Påvirkningsforholdet mellom brennvidde og dysheøyde på skære-effekten

I laser-skjæreprøsesser er brennvidde og dysenhøyde to tett sammenknyttede nøkkelparame­tre. De påvirker direkte laserenergifordeling, stabiliteten i smeltebadet, ytelsen til hjelpgassen og den endelige skære-kvaliteten. Riktig avstemming av fokalposisjon og dysenhøyde er en grunnleggende forutsetning for å sikre stabil skjæring og god kantkvalitet.

I. Grunnleggende definisjon og funksjon av brennvidde

Brennvidde refererer til avstanden mellom fokuslinsen og den posisjon hvor laserstrålen danner sitt minste spot etter å ha passert gjennom det optiske systemet. Ved skjæring er fokuspunktet vanligvis referert til arbeidsstykkets overflate som nullpunkt, og kan deles inn i positiv fokus, nullfokus og negativ fokus.

Fokuspunktet bestemmer energitetthetsfordelingen til laserstrålen på materialoverflaten eller inne i materialet, og påvirker direkte følgende aspekter:

Innledende smelteevne

Smeltebadets dybde og form

Klørbredde og konisk form

Størrelse på varmpåvirket sone

For stor avvik fra fokuspunktet kan føre til utilstrekkelig eller uregelmessig energitetthet, noe som resulterer i ufullstendig skjæring, tilsmelting eller ru skjæreoverflater.

II. Grunnleggende definisjon og funksjon av dyslehøyde

Dysens høyde refererer til den vertikale avstanden mellom dysespissen og arbeidsstykkets overflate, og styres vanligvis i sanntid av et høydefølersystem. Hovedfunksjonen til dysens høyde ligger i betingelsene for hjelpegassstrålen og stabiliteten til luftstrømmen i skjæresonen.

En passende dysehøyde kan:

Sørge for en stabil, aksesymmetrisk strøm av hjelpegass

Forbedre effektiviteten ved fjerning av smeltet metall

Redusere slaggrester inne i skjæret

Minimalisere sprekkeringspåvirkning på det optiske systemet

Hvis dysens høyde er for stor, spres gassstrømmen og evnen til å fjerne slagg avtar. Hvis dysens høyde er for liten, kan det føre til kollisjon med dysen, adhesjon av spletter og turbulens i luftstrømmen.

III. Koplet sammenheng mellom brennvidde og dysehøyde

Brennvidde og dysehøyde er ikke uavhengige parametere. I faktiske skjæreprosesser finnes det en klar koplet sammenheng mellom dem.

Påvirkning av endringer i fokalposisjon på optimal dysehøyde

Når fokalposisjonen beveger seg nedover (dypere negativ fokus), utvider smelteposen seg lengre inn i materialet. I dette tilfellet må dysenhøyden vanligvis reduseres tilsvarende for å forsterke den direkte effekten av hjelpesgassen på smeltet metallet.

Innvirkning av endringer i dysenhøyde på utnyttelse av fokalenergi

Endringer i dysenhøyde påvirker fordelingen av gassptrykk, noe som indirekte endrer formen på smelteposen og interaksjonsområdet mellom laser og materiale, og dermed påvirker effektiv utnyttelse av fokalenergi.

Innvirkning av parametermatching på kappsikkerhet

Feilaktig tilpasning av brennvidde og dysenhøyde kan lett føre til ustabilitet i smelteposen under kapping, noe som kan vise seg som periodiske kappsmerter, tilhengende rester på undersiden eller avbrudd i kapping.

IV. Egenskaper ved parametermatching under ulike materialeforhold
Kapping av tynne plater

En nesten nullfokus eller svak positiv fokus brukes vanligvis, kombinert med liten dysheøyde, for å oppnå smal kuttgap og høy kuttshastighet.

Kutting av middels og tykk plate

Negativ fokus-kutting er mye brukt, med relativt redusert dysheøyde for å øke smeltebadets dybde og tillegsgassens evne til å fjerne slagg.

Kutting av materialer med høy refleksivitet

Nøyaktig kontroll av fokalposisjonen er nødvendig samtidig som dysheøyden holdes stabil for å unngå energiflusninger og redusere risikoen for refleksjon tilbake mot systemet.

V. Vanlige kuttskader og sammenheng med parametere

Ufullstendig skjæring: fokalposisjon for høy eller dysheøyde for stor

Slaggfestning i bunnen: utilstrekkelig negativ fokus eller for stor dysheøyde

For stort kuttgap: for positiv fokus eller for lav dysheøyde

Ru kuttflate: feil match mellom brennvidde og dysheøyde, som resulterer i ustabil vekselvirkning mellom gassstrøm og smeltebad

VI. Prossessoptimalisering anbefalinger

Fokuslengdejustering bør i hovedsak baseres på materialetykkelsen

Dysehøyden bør holdes så nær arbeidsstykket som mulig, samtidig som driftssikkerheten er ivaretatt

Under parameteroptimalisering bør fokuslengde og dysehøyde justeres samtidig, ikke uavhengig av hverandre

Prøveskjæring bør brukes til å observere skjærens form og kvaliteten på skjæreoverflaten for gradvis å fastslå den optimale parameterkombinasjonen

Fokuslengde og dysehøyde er nøkkelparmerer i laserskjæring som gjensidig begrenser og påvirker hverandre. Riktig avstemming mellom disse bestemmer direkte effektiviteten i laserenergiutnyttelse, stabiliteten i smeltepoolen og skjærekkvaliteten. I praktisk bruk bør fokuslengde og dysehøyde systematisk justeres i avhengighet av materialtype, tykkelse og prosessmål for å oppnå stabil og repeterbar skjæring.