Lazer Kesiminde Odaklanma ve Çapak Oluşumu Arasındaki İlişki

Lazer kesiminde odak noktasının konumu, çapak oluşumuyla doğrudan ve belirleyici bir ilişkiye sahiptir.Özetle, odak noktası, ışın demetinin malzeme içindeki enerji dağılımını doğrudan etkiler ve bu da kesim kalitesini, erimiş malzemenin dışarı atılma verimliliğini ve nihayetinde çapak oluşup oluşmayacağını belirler.İlişkiler aşağıda detaylı olarak açıklanmıştır.

Temel Prensip: Odak noktasının kesme işlemine etkisi

Lazer kesim prensibi, iş parçasını yüksek enerji yoğunluklu bir lazer ışınıyla ışınlayarak, parçanın hızla erimesine veya buharlaşmasına neden olmaktır.辅助Gaz (oksijen veya azot gibi) erimiş malzemeyi uzaklaştırarak kesik oluşturur.

Odak noktası: Lazer ışınının enerjisinin en yoğun olduğu ve ışın demetinin boyutunun en küçük olduğu nokta.

Odak konumu: Odak noktasının iş parçası yüzeyine göre konumunu ifade eder. Üç farklı durumda ele alınır:

1. Pozitif odak dışı bırakma: Odak noktası iş parçasının yüzeyinin üzerinde bulunur.

2. Negatif odaklama: Odak noktası iş parçasının yüzeyinin altında bulunur.

3. Sıfır odaklama hatası: Odak noktası tam olarak iş parçası yüzeyindedir.

Odak konumu ve çapak arasındaki özel ilişki

Çapak oluşumunun doğası gereği, tamamen uzaklaştırılmamış olan artık eriyik, kesimin dibinde yeniden katılaşır. Odak noktası konumu, çapağı esas olarak kesim şeklini ve hava akış kuvvetini etkileyerek belirler.

1. Odak dışı (iş parçasına odaklanın)

• Enerji dağılımı: Işın malzemeye girdikten sonra dağılır ve enerji yoğunluğu yukarıdan aşağıya doğru kademeli olarak azalır. Enerji üst yüzeyde en güçlü, alt yüzeyde ise en zayıftır.
• Kesik şekli: Üst kısmı geniş, alt kısmı dar olan V şeklinde bir kesik oluşturmak kolaydır.

Çapaklanma üzerindeki etkisi:

• Alt kısımdaki enerji yetersizliği nedeniyle malzemenin alt kısmı tamamen eritilemez veya gaz haline getirilemez.
• Yardımcı gazın akış hızı dar tabanda hızlanır, ancak üfleme kuvveti viskoz eriyiği tamamen ayırıp uzaklaştırmak için yeterli olmayabilir.

Sonuç: Alt yüzeyde çok sayıda inatçı çapak oluşması kolaydır. Bu, çapak oluşumunun en yaygın nedenlerinden biridir.

2. Negatif odak dışı bırakma (iş parçasının altında odaklama)

• Enerji dağılımı; ışın malzemenin içinde birleşir ve enerji yoğunluğu malzemenin orta veya alt kısmında en yüksek seviyeye ulaşır.
• Kesik şekli: Üst ve alt kısımları dar, ortası geniş, bel hizasında davul şeklinde bir kesik oluşturmak kolaydır.

Çapaklanma üzerindeki etkisi:

• Avantajı, alt kısımdaki enerjinin yetersiz olması ve malzemenin daha iyice eritilebilmesidir.
• Ancak, kesiğin ortası en geniş yerdir; bu da hava akışının burada yayılmasına ve dibe ulaştığında üfleme kuvvetinin zayıflamasına neden olabilir.
• Parametreler doğru şekilde eşleştirilmezse, temiz olmayan sıra nedeniyle eriyik yine de dibe yapışabilir.

Sonuçlar: Pozitif odak dışı bırakmaya kıyasla, çapak durumu iyileşir, ancak yine de az miktarda yumuşak çapak oluşabilir. Kalın plaka kesiminde, alt kısmın tamamen kesilmesini sağlamak için bazen negatif odak dışı bırakma kullanılır.

3. Sıfır odaklama veya en iyi odaklama (iş parçasının yüzeyine veya belirli bir derinliğe odaklanma)

• Enerji dağılımı: Enerjinin en yoğun olduğu alan, iş parçasının yüzeyinde bulunur; bu da ince levha kesimi için en uygunudur. Kalın levhalar için genellikle "en iyi odak" pozisyonu gereklidir; yani, üst ve alt enerjiyi dengelemek için odak, malzemenin içine belirli bir derinliğe (örneğin, levhanın kalınlığının 1/3'ü) iner.
• Kesik şekli: En ideal dikey, paralel kesik.

Çapaklanma üzerindeki etkisi:

• Kesim bölgesindeki enerji dağılımı nispeten homojendir ve malzeme sürekli ve istikrarlı bir şekilde eritilebilir.
• Paralel kesimler, yardımcı gaz için düzgün bir geçiş sağlar; bu gaz, eriyiği alttan sorunsuz bir şekilde boşaltmak için yeterli kinetik enerji taşıyabilir.

Sonuç: Çapak oluşmaması veya çok az çapak oluşması için en iyi durum budur. Erimiş malzeme kalıntı bırakmadan "temiz bir şekilde" uzaklaştırıldı.

Özet ve Benzetme

Bunu şöyle anlayabilirsiniz:

• Odak dışı: tıpkı "kör bir keski" gibi, üst kısmı çok sert ama alt kısmı delik, sadece malzemeyi "sürtünerek" pürüzlü bir yüzey bırakıyor.
• Negatif odaklanma hatası: Malzemenin içinde "patlatma" yapmak gibi, patlama gerçekleşebilse de çıkış düzgün olmayabilir ve bazı parçalar dışarı çıkabilir.
• En iyi odak noktası: Tıpkı "keskin bir neşter" gibi, yukarıdan aşağıya düzgünce kesilmiş, temiz ve düzenli.

Uygulama Kılavuzu: Hatalara Göre Odak Noktasını Nasıl Ayarlayabilirsiniz?

Gerçek kullanım sırasında çapaklara rastlanırsa, kontrol ve ayarlama için aşağıdaki adımlar izlenmelidir:

1. Çapak şeklini inceleyin:

• Alt kısımda çok sayıda sert, tanecikli çapak var: Muhtemelen odaklama hatası (odaklama çok yüksek) veya yetersiz güç/çok hızlı hız nedeniyle alt kısım kesilmemiş. Odaklama aşağı doğru ayarlanmalıdır.
• Alt kısımda az miktarda, yumuşak, kolayca dökülen sakal benzeri bir çapak var: Bu, negatif odaklama hatası (odaklama çok düşük) veya yetersiz gaz basıncı/saf olmayan gaz nedeniyle eriyiğin dışarı üflenmemesinden kaynaklanıyor olabilir. Odaklamayı yukarı doğru ince ayar yapmayı ve gaz parametrelerini kontrol etmeyi deneyebilirsiniz.

2. Odak kalibrasyonu ve test etme:

• Netleme noktası belirleme aleti kullanarak netleme noktasının sıfır konumunu doğru bir şekilde belirleyin.
• Kesme parametre yazılımında, ± değerinin ayarlanması genellikle 0 noktası esas alınarak yapılır. 1 set odak testi yapın (örneğin, +1'den -3'e 0,5'lik adımlarla), aynı parçayı kesin ve ardından hangi konumun en düzgün kesimi ve en az çapak oluşumunu sağladığını gözlemleyin. Bu konum, mevcut malzemeler, kalınlıklar ve ekipman için en iyi odak noktasıdır.

OArızaları etkileyen diğer önemli faktörler (koordinasyon içinde ele alınacaktır)

Odaklanma tek faktör değildir ve diğer süreç parametreleriyle birlikte optimize edilmelidir:

Yardımcı gaz:

Basınç:Yetersiz basınç cürufu etkili bir şekilde uzaklaştıramaz; çok yüksek basınç ise türbülansa neden olarak istikrarı etkileyebilir.

Saflık:Özellikle paslanmaz çelik kesiminde, yüksek saflıkta azot (%99,99 veya daha fazla) kullanmak önemlidir. Kalan oksijen, oksitlenmiş cüruf oluşturacak ve çapak oluşumunu daha da kötüleştirecektir.

Kesme hızı:Hız çok yüksekse, enerji girişi yetersizdir ve malzeme tamamen kesilmez, alt kısımda çapaklar oluşur; hız çok düşükse, aşırı aşınma, pürüzlü kesimler ve çapaklar da oluşabilir.

Lazer gücü:Güç ve hız birbirine uyumlu. Ancak güç, engelleri aşmak için çok düşük.

Meme ucu:Meme açıklığı, yüksekliği ve eşmerkezliliği, hava akış durumunu doğrudan etkiler. Eşmerkezli olmama, düzensiz kesim kalitesinin ve çapak oluşumunun yaygın bir nedenidir.

Malzemenin kendisi:Malzemenin bileşimi ve yüzey durumu (pas veya yağ olup olmaması gibi) da etkilidir.

Lazer kesiminde çapak oluşumunu kontrol etmek için en önemli ayar parametresi odak konumudur.İdeal odak konumu, dikey ve düzgün bir kesim oluşturur ve yardımcı gazın erimiş malzemeyi verimli bir şekilde boşaltmasına olanak tanır. Çapak sorunuyla karşılaştığınızda, öncelikle en iyi odak noktasını bulmak için sistematik bir odak testi yapmalı ve ardından mükemmel, çapaksız bir kesim etkisi elde etmek için gaz ve hız gibi diğer parametreleri koordineli bir şekilde ayarlamalısınız.