1. Osnove fokusiranja laserskog snopa
1.1 Načela usredotočenih energije
Optički sustav laserskog rezača kondenzira gredu u žarišnu točku s vršnom gustoćom energije, izračunato formulom: \\ (e=\\ frac {p} {\\ pi r^2} \\)
gdje \\ (p \\) predstavlja snagu, a \\ (r \\) je polumjer snopa na žarišnoj točki. Postoje tri glavna stanja u fokusu koja određuju kako snop komunicira s materijalima:
· Pozitivan fokus: Žarište leži iznad površine materijala, što rezultira širim snopom na vrhu.
· Zero fokus: Žarište se usklađuje s površinom, uravnotežujući promjer snopa kroz debljinu materijala.
· Negativni fokus: Žarište je smještena ispod površine, koncentrirajući energiju unutar materijala.
1.2 Važnost položaja fokusa
Položaj fokusa izravno utječe na to kako se laserski snop topi i izbacuje materijal kroz svoju debljinu. Pogrešno usklađivanje dovodi do neravnomjerne raspodjele energije, što može uzrokovati nedostatke poput grubih rubova ili akumulacije droge.
2. Učinci na rezanje kvalitete površine
2.1 Površinska hrapavost
Površinska hrapavost, mjerena parametrima poput \\ (r _ a \\), ukazuje na glatkoću reza. S pozitivnim fokusom, širi gornji snop povećava bočni prijenos topline, uzrokujući nepravilnu razlučivost. Na primjer, na 3 mm nehrđajući čelik, \\ (r _ a \\) povećava se sa 12 μm pri nuli fokusa na 15 μm s fokusom +1 mm. Suprotno tome, -0. 5 mm negativan fokus koncentrira energiju, poboljšavajući izbacivanje rastopljenog materijala i smanjujući hrapavost na 10 μm.
2,2 rub okomita
Precizno sklop zahtijeva rezove s rubovima od 90 stupnjeva. Pozitivni fokus stvara "gornju, donju, donju kalupu", poput kuta od 8 stupnjeva na 5 mm aluminij s +2 mm fokusiranjem. Umjereni -1 mm negativni fokus konvergira gredu prilikom unosa, minimizirajući nagib na 3 stupnja ravnomjerno distribuirajući energiju kroz materijal.
2.3 Formiranje droge
Dross formira kada rastopljeni materijal ne izbacuje u potpunosti. Pozitivni fokus smanjuje gustoću energije na dnu, a ostaci debljine ostatke često se pojavljuju na 10 mm ugljičnom čeliku s +1 mm fokusom. A -0. 8 mm fokus u kombinaciji s plinom za pomoć kisikom pruža dovoljno energije za izbacivanje rastopljenog željeznog oksida, što rezultira rezovima bez droge.
2.4 Zona zahvaćena toplinom (HAZ)
Haz je područje toplinske oštećenja oko reza. Pozitivan fokus proširuje gornji HAZ; Na 4mm titanijumu mjeri 0. 3mm pri nuli fokusa nasuprot 0. 25mm na -0. 5mm. Negativni fokus koncentrira energiju, čuvajući svojstva materijala u legurama visoke čvrstoće.
3. Strategije fokusa za različite materijale
3.1 Metalni materijali
· Nehrđajući čelik (2–5 mm): Upotrijebite blagi negativni fokus ({-0. 3 do -0. 8 mm) s plinom koji pomaže dušiku da spriječi oksidaciju i osigurava jednolično taljenje.
· Ugljični čelik (10 mm+): Dublji negativni fokus (-1 do {-1. 5mm) omogućuje egzotermno rezanje kisikom, poboljšavajući uklanjanje drossa.
· Aluminijske legure: Za tanke listove (manje od ili jednake 3 mm), nula do +0. 2 mm fokus smanjuje refleksiju snopa; Deblji listovi ({-0. 5 mm) trebaju dušik visokog pritiska da bi se suprotstavio toplinskoj vodljivosti.
3.2 Nemetalni materijali
· Akrilna\/plastika: Primijenite pozitivan fokus (+1}-+2 mm) za širenje energije i izbjegavanje sagorijevanja, uparen s zrakom niskog tlaka za čiste rubove.
· Drvo\/kompoziti: Lagani pozitivni fokus (+0. 5 mm) minimizira puhanje u drvu, dok nula fokusiranja sprječava odvajanje u kompozitima od stakloplastike.
4. Tehnike napredne kontrole fokusa
4.1 Sustavi automatskog fokusa
Senzori otkrivaju varijacije radnog dijela u stvarnom vremenu, prilagođavajući fokus za održavanje kvalitete na iskrivljenim materijalima i smanjenje stope odbacivanja automobila za 30%.
4.2 Podešavanje dinamičkog fokusa
Strojevi mogu prilagoditi fokus srednjeg rezanja za promjene debljine. Na primjer, dublji fokus 0.
4.3 Protokoli za kalibraciju
Uzorci ispitivanja generiraju mape fokusiranja specifičnih za materijal, pohranjivanje optimalnih postavki i vrijeme postavljanja za 20%.
5. Primjeri industrijske primjene
· Automobilski čelik: Podešavanje fokusa s -0. 5mm na -0. 8 mm na 6 mm HSLA čelično smanjeni nedostaci ruba za 40%.
· Aerospace Titanium: Rezanje 5mm ti -6 al -4 v s -0. 3mm Focus je postigao HAZ manje od 0. 2mm, koji su ispunili strogi standardi otpora za umor.
6. Budući izazovi i izgledi
Cutting thick materials (>20 mm čelik) ostaje teško zbog divergencije snopa. Budući razvoj može uključivati AI za analizu podataka u stvarnom vremenu za automatsku optimizaciju fokusa, omogućujući prilagodljivu obradu za različite materijale.
7. zaključak
Položaj fokusa laserskog rezača značajno utječe na kvalitetu rezanja, što utječe na hrapavost, oblik ruba, drolja i HAZ. Krajnjom postavki fokusa materijalnim potrebama i iskorištavanjem naprednih tehnologija kontrole, proizvođači mogu postići veću preciznost, smanjiti otpad i udovoljiti industrijskim zahtjevima.
----- Amelia -----