Уплыў суадносін паміж факуснай адлегласцю і вышынёй сопла на эфект рэзання

У працэсах лазернага рэзання факусная адлегласць і вышыня сопла з'яўляюцца двума ўзаемазвязанымі асноўнымі тэхналагічнымі параметрамі. Яны непасрэдна ўплываюць на размеркаванне энергіі лазера, стабільнасць расплаўленага купалу, эфектыўнасць дапаможнага газу і канчатковую якасць рэзання. Правільнае ўзгодненне палажэння фокусу і вышыні сопла з'яўляецца асноўнай умовай забеспячэння стабільнасці рэзання і якасці рэзнай кромкі.

I. Асноўныя вызначэнні і функцыя факуснай адлегласці

Факальная даўжыня — гэта адлегласць паміж фокуснай лінзай і становішчам, у якім пасля праходжання праз аптычную сістэму пучок лазера ўтварае мінімальнае пляма. Пры рэзцы фокуснае становішча звычайна адносіцца да паверхні заготовак як нулявы кропка і можа падзяляцца на станоўчае, нулявое і адмоўнае фокусаванне.

Фокуснае становішча вызначае размеркаванне шчыльнасці энергіі лазера на паверхні матэрыялу ці ўнутры яго, што напрамую ўплывае на наступныя аспекты:

Здольнасць да пачатковага плавлення

Глыбіня і марфалогія расплаўленага возера

Шырыня разрэзу і кануснасць

Памер зоны тэрмічнага ўздзеяння

Перавышэнне адхілення фокуснага становішча можа прывесці да недастатковай або няроўнамернай шчыльнасці энергіі, што выклікае няпоўную рэзку, прыгаранне шлаку або шорсткасць паверхні рэзкі.

II. Асноўныя вызначэнне і функцыя вышыні сопла

Вышыня сопла адносіцца да вертыкальнай адлегласці паміж канцом сопла і паверхняй заготовкі і звычайна рэгулюецца ў рэальным часе сістэмай вышыннага чулівасці. Галоўная функцыя вышыні сопла заключаецца ў стане дапаможнага газавага струменя і ўстойлівасці патоку паветра ў зоне рэзання.

Падыходная вышыня сопла можа:

Забяспечыць стабільны, аксісіметрычны паток дапаможнага газу

Палепшыць эфектыўнасць выдалення разтопленага металу

Змяншыць застаю ўтварэння шлаку ўнутры разрэзу

Мінімізаваць уздзейнічанне брызг на аптычную сістэму

Калі вышыня сопла занадта вялікая, паток газу рассеяецца і здольнасць выдалення шлаку паніжаецца. Калі вышыня сопла занадта малая, гэта можа выклікаць здарванне сопла, наліпанне брызг і турбулентнасць патоку паветра.

III. Сувязь паміж фокуснай адлегласцю і вышынёй сопла

Фокусная адлегласць і вышыня сопла не з'яўляюцца незалежнымі параметрамі. У рэальных працэсах рэзання іх паміж сабой існуе выразная сувязь.

Уплыў змены становішча фокусу на аптычную вышыню сопла

Калі факальная пазіцыя зрушваецца ўніз (глыбейшая адмоўная фокусыроўка), расплаўлены купор пранікае далей у матэрыял. У гэтым выпадку вышыню сопла звычайна трэба адпаведна паменшыць, каб пасіліць непасрэдны эфект дапаможнага газу на расплавлены метал.

Уплыў змяненняў вышыні сопла на выкарыстанне фокальнай энергіі

Змяненні вышыні сопла ўплываюць на размеркаванне ціску газу, непрама змяняючы морфалогію расплавленага купора і вобласць узаемадзеяння лазера з матэрыялам, што ўплывае на эфектыўнае выкарыстанне фокальнай энергіі.

Уплыў падбору параметраў на стабільнасць рэзкі

Няправільны падбор фокуснай адлегласці і вышыні сопла можа лёгка выклікаць няўстойлівасць расплавленага купора падчас рэзкі, што можа праяўляцца ў выглядзе перыядычных паверхневых палос, прыгарання шлаку зверху або перарываў рэзкі.

IV. Характэрныя асаблівасці падбору параметраў пры розных умовах матэрыялаў
Рэзка тонкіх лістаў

Звычайна выкарыстоўваецца амаль нулявы ці слабкі дадатны фокус у суадносінах з невялікай вышынёй сопла, каб атрымаць вузкую рэзку і высокую хуткасць рэзання.

Рэзка сярэдніх і тоўстых пласцін

Звычайна выкарыстоўваецца рэзанне з адмоўным фокусам пры адносна паніжанай вышыні сопла для павелічэння глыбіні расплаўленага становішча і здольнасці дапаможнага газу да выдалення шлаку.

Рэзка матэрыялаў з высокай адлюстравальнай здольнасцю

Патрабуецца дакладны кантроль становішча фокусу пры захаванні сталай вышыні сопла, каб прадухіліць хвалюванні энергіі і знізіць рызыку зваротнага адлюстравання.

V. Распаўсюджаныя дэфекты рэзання і сувязь з параметрамі

Няпоўнае рэзанне: становішча фокусу занадта высокае ці вышыня сопла надта вялікая

Прыліпанне шлаку ў ніжняй частцы: недастатковы адмоўны фокус ці надта вялікая вышыня сопла

Занадта вялікая шырыня рэзкі: надмерна дадатны фокус ці надта нізкая вышыня сопла

Грубая паверхня рэзу: няправільнае спалучэнне фокуснай адлегласці і вышыні сопла, што прыводзіць да несталяй узаемадзеяння патоку газу і расплаўленага становішча

VI. Рэкамендацыі па аптымізацыі працэсу

Рэгуляванне фокуснай адлегласці павінна асноўвацца перш за ўсё на таўшчыні матэрыялу

Вышыня сопла павінна быць як мага бліжэй да заготовак пры забеспячэнні бяспекі працы

Падчас наладкі параметраў фокусную адлегласць і вышыню сопла трэба рэгуляваць адначасова, а не незалежна адзін ад аднаго

Для назірання формы швов і якасці паверхні рэзу трэба выкарыстоўваць прабнае рэзанне, каб паціху вызначыць аптымальную камбінацыю параметраў

Фокусная адлегласць і вышыня сопла — гэта ключавыя параметры лазернага рэзання, якія ўзаемна абмяжоўваюць і ўплываюць адзін на аднаго. Іх правільнае спалучэнне непасрэдна вызначае эфектыўнасць выкарыстання лазернай энергіі, стабільнасць расплаўленага стала і якасць рэзання. На практыцы фокусную адлегласць і вышыню сопла трэба сістэматычна рэгуляваць у залежнасці ад тыпу, таўшчыні матэрыялу і тэхналагічных мэт, каб дасягнуць стабільных і паўтаральных вынікаў рэзання.