Relația de influență dintre lungimea focală și înălțimea duzei asupra efectului de tăiere

În procesele de tăiere cu laser, lungimea focală și înălțimea duzei sunt doi parametri tehnologici cheie interrelaționați. Aceștia afectează în mod direct distribuirea energiei laser, stabilitatea băii topite, performanța gazului auxiliar și calitatea finală a tăieturii. Potrivirea corespunzătoare a poziției focale și a înălțimii duzei este o condiție fundamentală pentru asigurarea stabilității tăierii și a calității marginii tăiate.

I. Definiția și funcția de bază a lungimii focale

Distanța focală se referă la distanța dintre lentila de focalizare și poziția în care fasciculul laser formează punctul său minim după trecerea prin sistemul optic. În procesele de tăiere, poziția focală este de obicei raportată la suprafața piesei ca punct zero și poate fi clasificată în focalizare pozitivă, focalizare zero și focalizare negativă.

Poziția focală determină distribuția densității energetice a laserului pe suprafața materialului sau în interiorul acestuia, influențând direct următoarele aspecte:

Capacitatea inițială de topire

Adâncimea și morfologia băii de topitură

Lățimea tăieturii și conicitatea

Mărimea zonei afectate termic

O abatere excesivă a poziției focale poate duce la o densitate energetică insuficientă sau neuniformă, rezultând tăiere incompletă, aderența zgurii sau suprafețe de tăiere neregulate.

II. Definiția și funcția de bază a înălțimii duzei

Înălțimea duzei se referă la distanța verticală dintre vârful duzei și suprafața piesei de prelucrat și este de obicei controlată în timp real de un sistem de detectare a înălțimii. Funcția principală a înălțimii duzei constă în condiția jetului de gaz auxiliar și în stabilitatea fluxului de aer în zona de tăiere.

O înălțime potrivită a duzei poate:

Asigura un flux stabil de gaz auxiliar, simetric față de axă

Îmbunătăți eficiența eliminării metalului topit

Reduce reziduurile de zgură din interiorul tăieturii

Minimizează impactul sprăgurilor asupra sistemului optic

Dacă înălțimea duzei este prea mare, fluxul de gaz se dispersează și capacitatea de evacuare a zgurii scade. Dacă înălțimea duzei este prea mică, poate provoca coliziuni ale duzei, aderența sprăgurilor și turbulențe ale fluxului de aer.

III. Relația de cuplare între lungimea focală și înălțimea duzei

Lungimea focală și înălțimea duzei nu sunt parametri independenți. În procesele reale de tăiere, există o relație clară de cuplare între aceștia.

Influența modificărilor poziției focale asupra înălțimii optime a duzei

Când poziția focală se deplasează în jos (foc negativ mai adânc), băiul de material topit pătrunde mai mult în material. În acest caz, înălțimea duzei trebuie de obicei redusă corespunzător pentru a spori efectul direct al gazului auxiliar asupra metalului topit.

Influența modificărilor înălțimii duzei asupra utilizării energiei focale

Modificările înălțimii duzei afectează distribuția presiunii gazului, schimbând indirect morfologia băii de material topit și zona de interacțiune laser-material, influențând astfel utilizarea eficientă a energiei focale.

Influența potrivirii parametrilor asupra stabilității tăierii

O potrivire necorespunzătoare a distanței focale și a înălțimii duzei poate provoca ușor instabilitatea băii de material topit în timpul tăierii, ceea ce se poate manifesta prin striuri periodice ale tăieturii, aderența zgurii la bază sau întreruperi ale tăierii.

IV. Caracteristicile potrivirii parametrilor în condiții diferite de material
Tăierea tablelor subțiri

Un focus aproape zero sau ușor pozitiv este utilizat în mod tipic, combinat cu o înălțime mică a duzei, pentru a obține un tăietură îngustă și o viteză mare de tăiere.

Tăierea plăcilor medii și groase

Se folosește frecvent tăierea cu focus negativ, cu o înălțime redusă a duzei pentru a spori adâncimea băii topite și capacitatea de evacuare a zgurei prin gazul auxiliar.

Tăierea materialelor cu reflectivitate ridicată

Este necesară o control precis al poziției focale, menținând o înălțime stabilă a duzei pentru a preveni fluctuațiile energetice și a reduce riscul de reflexie inversă.

V. Defecte comune de tăiere și corelația parametrilor

Tăiere incompletă: poziția focală prea înaltă sau înălțimea duzei prea mare

Aderența zgurei la bază: focus negativ insuficient sau înălțime duză excesivă

Lățime excesivă a tăieturii: focus prea pozitiv sau înălțime duză prea mică

Suprafață de tăiere neregulată: potrivire incorectă între lungimea focală și înălțimea duzei, rezultând într-o interacțiune instabilă între fluxul de gaz și baia topită

VI. Recomandări pentru optimizarea procesului

Reglarea distanței focale ar trebui să fie determinată în primul rând în funcție de grosimea materialului

Înălțimea duzei trebuie menținută cât mai aproape de piesă, asigurând în același timp siguranța în funcționare

În timpul reglării parametrilor, distanța focală și înălțimea duzei ar trebui ajustate simultan, nu independent

Se recomandă efectuarea unor tăieturi de probă pentru a observa forma fisurii și calitatea suprafeței tăiate, astfel încât să se determine treptat combinația optimă de parametri

Distanța focală și înălțimea duzei sunt parametri cheie în tăierea cu laser, care se constrâng și se influențează reciproc. Potrivirea corectă a acestora determină direct eficiența utilizării energiei laser, stabilitatea băii topite și calitatea tăierii. În aplicațiile practice, distanța focală și înălțimea duzei trebuie reglate sistematic în funcție de tipul și grosimea materialului, precum și de obiectivele procesului, pentru a obține rezultate de tăiere stabile și reproductibile.