Razmerje med laserskim rezalnim fokusom in ostrimi robovi

Osrednji položaj pri laserskem rezanju je neposredno in deterministično povezan z nastankom srhov.Skratka, goriščni položaj neposredno vpliva na porazdelitev energije žarka znotraj materiala, s čimer določa kakovost reza, učinkovitost izmeta staljenega materiala in ali se na koncu tvorijo ostružki.Razmerja so podrobno opisana spodaj.

Osnovno načelo: Kako goriščni položaj vpliva na proces rezanja

Načelo laserskega rezanja je obsevanje obdelovanca z laserskim žarkom visoke gostote energije, zaradi česar se ta hitro stopi ali upari, medtem ko ...辅助Plin (kot je kisik ali dušik) odpihne staljeni material in tvori rez.

Fokus: Točka, kjer je energija laserskega žarka najbolj koncentrirana in je velikost njegove pike najmanjša.

Položaj gorišča: nanaša se na položaj goriščne točke glede na površino obdelovanca. Razdeljen je na tri primere:

1. Pozitivna defokusacija: Gorišče se nahaja nad površino obdelovanca.

2. Negativna defokusacija: Gorišče se nahaja pod površino obdelovanca.

3. Ničelna defokusacija: Osrednja točka je natančno na površini obdelovanca.

Specifična povezava med položajem ostrenja in hrupom

Narava ostružka je taka, da se preostala talina, ki ni bila popolnoma odpihnjena, ponovno strdi na dnu reza. Položaj fokusa vpliva na ostružek predvsem z obliko reza in silo pretoka zraka.

1. ni v fokusu (osredotočenost na obdelovanec)

• Porazdelitev energije: Ko žarek vstopi v material, se razprši, gostota energije pa se postopoma zmanjšuje od zgoraj navzdol. Energija je najmočnejša na zgornji površini in najšibkejša na spodnji površini.
• Oblika reza: enostavno oblikovanje reza v obliki črke V s širokim zgornjim in ozkim spodnjim delom.

Vpliv na brušenje:

• Zaradi nezadostne energije na dnu se spodnji del materiala ne more popolnoma staliti ali uplinjati.
• Pretok pomožnega plina se na ozkem dnu pospeši, vendar sila pihanja morda ne bo zadostovala za popolno odstranitev in odpihovanje viskozne taline.

Rezultati: Na spodnji površini je enostavno ustvariti veliko število trdovratnih robov. To je eden najpogostejših vzrokov za nastanek robov.

2. Negativno defokusiranje (fokus pod obdelovancem)

• Porazdelitev energije; žarek se zbliža znotraj materiala, gostota energije pa doseže najvišjo vrednost v srednjem ali spodnjem delu materiala.
• Oblika reza: enostavno oblikovanje bobnastega reza v pasu z ozkim zgornjim in spodnjim delom ter širokim srednjim delom.

Vpliv na brušenje:

• Prednost je, da je spodnja energija nezadostna in se material lahko temeljiteje stopi.
• Vendar je sredina zareza najširša, kar lahko povzroči, da se pretok zraka tukaj razširi in oslabi silo pihanja, ko doseže dno.
• Če parametri niso pravilno usklajeni, se lahko talina zaradi nečiste vrste še vedno oprime dna.

Rezultati: V primerjavi s pozitivno defokusacijo se stanje ostružkov izboljša, vendar se lahko še vedno pojavi majhna količina mehkih ostružkov. Pri rezanju debelih plošč se včasih uporablja negativna defokusacija, da se zagotovi, da se spodnji del prereže.

3. Ničelna defokusacija ali najboljši fokus (fokus na površino obdelovanca ali določeno globino)

• Porazdelitev energije: Najbolj koncentrirano območje energije se nahaja na površini obdelovanca, kar je najboljše za rezanje tankih plošč. Za debele plošče je običajno potreben položaj "najboljšega fokusa", kar pomeni, da fokus sega globoko v določeno globino materiala (na primer 1/3 debeline plošče), da se uravnoteži zgornja in spodnja energija.
• Oblika reza: najbolj idealen navpičen, vzporeden rez.

Vpliv na brušenje:

• Porazdelitev energije po celotnem območju reza je relativno enakomerna, material pa se lahko neprekinjeno in stabilno tali.
• Vzporedni rezi zagotavljajo nemoten prehod pomožnega plina, ki lahko nosi dovolj kinetične energije za nemoten izpust taline z dna.

Rezultat: To je najboljše stanje za doseganje popolnega izsuševanja ali zelo majhnega števila zarez zaradi izsuševanja. Talina je bila odpihnjena "čisto" brez ostankov.

Povzetek in analogija

Lahko to razumete takole:

• Ni v fokusu: kot "topo dleto", na vrhu je zelo trdo, na dnu pa je dolgočasno, lahko le "odtrga" material in pusti hrapav rezultat.
• Negativna defokusacija: Kot pri "razstreljevanju" znotraj materiala, čeprav lahko eksplodira, izhod morda ne bo čist in bo prinesel nekaj ostankov.
• Najboljši fokus: Kot "oster skalpel", lepo odrezan od zgoraj navzdol, čist in urejen.

Praktični vodnik: Kako prilagoditi ostrenje na podlagi napak

Če se med dejanskim delovanjem odkrijejo zarobki, je treba za preverjanje in prilagajanje upoštevati naslednje korake:

1. Opazujte obliko bruha:

• Na dnu je veliko trdih, zrnatih zarez: verjetno je, da dno ni prerezano, ker ni izostreno (previsoka ostrina) ali nezadostna moč/prevelika hitrost. Ostrino je treba prilagoditi navzdol.
• Na dnu je majhna količina mehke, bradaste zareze, ki zlahka odpade: gre lahko za negativno defokusiranje (prenizko ostrenje) ali nezadosten tlak plina/nečist plin, zaradi česar talina ne izpihne ven. Lahko poskusite z natančnejšo nastavitvijo fokusa navzgor in preverite parametre plina.

2. Kalibracija in testiranje ostrenja:

• Za natančno določitev ničelnega položaja ostrenja uporabite instrument za določanje fokusa.
• V programski opremi za parametre rezanja se prilagoditev vrednosti ± običajno izvede na podlagi točke 0. Izvedite 1 niz testov ostrenja (npr. od +1 do -3 v korakih po 0,5), izrežite isto figuro in nato opazujte, kateri položaj ima najgladek rez in najmanj zarobkov. Ta položaj je najboljši za ostrenje trenutnih materialov, debelin in opreme.

ODrugi ključni dejavniki, ki vplivajo na napake (ki jih je treba upoštevati usklajeno)

Osredotočenost ni edini dejavnik in jo je treba optimizirati skupaj z drugimi procesnimi parametri:

Pomožni plin:

Tlak:Nezadosten tlak ne more učinkovito odpihniti žlindre; previsok tlak lahko povzroči turbulenco, kar bo vplivalo na stabilnost.

Čistost:Še posebej pri rezanju nerjavečega jekla je pomembno uporabljati dušik visoke čistosti (99,99 % ali več). Preostali kisik bo tvoril oksidirano žlindro in poslabšal ostružke.

Hitrost rezanja:Hitrost je previsoka, vhodna energija je nezadosten in material ni popolnoma prerezan, kar povzroča nastanek spodnjih zarez; hitrost je prenizka, kar lahko povzroči prekomerno ablacijo, grobe reze in zareze.

Moč laserja:moč in hitrost se ujemata. Moč je prenizka za rezanje.

Šoba:Odprtina, višina in koncentričnost šobe neposredno vplivajo na stanje pretoka zraka. Nekoncentričnost je pogost vzrok za neenakomerno kakovost reza in ostružke.

Sam material:Vpliv ima tudi sestava materiala in stanje površine (na primer prisotnost rje, olja).

Položaj fokusa je glavni parameter nastavitve za nadzor laserskega rezanja.Idealen položaj gorišča ustvari navpičen, gladek rez in omogoča pomožnemu plinu, da učinkovito odvaja talino. Ko naletite na težavo z ostrenjem, morate najprej sistematično izvesti preizkus ostrenja, da najdete najboljše ostrenje, nato pa uskladiti prilagoditev drugih parametrov, kot sta plin in hitrost, da dosežete popoln učinek rezanja brez ostrih robov.