Sambandet mellan brännvidd och dyseljus på skäreffekten

I laserprocesser är brännvidd och dysans höjd två sammankopplade nyckelprocessparametrar. De påverkar direkt laserenergifördelningen, stabiliteten i smältzonen, prestanda av hjälpgasen och den slutgiltiva skärkvaliteten. Rätt anpassning av fokalläge och dysans höjd är en grundläggande förutsättning för att säkerställa skärstabilitet och kvalitet på skärkanten.

I. Grundläggande definition och funktion av brännvidd

Brännvidd avser avståndet mellan fokuseringslinsen och den position där laserstrålen bildar sin minsta prick efter att ha passerat genom det optiska systemet. Vid skärningsprocesser refereras brännpunktsläget vanligtvis till arbetsstygets yta som nollpunkt och kan klassificeras i positiv fokus, nollfokus och negativ fokus.

Brännpunktsläget bestämmer energitäthetsfördelningen för lasern på materialytan eller inne i materialet, vilket direkt påverkar följande aspekter:

Initial smältkapacitet

Smältbadets djup och morfologi

Skärspaltens bredd och konformighet

Storlek på värmepåverkade zonen

Överdriven avvikelse i brännpunktsläget kan leda till otillräcklig eller ojämn energitäthet, vilket orsakar ofullständig skärning, slaggavlagring eller grova skärkanter.

II. Grundläggande definition och funktion av dyseläge

Munstyckeshöjden avser det vertikala avståndet mellan munstyckespetsen och arbetsstyckets yta och styrs vanligtvis i realtid av ett höjdsensorsystem. Den främsta funktionen hos munstyckeshöjden ligger i förhållandet för hjälpgasstrålen och stabiliteten i luftflödet i skärzonen.

En lämplig munstyckeshöjd kan:

Säkerställa en stabil, axelsymmetrisk hjälpgasström

Förbättra effektiviteten i smält metallborttagning

Minska slaggrester inuti skäret

Minimera sprutpåverkan på det optiska systemet

Om munstyckeshöjden är för stor sprids gasflödet och slaggborttagningsförmågan minskar. Om munstyckeshöjden är för liten kan det orsaka kollision med munstycket, ansamling av sprut och turbulens i luftflödet.

III. Kopplingsrelation mellan brännvidd och munstyckeshöjd

Brännvidd och munstyckeshöjd är inte oberoende parametrar. I verkliga skärprocesser finns det ett tydligt kopplat samband mellan dem.

Påverkan av förändringar i fokalposition på optimal munstyckeshöjd

När fokalpositionen förflyttas nedåt (djupare negativ fokus) utsträcker smältbadet sig längre in i materialet. I detta fall måste dyselhöjden vanligtvis minskas på lämpligt sätt för att förstärka den direkta effekten av hjälpgasen på smältmetallen.

Inverkan av förändringar i dyselhöjd på fokalenergiutnyttjande

Förändringar i dyselhöjd påverkar gastryckfördelningen, vilket indirekt ändrar smältbadsmorfologin och laser–materialinteraktionsområdet, och därigenom påverkar den effektiva utnyttjandet av fokalenergin.

Inverkan av parameteranpassning på skärstabilitet

Felaktig anpassning av brännvidd och dyselhöjd kan lätt orsaka instabilitet i smältbadet under skärning, vilket kan visa sig som periodiska spåravvikelsemönster, slemfastläggning vid botten eller avbrott i skärningen.

IV. Egenskaper hos parameteranpassning under olika materialförhållanden
Skärning av tunnplåt

En nära-noll fokus eller lätt positiv fokus används vanligtvis, kombinerat med en liten dyslehöjd, för att uppnå en smal skär och hög skärhastighet.

Skärning av medelstora och tjocka plåt

Skärning med negativ fokus används vanligtvis, med en relativt reducerad dyslehöjd för att förbättra smältedjupet och förmågan att avlägsna slagg med hjälp av assistensgas.

Skärning av material med hög reflexionsförmåga

Exakt kontroll av fokalläge krävs samtidigt som en stabil dyslehöjd upprätthålls, för att förhindra energifluktuationer och minska risken för bakåtreflektion.

V. Vanliga skärdefekter och korrelation med parameterinställningar

Ofullständig skärning: fokalläge för högt eller dyslehöjd för stor

Slaggadhesion vid skärningens botten: otillräcklig negativ fokus eller för hög dyslehöjd

För bred skär: för positiv fokus eller dyslehöjd för låg

Ojämn skäryta: felaktig anpassning av fokallängd och dyslehöjd, vilket resulterar i en instabil interaktion mellan gasflöde och smältedjup

VI. Rekommendationer för processoptimering

Fokallängdsjustering bör i huvudsak baseras på materialtjocklek

Dysans höjd bör hållas så nära arbetsstycket som möjligt med bibehållen driftssäkerhet

Under parameterjustering bör fokallängd och dysans höjd justeras samtidigt snarare än separat

Provsnitt bör användas för att observera skärningsformen och skärningsytans kvalitet för att successivt fastställa den optimala parameterkombinationen

Fokallängd och dysans höjd är nyckelparamerter i laserbeskärning som ömsesidigt begränsar och påverkar varandra. Rätt anpassning avgör direkt effektiviteten i laserenergiutnyttjande, stabiliteten i smältan och skärningskvaliteten. I praktiska tillämpningar bör fokallängd och dysans höjd systematiskt justeras utifrån materialtyp, tjocklek och processmål för att uppnå stabil och reproducerbar skärning.