Odak uzunluğu ile nozul yüksekliği arasındaki ilişkiyi kesme etkisi üzerinde

Lazer kesme süreçlerinde, odak uzunluğu ve nozul yüksekliği birbiriyle ilişkili iki temel süreç parametresidir. Lazer enerjisi dağılımını, erimiş malzeme havuzunun kararlılığını, yardımcı gaz performansını ve nihai kesme kalitesini doğrudan etkiler. Odak noktasının ve nozul yüksekliğinin uygun eşleştirilmesi, kesmenin kararlılığını ve kesilen kenar kalitesini sağlamaya yönelik temel bir koşuldur.

I. Odak Uzunluğunun Temel Tanımı ve Fonksiyonu

Odak uzunluğu, odaklama lensi ile lazer ışınının optik sistemden geçtikten sonra minimum noktayı oluşturduğu pozisyon arasındaki mesafeyi ifade eder. Kesme süreçlerinde odak pozisyonu genellikle iş parçası yüzeyine göre sıfır noktası olarak kabul edilir ve pozitif odaklama, sıfır odaklama ve negatif odaklama olmak üzere sınıflandırılabilir.

Odak pozisyonu, lazerin malzeme yüzeyinde veya malzemenin içindeki enerji yoğunluğu dağılımını belirler ve doğrudan aşağıdaki yönleri etkiler:

İlk erime kabiliyeti

Eriyik banyo derinliği ve morfolojisi

Kesim genişliği ve koniklik

Isı etkilenmiş bölge boyutu

Odak pozisyonunda aşırı sapma, yetersiz veya düzensiz enerji yoğunluğuna neden olabilir ve bu da eksik kesme, cüruf yapışması veya pürüzlü kesim yüzeylerine yol açabilir.

II. Nozul Yüksekliğinin Temel Tanımı ve Fonksiyonu

Nozul yüksekliği, nozul ucu ile iş parçası yüzeyi arasındaki dikey mesafeyi ifade eder ve genellikle bir yükseklik algılama sistemi tarafından gerçek zamanlı olarak kontrol edilir. Nozul yüksekliğinin temel fonksiyonu, yardımcı gaz püskürtme koşullarını ve kesme bölgesindeki hava akışı kararlılığını sağlamaktır.

Uygun bir nozul yüksekliği şunları sağlayabilir:

Stabil, eksenel simetrik yardımcı gaz akışını garanti altına almak

Ergimiş metalin uzaklaştırılma verimliliğini artırmak

Kesik içindeki cüruf kalıntılarını azaltmak

Optik sistem üzerindeki sıçramanın etkisini en aza indirmek

Eğer nozul yüksekliği çok büyükse, gaz akışı dağılır ve cüruf uzaklaştırma kabiliyeti azalır. Eğer nozul yüksekliği çok küçükse, nozul çarpışmasına, sıçrama yapışmasına ve hava akışında türbülansa neden olabilir.

III. Odak Uzaklığı ile Nozul Yüksekliği Arasındaki Etkileşim İlişkisi

Odak uzaklığı ve nozul yüksekliği bağımsız parametreler değildir. Gerçek kesme süreçlerinde bunlar arasında belirgin bir etkileşim ilişkisi vardır.

Odak noktasındaki değişikliklerin optimal nozul yüksekliği üzerindeki etkisi

Odak noktası aşağı doğru hareket ettiğinde (daha derin negatif odakta), erimiş bölge malzeme içine daha fazla uzar. Bu durumda, yardımcı gazın erimiş metal üzerindeki doğrudan etkisini artırmak için meme yüksekliği genellikle uygun şekilde azaltılmalıdır.

Meme Yüksekliğinin Değişiminin Odak Enerjisi Kullanımına Etkisi

Meme yüksekliğinin değişimi gaz basıncı dağılımını etkiler ve dolaylı olarak erimiş bölgenin morfolojisini ile lazer–malzeme etkileşim bölgesini değiştirir, bu da odak enerjisinin etkili kullanımını etkiler.

Parametre Eşleşmesinin Kesme Kararlılığına Etkisi

Odak uzunluğu ile meme yüksekliğinin uygun olmayan eşleştirilmesi, kesme sırasında erimiş bölgenin kararsızlığına kolayca neden olabilir; bu periyodik kesik çizgiler, altta curuğun yapışması veya kesme kesintileri şeklinde görünebilir.

IV. Farklı Malzeme Koşullarında Parametre Eşleştirme Özellikleri
İnce Plaka Kesimi

İnce bir kesik ve yüksek kesme hızı elde etmek için genellikle sıfıra yakın veya hafif pozitif odak kullanılır ve küçük bir meme yüksekliği ile birlikte uygulanır.

Orta ve Kalın Plaka Kesimi

Negatif odak kesimi yaygın olarak kullanılır ve erimiş banyo derinliğini artırmak ile yardımcı gazın cüruf uzaklaştırma kabiliyetini güçlendirmek için nüfuz yüksekliği göreli olarak azaltılır.

Yüksek Yansıtma Özellikli Malzeme Kesimi

Enerji dalgalanmalarını önlemek ve geri yansıma riskini azaltmak için lüle yüksekliğini sabit tutarken odak noktasının hassas kontrolü gereklidir.

V. Yaygın Kesim Kusurları ve Parametre İlişkisi

Tamamlanmamış kesim: odak noktası çok yüksek veya lüle yüksekliği çok büyük

Alt kısımda cüruf yapışması: yetersiz negatif odak veya aşırı lüle yüksekliği

Aşırı geniş kesik açıklığı: çok pozitif odak veya çok düşük lüle yüksekliği

Pürüzlü kesim yüzeyi: hava akımı ile erimiş banyo arasındaki etkileşimin kararsız olmasına neden olan odak uzunluğu ve lüle yüksekliğinin uygun olmayan eşleşmesi

VI. Proses Optimizasyonu Önerileri

Odak uzunluğu ayarı öncelikle malzeme kalınlığına göre belirlenmelidir

Operasyon güvenliği sağlanırken nozul yüksekliği iş parçasına olabildiğince yakın tutulmalıdır

Parametre ayarlaması sırasında odak uzunluğu ve nozul yüksekliği bağımsız olarak değil, eş zamanlı olarak ayarlanmalıdır

En uygun parametre kombinasyonunu kademeli olarak belirlemek için deneme kesimi yapılarak kesim izi şekli ve kesilen yüzey kalitesi gözlemlenmelidir

Odak uzunluğu ve nozul yüksekliği, birbirini karşılıklı olarak kısıtlayan ve etkileyen lazer kesmede temel parametrelerdir. Uygun eşleşmeleri doğrudan lazer enerjisi kullanım verimliliğini, ergimiş banyo kararlılığını ve kesme kalitesini belirler. Uygulamada, malzeme türüne, kalınlığına ve süreç hedeflerine göre odak uzunluğu ile nozul yüksekliği sistematik olarak ayarlanarak kararlı ve tekrarlanabilir kesme sonuçları elde edilmelidir