر اشکالات (که باید در هماهنگی در نظر گرفته شوند)

تمرکز تنها عامل نیست و باید در کنار سایر پارامترهای فرآیند بهینه شود:

گاز کمکی:

فشار:فشار ناکافی نمی‌تواند به طور مؤثر سرباره را از بین ببرد؛ فشار بیش از حد بالا ممکن است باعث ایجاد تلاطم شود که بر پایداری تأثیر می‌گذارد.

خلوص:به خصوص هنگام برش فولاد ضد زنگ، استفاده از نیتروژن با خلوص بالا (99.99٪ یا بیشتر) بسیار مهم است. اکسیژن باقیمانده باعث تشکیل سرباره اکسید شده و تشدید پلیسه‌ها می‌شود.

سرعت برش:سرعت خیلی زیاد است، انرژی ورودی کافی نیست و ماده به طور کامل بریده نمی‌شود و باعث ایجاد پلیسه‌های کف می‌شود؛ سرعت خیلی کم است، سایش بیش از حد، برش‌های ناهموار و پلیسه نیز ممکن است ایجاد شود.

توان لیزر:قدرت و سرعت با هم مطابقت دارند. قدرت برای عبور از موانع خیلی کم است.

نازل:دهانه، ارتفاع و هم‌مرکز بودن نازل مستقیماً بر وضعیت جریان هوا تأثیر می‌گذارد. ناهم‌مرکز بودن نازل یکی از دلایل رایج کیفیت برش ناهموار و ایجاد پلیسه است.

خود ماده:ترکیب مواد، وضعیت سطح (مانند وجود زنگ‌زدگی، روغن) نیز تأثیر دارد.

موقعیت فوکوس، پارامتر تنظیم اولیه برای کنترل تیغه برش لیزری است.موقعیت کانونی ایده‌آل، برشی عمودی و صاف ایجاد می‌کند و به گاز کمکی اجازه می‌دهد تا مذاب را به طور مؤثر تخلیه کند. هنگامی که با مشکل برآمدگی مواجه می‌شوید، ابتدا باید به طور سیستماتیک یک آزمایش فوکوس انجام دهید تا بهترین فوکوس را پیدا کنید و سپس برای تنظیم پارامترهای دیگر مانند گاز و سرعت، هماهنگی لازم را انجام دهید تا یک برش بدون برآمدگی کامل به دست آورید.