Forholdet mellom laserskjæringsfokus og grader

Fokusposisjonen i laserskjæring har en direkte og deterministisk sammenheng med graddannelse.Kort sagt påvirker fokusposisjonen direkte energifordelingen til strålen i materialet, og bestemmer dermed snittkvaliteten, effektiviteten av utstøting av smeltet materiale og om det til slutt dannes grader.Forholdene er detaljert nedenfor.

Grunnprinsipp: Hvordan fokusposisjonen påvirker skjæreprosessen

Prinsippet for laserskjæring er å bestråle arbeidsstykket med en laserstråle med høy energitetthet, noe som får det til å smelte eller fordampe raskt, mens en辅助gass ​​(som oksygen eller nitrogen) blåser bort det smeltede materialet for å danne kuttet.

Fokus: Punktet der laserstrålens energi er mest konsentrert og punktstørrelsen er minst.

Fokusposisjon: refererer til fokuspunktets plassering i forhold til arbeidsstykkets overflate. Det er delt inn i tre tilfeller:

1. Positiv defokusering: Fokuspunktet er plassert over arbeidsstykkets overflate.

2. Negativ defokusering: Fokuspunktet er plassert under arbeidsstykkets overflate.

3. Null defokus: Fokuspunktet er presist på arbeidsstykkets overflate.

Spesifikt forhold mellom fokusposisjon og burr

Graden har den egenskapen at den gjenværende smelten, som ikke er blitt fullstendig blåst bort, størkner igjen i bunnen av kuttet. Fokusposisjonen påvirker graden hovedsakelig ved å påvirke kutteformen og luftstrømningskraften.

1. er ute av fokus (fokus på arbeidsstykket)

• Energifordeling: Etter at strålen kommer inn i materialet, er den divergent, og energitettheten avtar gradvis fra topp til bunn. Energien er sterkest på den øvre overflaten og svakest på den nedre overflaten.
• Snittform: enkelt å danne et V-formet snitt med et bredt øvre og et smalt nedre.

Effekt på grader:

• På grunn av utilstrekkelig energi i bunnen, kan ikke bunnen av materialet smeltes eller forgasses fullstendig.
• Strømningshastigheten til hjelpegassen akselereres ved den smale bunnen, men blåsekraften er kanskje ikke tilstrekkelig til å fullstendig strippe og blåse bort den viskøse smelten.

Resultater: Det er lett å produsere et stort antall gjenstridige grader på den nedre overflaten. Dette er en av de vanligste årsakene til grader.

2. Negativ defokusering (fokus under arbeidsstykket)

• Energifordeling; strålen konvergerer inne i materialet, og energitettheten når det høyeste i midten eller den nedre delen av materialet.
• Snittform: enkelt å danne et trommelformet snitt i midjen med smal øvre og nedre side og bred midtre.

Effekt på grader:

• Fordelen er at bunnenergien er utilstrekkelig, og materialet kan smeltes mer grundig.
• Midten av snittet er imidlertid bredest, noe som kan føre til at luftstrømmen sprer seg her og svekker blåsekraften når bunnen når.
• Hvis parameterne ikke samsvarer riktig, kan smelten fortsatt feste seg til bunnen på grunn av den urene raden.

Resultater: Sammenlignet med positiv defokusering vil graden av grad bli forbedret, men det kan fortsatt produseres en liten mengde myk grad. For skjæring av tykke plater brukes negativ defokusering noen ganger for å sikre at bunnen skjæres gjennom.

3. Null defokus eller beste fokus (fokus på overflaten av arbeidsstykket eller en bestemt dybde)

• Energifordeling: Det mest konsentrerte energiområdet befinner seg på overflaten av arbeidsstykket, som er best for skjæring av tynne plater. For tykke plater kreves det vanligvis en "beste fokus"-posisjon, det vil si at fokuset går dypt inn i en viss dybde 1 inne i materialet (for eksempel 1/3 av platetykkelsen) for å balansere den øvre og nedre energien.
• Snittform: det mest ideelle vertikale, parallelle snittet.

Effekt på grader:

• Energifordelingen i hele snittområdet er relativt jevn, og materialet kan smeltes kontinuerlig og stabilt.
• De parallelle kuttene gir en jevn passasje for hjelpegassen, som kan bære nok kinetisk energi til å jevnt tømme smelten fra bunnen.

Resultat: Dette er den beste tilstanden for å oppnå ingen eller svært få grader. Smeltematerialet ble blåst bort «rent» uten rester.

Sammendrag og analogi

Du kan forstå det slik:

• Er ute av fokus: som en «sløv meisel» er toppen veldig hard, men nederst er den kjedelig, kan bare «gni» av materialet og etterlate en ruhet.
• Negativ defokus: Som «sprengning» inne i materialet. Selv om det kan eksplodere, er utgangen kanskje ikke pen og vil føre ut noe rusk.
• Beste fokus: Som en «skarp skalpell», pent kuttet ovenfra og ned, ren og pen.

Øvingsguide: Slik justerer du fokus basert på feil

Hvis det oppdages grader under faktisk drift, bør følgende trinn følges for å kontrollere og justere:

1. Observer formen på kvernen:

• Det er mange harde, kornete grader på bunnen: det er sannsynlig at bunnen ikke er kuttet gjennom på grunn av uskarphet (fokus er for høyt) eller utilstrekkelig kraft/for høy hastighet. Fokuset bør justeres nedover.
• Det er en liten mengde myk, skjegglignende grad som lett faller av nederst: det kan være negativ defokus (fokus er for lavt) eller utilstrekkelig gasstrykk/uren gass som fører til at smelten ikke blåses ut. Du kan prøve å finjustere fokuset oppover og sjekke gassparametrene.

2. Fokuskalibrering og testing:

• Bruk et fokuspekeinstrument for å bestemme nullfokusposisjonen nøyaktig.
• I programvaren for skjæreparametere justeres ±-verdien vanligvis basert på 0-punktet. Gjør 1 sett med fokustester (f.eks. fra +1 til -3 i 0,5 trinn), skjær den samme figuren, og observer deretter hvilken posisjon som har det jevneste kuttet og minst grad. Denne posisjonen er det beste fokuset for aktuelle materialer, tykkelser og utstyr.

Oandre nøkkelfaktorer som påvirker feil (skal vurderes i koordinering)

Fokus er ikke den eneste faktoren, og må optimaliseres i forbindelse med andre prosessparametere:

Hjelpegass:

Trykk:Utilstrekkelig trykk kan ikke effektivt blåse bort slaggen; for høyt trykk kan forårsake turbulens, noe som vil påvirke stabiliteten.

Renhet:Spesielt ved kutting av rustfritt stål er det viktig å bruke nitrogen med høy renhet (99,99 % eller mer). Resterende oksygen vil danne oksidert slagg og forverre grader.

Skjærehastighet:Hastigheten er for høy, energitilførselen er utilstrekkelig, og materialet skjæres ikke helt gjennom, noe som danner bunngrader; hastigheten er for lav, og det kan også oppstå overdreven ablasjon, grove kutt og grader.

Laserkraft:kraft og hastighet som matcher. Kraften er for lav til å skjære gjennom.

Dyse:Dysens åpning, høyde og konsentrisitet påvirker direkte luftstrømmens tilstand. Manglende konsentrisitet er en vanlig årsak til ujevn skjærekvalitet og grader.

Selve materialet:Materialets sammensetning og overflatetilstanden (som om det er rust eller olje) har også en innvirkning.

Fokusposisjon er den primære justeringsparameteren for å kontrollere laserskjæringsgrad.Den ideelle fokusposisjonen skaper et vertikalt, jevnt snitt og lar assistgassen effektivt avgi smelten. Når du støter på et gradeproblem, bør du først systematisk utføre en fokustest for å finne det beste fokuset, og deretter koordinere for å justere andre parametere som gass og hastighet for å oppnå en perfekt gradfri skjæreeffekt.