Sambandet mellan laserskärningsfokus och grader

Fokuspositionen vid laserskärning har ett direkt och deterministiskt samband med gradbildning.Kort sagt påverkar fokuspositionen direkt strålens energifördelning i materialet, och bestämmer därmed skärsnittets kvalitet, effektiviteten i utdrivningen av smält material och huruvida grader slutligen bildas.Relationerna beskrivs nedan.

Grundprincip: Hur fokuspositionen påverkar skärprocessen

Principen för laserskärning är att bestråla arbetsstycket med en laserstråle med hög energitäthet, vilket får det att snabbt smälta eller förångas, medan en辅助gas (såsom syre eller kväve) blåser bort det smälta materialet och bildar snittet.

Fokus: Den punkt där laserstrålens energi är mest koncentrerad och dess fläckstorlek är minst.

Fokusposition: hänvisar till fokuspunktens placering i förhållande till arbetsstyckets yta. Den är indelad i tre fall:

1. Positiv defokusering: Fokuspunkten är placerad ovanför arbetsstyckets yta.

2. Negativ oskärpa: Fokuspunkten är placerad under arbetsstyckets yta.

3. Noll defokusering: Fokuspunkten är exakt på arbetsstyckets yta.

Specifikt samband mellan fokusposition och burr

Gradens natur är att den kvarvarande smältan, som inte har blåsts bort helt, åter stelnar i botten av snittet. Fokuspositionen påverkar graden främst genom att påverka snittformen och luftflödeskraften.

1. är oskarp (fokus på arbetsstycket)

• Energifördelning: Efter att strålen har trängt in i materialet divergerar den, och energitätheten minskar gradvis från topp till botten. Energin är starkast på den övre ytan och svagast på den nedre ytan.
• Snittform: lätt att forma ett V-format snitt med en bred övre del och en smal nedre del.

Effekt på grader:

• På grund av otillräcklig energi i botten kan materialets botten inte smältas eller förgasas helt.
• Hjälpgasens flödeshastighet accelereras vid den smala botten, men blåskraften kanske inte är tillräcklig för att helt avskala och blåsa bort den viskösa smältan.

Resultat: Det är lätt att få ett stort antal envisa grader på undersidan. Detta är en av de vanligaste orsakerna till grader.

2. Negativ oskärpa (fokus under arbetsstycket)

• Energifördelning; strålen konvergerar inuti materialet, och energitätheten når som högst i mitten eller nedre delen av materialet.
• Snittform: lätt att forma ett midjetrumformat snitt med smala övre och nedre och breda mitten.

Effekt på grader:

• Fördelen är att bottenenergin är otillräcklig och materialet kan smältas mer noggrant.
• Mitten av snittet är dock bredast, vilket kan göra att luftflödet sprider sig här och försvagar blåskraften när botten når.
• Om parametrarna inte stämmer överens kan smältan fortfarande fastna i botten på grund av den smutsiga raden.

Resultat: Jämfört med positiv defokusering förbättras gradförhållandena, men en liten mängd mjuk grad kan fortfarande produceras. För skärning av tjockplåt används ibland negativ defokusering för att säkerställa att botten skärs igenom.

3. Noll defokusering eller bästa fokus (fokusera på arbetsstyckets yta eller ett specifikt djup)

• Energifördelning: Det mest koncentrerade energiområdet finns på arbetsstyckets yta, vilket är bäst för skärning av tunna plattor. För tjocka plattor krävs vanligtvis ett "bästa fokus"-läge, det vill säga att fokus går djupt in i ett visst djup 1 inuti materialet (till exempel 1/3 av plattans tjocklek) för att balansera den övre och nedre energin.
• Snittform: det mest ideala vertikala, parallella snittet.

Effekt på grader:

• Energifördelningen i hela snittområdet är relativt jämn, och materialet kan smältas kontinuerligt och stabilt.
• De parallella snitten ger en jämn passage för hjälpgasen, som kan bära tillräckligt med kinetisk energi för att smidigt avleda smältan från botten.

Resultat: Detta är det bästa tillståndet för att få ingen grad eller väldigt få gradsnitt. Smältan blåstes bort "rent" utan rester.

Sammanfattning och analogi

Du kan förstå det så här:

• Är oskarp: som en "trubb mejsel" är toppen väldigt hård, men nedtill är den tråkig, kan bara "gnugga" bort materialet och lämna en ojämnhet.
• Negativ defokusering: Som att ”spränga” inuti materialet, även om det kan explodera, kan utgången vara oren och dra ut en del skräp.
• Bästa fokus: Som en "skarp skalpell", prydligt skuren uppifrån och ner, ren och prydlig.

Övningsguide: Hur man justerar fokus baserat på buggar

Om grader upptäcks under faktisk drift bör följande steg följas för att kontrollera och justera:

1. Observera formen på skalet:

• Det finns många hårda, gryniga grader på botten: det är troligt att botten inte skärs igenom på grund av att den är oskarp (fokus är för hög) eller otillräcklig kraft/för hög hastighet. Fokus bör justeras nedåt.
• Det finns en liten mängd mjuk, lättfälld skäggliknande korn längst ner: det kan vara negativ defokusering (fokus är för lågt) eller otillräckligt gastryck/oren gas som gör att smältan inte blåses ut. Du kan försöka finjustera fokus uppåt och kontrollera gasparametrarna.

2. Fokuskalibrering och testning:

• Använd ett fokuspekinstrument för att exakt bestämma nollfokuspositionen.
• I skärparameterprogramvaran utförs justeringen av ±-värdet vanligtvis baserat på 0-punkten. Gör 1 uppsättning fokustester (t.ex. från +1 till -3 i 0,5 steg), skär samma figur och observera sedan vilken position som har det jämnaste snittet och minst grad. Denna position är den bästa fokusen för aktuella material, tjocklekar och utrustning.

Oandra viktiga faktorer som påverkar störningar (att beaktas vid samordning)

Fokus är inte den enda faktorn och måste optimeras i samband med andra processparametrar:

Hjälpgas:

Tryck:Otillräckligt tryck kan inte effektivt blåsa bort slaggen; för högt tryck kan orsaka turbulens, vilket påverkar stabiliteten.

Renhet:Speciellt vid skärning av rostfritt stål är det viktigt att använda kväve med hög renhet (99,99 % eller mer). Resterande syre kommer att bilda oxiderad slagg och förvärra grader.

Skärhastighet:Hastigheten är för hög, energiinmatningen är otillräcklig och materialet skärs inte igenom helt, vilket bildar bottengrader; hastigheten är för låg, vilket kan orsaka överdriven ablation, grova skärskador och grader.

Laserkraft:effekt och hastighet som matchar. Effekten är för låg för att kunna brytas igenom.

Munstycke:Munstyckets öppning, höjd och koncentricitet påverkar direkt luftflödet. Icke-koncentricitet är en vanlig orsak till ojämn skärkvalitet och grader.

Själva materialet:materialets sammansättning och ytans tillstånd (t.ex. om det finns rost eller olja) har också en inverkan.

Fokusposition är den primära justeringsparametern för att kontrollera laserskärningsgrad.Den ideala fokuspositionen skapar ett vertikalt, jämnt snitt och gör att hjälpgasen effektivt kan avleda smältan. När du stöter på ett gradproblem bör du först systematiskt utföra ett fokustest för att hitta bästa fokus och sedan koordinera för att justera andra parametrar som gas och hastighet för att få en perfekt gradfri skäreffekt.