Związek między ogniskiem cięcia laserowego a zadziorami

Ognisko tnące laserowo ma bezpośredni i deterministyczny związek z powstawaniem zadziorów.Krótko mówiąc, położenie ogniska ma bezpośredni wpływ na rozkład energii wiązki w materiale, decydując o jakości szczeliny, efektywności usuwania stopionego materiału i ewentualnym powstaniu zadziorów.Szczegóły tych powiązań przedstawiono poniżej.

Zasada podstawowa: Jak położenie ogniska wpływa na proces cięcia

Zasada cięcia laserowego polega na napromieniowaniu przedmiotu obrabianego wiązką lasera o dużej gęstości energii, co powoduje jego szybkie stopienie lub odparowanie, podczas gdy辅助gaz (np. tlen lub azot) zdmuchuje stopiony materiał, tworząc otwór.

Ognisko: Punkt, w którym energia wiązki laserowej jest najbardziej skoncentrowana, a rozmiar jej plamki jest najmniejszy.

Pozycja ogniska: odnosi się do położenia punktu ogniskowego względem powierzchni przedmiotu obrabianego. Dzieli się na trzy przypadki:

1. Pozytywne rozogniskowanie: Ognisko znajduje się nad powierzchnią przedmiotu obrabianego.

2. Negatywne rozogniskowanie: Ognisko znajduje się pod powierzchnią przedmiotu obrabianego.

3. Brak rozmycia: Ognisko znajduje się dokładnie na powierzchni przedmiotu obrabianego.

Specyficzny związek między pozycją ogniska a zadziorem

Charakter zadzioru polega na tym, że resztkowy stop, który nie został całkowicie zdmuchnięty, ponownie zestala się na dnie nacięcia. Pozycja ogniska wpływa na zadzior głównie poprzez zmianę kształtu nacięcia i siły przepływu powietrza.

1. jest poza ostrością (ostrość na obrabianym przedmiocie)

• Dystrybucja energii: Po wejściu wiązki w materiał następuje jej rozbieżność, a gęstość energii stopniowo maleje od góry do dołu. Energia jest najsilniejsza na górnej powierzchni, a najsłabsza na dolnej.
• Kształt nacięcia: łatwe do utworzenia nacięcie w kształcie litery V z szerokim górnym i wąskim dolnym.

Wpływ na zadziory:

• Ze względu na niewystarczającą ilość energii na dole, dolna część materiału nie może zostać całkowicie stopiona lub zgazowana.
• Przepływ gazu pomocniczego jest przyspieszany przy wąskim dnie, ale siła wydmuchu może być niewystarczająca, aby całkowicie oderwać i wydmuchać lepką ciecz.

Rezultaty: Łatwo jest wytworzyć dużą liczbę uporczywych zadziorów na dolnej powierzchni. Jest to jedna z najczęstszych przyczyn powstawania zadziorów.

2. Negatywne rozogniskowanie (ogniskowanie poniżej przedmiotu obrabianego)

• Dystrybucja energii: wiązka skupia się wewnątrz materiału, a gęstość energii osiąga najwyższą wartość w środkowej lub dolnej części materiału.
• Kształt nacięcia: łatwe do utworzenia nacięcie w kształcie bębna w talii, wąskie u góry i u dołu oraz szerokie w środku.

Wpływ na zadziory:

• Zaletą jest to, że energia dolna jest niewystarczająca i materiał można stopić dokładniej.
• Jednak środek nacięcia jest najszerszy, co może powodować rozprzestrzenianie się strumienia powietrza w tym miejscu i osłabiać siłę podmuchu przy dotarciu do dna.
• Jeśli parametry nie zostaną odpowiednio dopasowane, roztopiony materiał może przywierać do dna z powodu nieczystego rzędu.

Wyniki: W porównaniu z dodatnim rozogniskowaniem, zadziory będą lepsze, ale nadal mogą występować niewielkie, miękkie zadziory. W przypadku cięcia grubych płyt, czasami stosuje się ujemne rozogniskowanie, aby zapewnić przecięcie dna.

3. Brak rozmycia lub najlepsze ogniskowanie (ostrość na powierzchni przedmiotu obrabianego lub określonej głębokości)

• Dystrybucja energii: Obszar największej koncentracji energii znajduje się na powierzchni przedmiotu obrabianego, co jest najlepsze w przypadku cięcia cienkich blach. W przypadku grubych blach zazwyczaj wymagane jest „najlepsze ognisko”, czyli takie, które sięga głęboko w materiał (na przykład na 1/3 grubości blachy), aby zrównoważyć energię górną i dolną.
• Kształt nacięcia: najbardziej idealne nacięcie pionowe i równoległe.

Wpływ na zadziory:

• Energia jest rozprowadzana stosunkowo równomiernie na całym obszarze nacięcia, a materiał może być topiony w sposób ciągły i stabilny.
• Równoległe nacięcia umożliwiają płynne przejście gazu pomocniczego, który może przenosić wystarczającą energię kinetyczną, aby płynnie odprowadzać roztopiony materiał od dołu.

Rezultat: To najlepszy stan, aby uzyskać brak zadziorów lub bardzo mało nacięć. Stop został zdmuchnięty „czysto”, bez żadnych pozostałości.

Podsumowanie i analogia

Można to zrozumieć w ten sposób:

• Jest nieostry: jak „tępe dłuto”, góra jest bardzo twarda, ale dół jest nudny, można go tylko „ścierać”, pozostawiając szorstką powierzchnię.
• Negatywne rozmycie: Jak „wybuch” wewnątrz materiału, chociaż może dojść do eksplozji, wyjście może nie być czyste i może uwolnić trochę zanieczyszczeń.
• Najlepszy punkt skupienia: Jak „ostry skalpel”, starannie przycięty od góry do dołu, czysty i schludny.

Poradnik praktyczny: Jak dostosować ostrość na podstawie zakłóceń

Jeśli podczas rzeczywistej pracy zostaną znalezione zadziory, należy wykonać następujące czynności w celu sprawdzenia i regulacji:

1. Zwróć uwagę na kształt zadziorów:

• Na dnie znajduje się wiele twardych, ziarnistych zadziorów: prawdopodobnie dno nie jest cięte z powodu braku ostrości (zbyt wysoka ostrość) lub zbyt małej mocy/zbyt dużej prędkości. Należy zmniejszyć ostrość.
• Na dole znajduje się niewielka ilość miękkiego, łatwo opadającego zadzioru przypominającego brodę: może to być spowodowane ujemną ostrością (zbyt niską ostrością) lub niewystarczającym ciśnieniem gazu/zanieczyszczonym gazem, który uniemożliwia wydmuchanie stopu. Możesz spróbować precyzyjnie wyregulować ostrość w górę i sprawdzić parametry gazu.

2. Kalibracja i testowanie ostrości:

• Użyj przyrządu do ustawiania ostrości, aby dokładnie określić położenie zerowego punktu ostrości.
• W oprogramowaniu do regulacji parametrów cięcia, regulacja wartości ± jest zazwyczaj przeprowadzana na podstawie punktu 0. Wykonaj 1 serię testów ostrości (np. od +1 do -3 w krokach co 0,5), wytnij ten sam kształt, a następnie sprawdź, która pozycja zapewnia najpłynniejsze cięcie i najmniej zadziorów. Ta pozycja zapewnia najlepszą ostrość dla aktualnie używanych materiałów, grubości i sprzętu.

Oinne kluczowe czynniki wpływające na usterki (które należy uwzględnić podczas koordynacji)

Koncentracja nie jest jedynym czynnikiem i należy ją optymalizować w powiązaniu z innymi parametrami procesu:

Gaz pomocniczy:

Ciśnienie:Niedostateczne ciśnienie nie pozwala na skuteczne usunięcie żużla; zbyt wysokie ciśnienie może powodować turbulencje, które wpływają na stabilność.

Czystość:Szczególnie podczas cięcia stali nierdzewnej ważne jest stosowanie azotu o wysokiej czystości (99,99% lub wyższej). Pozostały tlen będzie tworzył utleniony żużel i pogłębiał zadziory.

Prędkość cięcia:Prędkość jest zbyt duża, energia włożona jest niewystarczająca, a materiał nie jest całkowicie przecięty, co powoduje powstawanie zadziorów na dnie; prędkość jest zbyt mała, co może powodować nadmierną ablację, niedokładne cięcia i zadziory.

Moc lasera:moc i prędkość pasujące do siebie. Moc jest zbyt niska, aby przebić się przez to.

Dysza:Otwór, wysokość i koncentryczność dyszy bezpośrednio wpływają na przepływ powietrza. Brak koncentryczności jest częstą przyczyną nierównej jakości cięcia i powstawania zadziorów.

Materiał sam w sobie:skład materiału oraz stan powierzchni (np. czy występuje rdza, olej) również mają wpływ.

Pozycja ostrości jest podstawowym parametrem regulacji służącym do kontrolowania zadziorów powstających podczas cięcia laserowego.Idealna pozycja ogniska zapewnia pionowe, gładkie cięcie i pozwala gazowi wspomagającemu na efektywne odprowadzanie stopionego materiału. W przypadku wystąpienia problemu z zadziorami, należy najpierw systematycznie przeprowadzić test ogniskowania, aby znaleźć najlepszą ostrość, a następnie skoordynować regulację innych parametrów, takich jak gaz i prędkość, aby uzyskać idealny efekt cięcia bez zadziorów.