Mối quan hệ giữa tiêu điểm cắt laser và bavia

Vị trí tiêu điểm trong quá trình cắt laser có mối quan hệ trực tiếp và mang tính quyết định với sự hình thành bavia.Tóm lại, vị trí tiêu điểm ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố năng lượng của chùm tia bên trong vật liệu, từ đó quyết định chất lượng vết cắt, hiệu quả đẩy vật liệu nóng chảy ra ngoài và liệu có hình thành gờ hay không.Các mối quan hệ được mô tả chi tiết bên dưới.

Nguyên tắc cơ bản: Vị trí tiêu điểm ảnh hưởng đến quá trình cắt như thế nào

Nguyên lý của cắt laser là chiếu chùm tia laser có mật độ năng lượng cao vào phôi, khiến nó nhanh chóng tan chảy hoặc bốc hơi, trong khi đó...辅助Khí (như oxy hoặc nitơ) thổi bay vật liệu nóng chảy để tạo thành vết cắt.

Tiêu điểm: Điểm mà năng lượng của chùm tia laser tập trung nhất và kích thước điểm sáng nhỏ nhất.

Vị trí tiêu điểm: đề cập đến vị trí của điểm tiêu điểm so với bề mặt phôi. Nó được chia thành ba trường hợp:

1. Hiện tượng mất nét dương: Điểm lấy nét nằm phía trên bề mặt phôi.

2. Hiện tượng mất nét âm: Điểm lấy nét nằm bên dưới bề mặt vật gia công.

3. Không bị mất nét: Điểm lấy nét nằm chính xác trên bề mặt phôi.

Mối quan hệ cụ thể giữa vị trí lấy nét và độ nhám

Bản chất của bavia là do phần kim loại nóng chảy còn sót lại, chưa được thổi bay hoàn toàn, đông đặc lại ở đáy vết cắt. Vị trí lấy nét ảnh hưởng đến bavia chủ yếu bằng cách tác động đến hình dạng vết cắt và lực luồng khí.

1. bị mờ (tập trung vào chi tiết gia công)

• Phân bố năng lượng: Sau khi chùm tia đi vào vật liệu, nó phân kỳ và mật độ năng lượng giảm dần từ trên xuống dưới. Năng lượng mạnh nhất ở bề mặt trên và yếu nhất ở bề mặt dưới.
• Hình dạng vết rạch: dễ dàng tạo thành vết rạch hình chữ V với phần trên rộng và phần dưới hẹp.

Ảnh hưởng đến độ sắc bén của lưỡi dao:

• Do năng lượng ở đáy không đủ, phần đáy của vật liệu không thể tan chảy hoặc hóa khí hoàn toàn.
• Tốc độ dòng khí phụ trợ được tăng tốc ở đáy hẹp, nhưng lực thổi có thể không đủ để loại bỏ hoàn toàn và thổi bay chất nóng chảy nhớt.

Kết quả: Rất dễ tạo ra nhiều gờ cứng đầu trên bề mặt dưới. Đây là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra gờ.

2. Hiệu ứng làm mờ âm bản (lấy nét phía dưới vật cần gia công)

• Phân bố năng lượng; chùm tia hội tụ bên trong vật liệu, và mật độ năng lượng đạt mức cao nhất ở phần giữa hoặc phần dưới của vật liệu.
• Hình dạng đường rạch: dễ dàng tạo thành đường rạch hình trống ở eo, với phần trên và dưới hẹp và phần giữa rộng.

Ảnh hưởng đến độ sắc bén của lưỡi dao:

• Ưu điểm là năng lượng ở đáy không đủ và vật liệu có thể được nung chảy triệt để hơn.
• Tuy nhiên, phần giữa của vết rạch là rộng nhất, điều này có thể khiến luồng không khí lan rộng ra ở đây và làm suy yếu lực thổi khi đến đáy.
• Nếu các thông số không được khớp đúng cách, chất nóng chảy vẫn có thể bám vào đáy do hàng không sạch.

Kết quả: So với hiện tượng mất nét dương, tình trạng gờ sẽ được cải thiện, nhưng vẫn có thể tạo ra một lượng nhỏ gờ mềm. Đối với việc cắt tấm dày, hiện tượng mất nét âm đôi khi được sử dụng để đảm bảo cắt xuyên suốt mặt đáy.

3. Không bị mờ nhòe hoặc lấy nét tốt nhất (lấy nét vào bề mặt của vật gia công hoặc một độ sâu cụ thể)

• Phân bố năng lượng: Vùng năng lượng tập trung nhất nằm trên bề mặt phôi, đây là vị trí lý tưởng nhất cho việc cắt tấm mỏng. Đối với tấm dày, thường cần vị trí "tiêu điểm tối ưu", nghĩa là tiêu điểm đi sâu vào một độ sâu nhất định bên trong vật liệu (ví dụ: 1/3 độ dày của tấm) để cân bằng năng lượng ở phần trên và phần dưới.
• Hình dạng vết rạch: vết rạch dọc song song lý tưởng nhất.

Ảnh hưởng đến độ sắc bén của lưỡi dao:

• Sự phân bố năng lượng trong toàn bộ khu vực cắt tương đối đồng đều, và vật liệu có thể được nung chảy liên tục và ổn định.
• Các đường cắt song song tạo ra một đường dẫn trơn tru cho khí phụ trợ, có thể mang đủ động năng để đẩy chất nóng chảy ra khỏi đáy một cách trơn tru.

Kết quả: Đây là trạng thái tốt nhất để có được vết cắt không có gờ hoặc rất ít gờ. Phần kim loại nóng chảy đã được thổi bay "sạch sẽ" mà không để lại cặn.

Tóm tắt và so sánh

Bạn có thể hiểu nó như thế này:

• Nó bị mờ: giống như một "cái đục cùn", phần trên rất cứng, nhưng phần dưới lại rất cùn, chỉ có thể "mài" đi vật liệu, để lại bề mặt thô ráp.
• Hiệu ứng làm mờ âm bản: Giống như "nổ tung" bên trong vật liệu, mặc dù có thể gây nổ, nhưng đường thoát có thể không gọn gàng và sẽ mang theo một số mảnh vụn.
• Tiêu điểm tốt nhất: Giống như một "dao mổ sắc bén", được cắt gọn gàng từ trên xuống dưới, sạch sẽ và ngăn nắp.

Hướng dẫn thực hành: Cách điều chỉnh tiêu cự dựa trên các lỗi kỹ thuật

Trong quá trình vận hành thực tế, nếu phát hiện gờ sắc, cần thực hiện các bước sau để kiểm tra và điều chỉnh:

1. Quan sát hình dạng của gờ:

• Có rất nhiều mảnh vụn cứng, dạng hạt ở phía dưới: có khả năng phần đáy không được cắt xuyên suốt do bị mất nét (tiêu cự quá cao) hoặc công suất không đủ/tốc độ quá nhanh. Cần điều chỉnh tiêu cự xuống thấp hơn.
• Có một lượng nhỏ vụn nhựa mềm, dễ rơi ra ở phía dưới: đó có thể là do hiện tượng mất nét âm (tiêu cự quá thấp) hoặc áp suất khí không đủ/khí không tinh khiết khiến nhựa nóng chảy không được thổi ra ngoài. Bạn có thể thử điều chỉnh tiêu cự lên trên và kiểm tra các thông số khí.

2. Hiệu chỉnh và kiểm tra tiêu cự:

• Sử dụng dụng cụ định vị tiêu điểm để xác định chính xác vị trí tiêu điểm 0.
• Trong phần mềm điều chỉnh thông số cắt, việc điều chỉnh giá trị ± thường được thực hiện dựa trên điểm 0. Thực hiện 1 bộ thử nghiệm lấy nét (ví dụ: từ +1 đến -3 với bước tăng 0,5), cắt cùng một hình, sau đó quan sát vị trí nào cho đường cắt mịn nhất và ít bavia nhất. Vị trí này là điểm lấy nét tốt nhất cho vật liệu, độ dày và thiết bị hiện tại.

OCác yếu tố chính khác ảnh hưởng đến sự cố (cần được xem xét trong quá trình phối hợp)

Sự tập trung không phải là yếu tố duy nhất và cần được tối ưu hóa cùng với các thông số quy trình khác:

Khí phụ trợ:

Áp lực:Áp suất không đủ sẽ không thể thổi bay xỉ một cách hiệu quả; áp suất quá cao có thể gây ra hiện tượng nhiễu loạn, ảnh hưởng đến độ ổn định.

Độ tinh khiết:Đặc biệt khi cắt thép không gỉ, điều quan trọng là phải sử dụng khí nitơ có độ tinh khiết cao (99,99% trở lên). Lượng oxy dư sẽ tạo thành xỉ oxy hóa và làm trầm trọng thêm hiện tượng gờ cạnh.

Tốc độ cắt:Tốc độ quá nhanh, năng lượng đầu vào không đủ, và vật liệu không được cắt hoàn toàn, tạo thành các gờ ở đáy; tốc độ quá chậm, sự bào mòn quá mức, vết cắt thô ráp, và cũng có thể tạo ra các gờ.

Công suất laser:Công suất và tốc độ phải tương xứng. Công suất quá thấp để cắt xuyên qua.

Vòi phun:Đường kính, chiều cao và độ đồng tâm của vòi phun ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái luồng khí. Sự không đồng tâm là nguyên nhân phổ biến gây ra chất lượng cắt không đều và gờ cạnh.

Bản thân vật liệu:Thành phần của vật liệu, trạng thái bề mặt (chẳng hạn như có rỉ sét, dầu mỡ hay không) cũng có ảnh hưởng.

Vị trí lấy nét là thông số điều chỉnh chính để kiểm soát bavia khi cắt laser.Vị trí lấy nét lý tưởng tạo ra đường cắt thẳng đứng, mịn màng và cho phép khí hỗ trợ thoát phôi nóng chảy một cách hiệu quả. Khi gặp vấn đề về bavia, trước tiên bạn nên tiến hành kiểm tra lấy nét một cách có hệ thống để tìm ra điểm lấy nét tốt nhất, sau đó phối hợp điều chỉnh các thông số khác như khí và tốc độ để đạt được hiệu quả cắt hoàn hảo không có bavia.