Зв'язок між фокусом лазерного різання та задирками

Фокусне положення в лазерному різанні має прямий та детермінований зв'язок з утворенням задирок.Коротше кажучи, фокусне положення безпосередньо впливає на розподіл енергії променя в матеріалі, тим самим визначаючи якість різу, ефективність виштовхування розплавленого матеріалу та утворення задирок зрештою.Детальніше про ці зв'язки наведено нижче.

Основний принцип: Як фокусне положення впливає на процес різання

Принцип лазерного різання полягає в опроміненні заготовки лазерним променем високої щільності енергії, що призводить до її швидкого плавлення або випаровування.辅助Газ (наприклад, кисень або азот) видуває розплавлений матеріал, утворюючи розріз.

Фокус: Точка, де енергія лазерного променя найбільш концентрована, а розмір його плями найменший.

Положення фокуса: стосується розташування фокальної точки відносно поверхні заготовки. Воно поділяється на три випадки:

1. Позитивна дефокусування: фокусна точка розташована над поверхнею заготовки.

2. Негативний розфокус: фокусна точка розташована нижче поверхні заготовки.

3. Нульова дефокусованість: фокусна точка знаходиться точно на поверхні заготовки.

Специфічний зв'язок між положенням фокуса та задиркою

Природа задирки полягає в тому, що залишковий розплав, який не був повністю видалений, знову твердне внизу різу. Положення фокуса впливає на задирку головним чином через форму різу та силу потоку повітря.

1. не у фокусі (фокус на заготовці)

• Розподіл енергії: Після того, як промінь входить у матеріал, він розходиться, а густина енергії поступово зменшується зверху вниз. Енергія найсильніша на верхній поверхні та найслабша на нижній.
• Форма розрізу: легко сформувати V-подібний розріз з широким верхнім і вузьким нижнім.

Вплив на задирки:

• Через недостатню енергію внизу, нижня частина матеріалу не може бути повністю розплавлена ​​або газифікована.
• Швидкість потоку допоміжного газу прискорюється у вузькому дні, але сила видування може бути недостатньою для повного видалення та видування в'язкого розплаву.

Результати: На нижній поверхні легко утворюється велика кількість стійких задирок. Це одна з найпоширеніших причин їх появи.

2. Негативний розфокус (фокусування нижче заготовки)

• Розподіл енергії; промінь сходиться всередині матеріалу, а щільність енергії досягає найвищого значення в середній або нижній частині матеріалу.
• Форма розрізу: легко сформувати барабаноподібний розріз талії з вузькими верхніми та нижніми та широкими середніми.

Вплив на задирки:

• Перевага полягає в тому, що нижньої енергії недостатньо, і матеріал можна розплавити ретельніше.
• Однак середина розрізу є найширшою, що може призвести до поширення повітряного потоку тут і послаблення сили видуву при досягненні дна.
• Якщо параметри не підібрані належним чином, розплав може все ще прилипати до дна через нечистий ряд.

Результати: Порівняно з позитивним розфокусуванням, стан задирок буде покращений, але невелика кількість м'яких задирок все ще може утворюватися. Для різання товстих пластин іноді використовується негативне розфокусування, щоб забезпечити наскрізне прорізання дна.

3. Нульова дефокусування або найкращий фокус (фокус на поверхні заготовки або певній глибині)

• Розподіл енергії: Найбільш концентрована область енергії розташована на поверхні заготовки, що найкраще підходить для різання тонких пластин. Для товстих пластин зазвичай потрібне положення «найкращого фокуса», тобто фокус заглиблюється на певну глибину всередині матеріалу (наприклад, 1/3 товщини пластини), щоб збалансувати верхню та нижню енергію.
• Форма розрізу: найідеальніший вертикальний, паралельний розріз.

Вплив на задирки:

• Розподіл енергії по всій площі розрізу є відносно рівномірним, і матеріал може безперервно та стабільно плавитися.
• Паралельні розрізи забезпечують плавний прохід для допоміжного газу, який може нести достатню кінетичну енергію для плавного вивантаження розплаву знизу.

Результат: Це найкращий стан для отримання відсутності задирок або з дуже малою кількістю надрізів від задирок. Розплав видувався «чисто» без залишків.

Короткий виклад та аналогія

Ви можете зрозуміти це так:

• Нечітко: як «тупе долото», зверху дуже тверде, але знизу розточується, може лише «стертися» з матеріалу, залишаючи шорсткість.
• Негативний розфокус: як і «вибух» всередині матеріалу, хоча він може вибухнути, вихід може бути неохайним і витягне деякі уламки.
• Найкращий фокус: Як «гострий скальпель», акуратно зрізаний зверху вниз, чистий та акуратний.

Практичний посібник: Як налаштувати фокус на основі збоїв

Під час фактичної експлуатації, якщо виявлено задирки, слід виконати такі дії для перевірки та регулювання:

1. Зверніть увагу на форму задирки:

• На дні багато твердих, зернистих задирок: ймовірно, дно не прорізане через розфокусування (занадто високий фокус) або недостатню потужність/занадто високу швидкість. Фокус слід зменшити.
• На дні є невелика кількість м’якого, легко відпадаючого задирки, схожого на бороду: це може бути негативна дефокусування (занадто низький фокус) або недостатній тиск газу/забруднений газ, через що розплав не видувається. Можна спробувати точно налаштувати фокус у бік збільшення та перевірити параметри газу.

2. Калібрування та тестування фокуса:

• Використовуйте фокусувальний інструмент, щоб точно визначити нульове положення фокуса.
• У програмному забезпеченні параметрів різання регулювання значення ± зазвичай виконується на основі нульової точки. Виконайте 1 серій тестів фокусування (наприклад, від +1 до -3 з кроком 0,5), виріжте ту саму фігуру, а потім перевірте, яке положення має найгладший різ і найменше задирок. Це положення є найкращим фокусуванням для поточних матеріалів, товщини та обладнання.

Oінші ключові фактори, що впливають на збої (які слід враховувати узгоджено)

Фокусування не є єдиним фактором і має бути оптимізовано разом з іншими параметрами процесу:

Допоміжний газ:

Тиск:Недостатній тиск не може ефективно здути шлак; занадто високий тиск може спричинити турбулентність, що вплине на стійкість.

Чистота:Особливо під час різання нержавіючої сталі важливо використовувати високочистий азот (99,99% або більше). Залишковий кисень утворюватиме окислений шлак і посилюватиме задирки.

Швидкість різання:Швидкість занадто висока, підведена енергія недостатня, і матеріал не повністю прорізається, що призводить до утворення нижніх задирок; швидкість занадто низька, що також може призвести до надмірної абляції, грубих розрізів та задирок.

Потужність лазера:потужність та швидкість повинні відповідати один одному. Потужність занадто низька, щоб прорізати.

Насадка:Отвір, висота та концентричність сопла безпосередньо впливають на стан повітряного потоку. Неконцентричність є поширеною причиною нерівномірної якості різу та задирок.

Сам матеріал:склад матеріалу, стан поверхні (наприклад, наявність іржі, олії) також мають вплив.

Положення фокуса є основним параметром регулювання для контролю задирок під час лазерного різання.Ідеальне фокусне положення створює вертикальний, гладкий різ і дозволяє допоміжному газу ефективно виводити розплав. Якщо ви зіткнулися з проблемою задирок, спочатку слід систематично провести тест фокусування, щоб знайти найкращий фокус, а потім скоординувати налаштування інших параметрів, таких як газ і швидкість, щоб отримати ідеальний ефект різання без задирок.