Odnos između fokusa laserskog rezanja i neravnina

Žarišni položaj kod laserskog rezanja ima izravan i deterministički odnos s nastankom neravnina.Ukratko, žarišna pozicija izravno utječe na raspodjelu energije snopa unutar materijala, čime određuje kvalitetu reza, učinkovitost izbacivanja rastaljenog materijala i hoće li se na kraju stvoriti neravnine.Odnosi su detaljno opisani u nastavku.

Osnovni princip: Kako žarišna pozicija utječe na proces rezanja

Princip laserskog rezanja je ozračivanje obratka laserskom zrakom visoke gustoće energije, što uzrokuje njegovo brzo taljenje ili isparavanje, dok...辅助plin (poput kisika ili dušika) otpuhuje rastaljeni materijal i stvara rez.

Fokus: Točka u kojoj je energija laserske zrake najkoncentriranija, a veličina njezine točke najmanja.

Položaj fokusa: odnosi se na položaj žarišne točke u odnosu na površinu obratka. Podijeljen je u tri slučaja:

1. Pozitivna defokusacija: Žarišna točka se nalazi iznad površine obratka.

2. Negativni defokus: Žarišna točka se nalazi ispod površine obratka.

3. Nula defokusiranja: Žarišna točka je precizno na površini obratka.

Specifičan odnos između položaja fokusa i neravnine

Priroda neravnine je takva da se preostala talina, koja nije potpuno otpuhana, ponovno skrutnjava na dnu reza. Položaj fokusa utječe na neravninu uglavnom utječući na oblik reza i silu protoka zraka.

1. nije u fokusu (fokus na radni komad)

• Raspodjela energije: Nakon što snop uđe u materijal, on divergentno prolazi, a gustoća energije postupno se smanjuje od vrha prema dnu. Energija je najjača na gornjoj površini, a najslabija na donjoj površini.
• Oblik reza: lako se oblikuje rez u obliku slova V sa širokim gornjim i uskim donjim dijelom.

Učinak na neravninu:

• Zbog nedovoljne energije na dnu, donji dio materijala ne može se potpuno rastopiti ili raspliniti.
• Brzina protoka pomoćnog plina se ubrzava na uskom dnu, ali sila puhanja možda neće biti dovoljna da potpuno ukloni i otpuhne viskoznu talinu.

Rezultati: Lako je stvoriti veliki broj tvrdokornih neravnina na donjoj površini. To je jedan od najčešćih uzroka neravnina.

2. Negativni defokus (fokus ispod obratka)

• Raspodjela energije; snop konvergira unutar materijala, a gustoća energije doseže najveću vrijednost u srednjem ili donjem dijelu materijala.
• Oblik reza: lako se formira rez u obliku bubnja struka s uskim gornjim i donjim te širokim srednjim dijelom.

Učinak na neravninu:

• Prednost je što je donja energija nedovoljna i materijal se može temeljitije rastopiti.
• Međutim, sredina reza je najšira, što može uzrokovati širenje strujanja zraka ovdje i oslabiti silu puhanja kada dosegne dno.
• Ako parametri nisu pravilno usklađeni, talina se i dalje može zalijepiti za dno zbog nečistog reda.

Rezultati: U usporedbi s pozitivnim defokusiranjem, stanje neravnina će biti poboljšano, ali i dalje se može stvoriti mala količina mekog neravnina. Za rezanje debelih ploča ponekad se koristi negativni defokus kako bi se osiguralo da se dno prereže.

3. Nulti defokus ili najbolji fokus (fokus na površinu obratka ili određenu dubinu)

• Raspodjela energije: Najkoncentriranije područje energije nalazi se na površini obratka, što je najbolje za rezanje tankih ploča. Za debele ploče obično je potreban položaj „najboljeg fokusa“, odnosno fokus ide duboko u određenu dubinu unutar materijala (na primjer, 1/3 debljine ploče) kako bi se uravnotežila gornja i donja energija.
• Oblik reza: najidealniji vertikalni, paralelni rez.

Učinak na neravninu:

• Raspodjela energije po cijelom području reza je relativno ravnomjerna, a materijal se može kontinuirano i stabilno topiti.
• Paralelni rezovi omogućuju nesmetan prolaz pomoćnom plinu, koji može nositi dovoljno kinetičke energije za nesmetano ispuštanje taline s dna.

Rezultat: Ovo je najbolje stanje za dobivanje bez neravnina ili s vrlo malo neravnina. Talina je otpuhana "čisto" bez ostataka.

Sažetak i analogija

Možete to shvatiti ovako:

• Nije u fokusu: poput „tupog dlijeta“, vrh je vrlo tvrd, ali dno je dosadno, može se samo „otrljati“ s materijala, ostavljajući hrapav rezultat.
• Negativno defokusiranje: Poput "mikroskopskog" djelovanja unutar materijala, iako može eksplodirati, izlaz možda neće biti uredan i izbacit će neke krhotine.
• Najbolji fokus: Poput "oštrog skalpela", uredno izrezan od vrha do dna, čist i uredan.

Praktični vodič: Kako prilagoditi fokus na temelju grešaka

U stvarnom radu, ako se pronađu neravnine, potrebno je slijediti sljedeće korake za provjeru i podešavanje:

1. Promatrajte oblik neravnine:

• Na dnu ima puno tvrdih, zrnatih neravnina: vjerojatno je da dno nije izrezano zbog toga što nije u fokusu (fokus je previsok) ili nedovoljne snage/prevelike brzine. Fokus treba prilagoditi prema dolje.
• Na dnu se nalazi mala količina mekog, lako otpadajućeg neravnog neravnog materijala nalik bradi: moguće je da je riječ o negativnom defokusiranju (preniskom fokusu) ili nedovoljnom tlaku plina/nečistom plinu koji uzrokuje da se talina ne ispuhuje. Možete pokušati fino podesiti fokus prema gore i provjeriti parametre plina.

2. Kalibracija i testiranje fokusa:

• Za precizno određivanje položaja nultog fokusa koristite instrument za fokusiranje.
• U softveru za parametre rezanja, podešavanje vrijednosti ± obično se izvodi na temelju 0 točke. Napravite 1 set testova fokusa (npr. od +1 do -3 u koracima od 0,5), izrežite istu figuru, a zatim promatrajte koji položaj ima najglatkiji rez i najmanje neravnina. Ovaj položaj je najbolji fokus za trenutne materijale, debljine i opremu.

Odrugi ključni čimbenici koji utječu na greške (koje treba uzeti u obzir u koordinaciji)

Fokus nije jedini faktor i mora se optimizirati zajedno s drugim parametrima procesa:

Pomoćni plin:

Pritisak:Nedovoljan tlak ne može učinkovito otpuhati trosku; previsok tlak može uzrokovati turbulenciju, što će utjecati na stabilnost.

Čistoća:Posebno pri rezanju nehrđajućeg čelika važno je koristiti dušik visoke čistoće (99,99% ili više). Preostali kisik stvorit će oksidiranu trosku i pogoršati neravnine.

Brzina rezanja:Brzina je prevelika, ulaz energije je nedovoljan i materijal nije potpuno prorezan, što stvara donje neravnine; brzina je premala, može doći do prekomjerne ablacije, grubih rezova i neravnina.

Snaga lasera:snaga i brzina moraju se uskladiti. Snaga je preniska za rezanje.

Mlaznica:Otvor blende, visina i koncentričnost mlaznice izravno utječu na stanje protoka zraka. Nekoncentričnost je čest uzrok neujednačene kvalitete reza i neravnina.

Sam materijal:sastav materijala, stanje površine (npr. ima li hrđe, ulja) također imaju utjecaj.

Položaj fokusa je primarni parametar podešavanja za kontrolu neravnina pri laserskom rezanju.Idealni položaj žarišta stvara vertikalni, glatki rez i omogućuje pomoćnom plinu učinkovito ispuštanje taline. Kada naiđete na problem s neravninama, prvo biste trebali sustavno provesti test fokusa kako biste pronašli najbolji fokus, a zatim koordinirati podešavanje drugih parametara poput plina i brzine kako biste postigli savršen učinak rezanja bez neravnina.