1.. Základy zaostření laserového paprsku
1.1 Zásady zaměřené na energii
Optický systém laserové řezačky kondenzuje paprsek do ohniska s maximální energetickou hustotou, vypočítaným vzorcem: \ (e=\ frac {p} {\ pi r^2} \)
kde \ (p \) představuje sílu a \ (r \) je poloměr paprsku v ohnisku. Existují tři hlavní stavy zaměření, které určují, jak paprsek interaguje s materiály:
· Pozitivní zaměření: Ohnisko leží nad povrchem materiálu, což má za následek širší paprsek nahoře.
· Zaměření na nulové: Ohnisková bod se vyrovná s povrchem a vyrovnává průměr paprsku v celé tloušťce materiálu.
· Negativní zaměření: Ohnisko je umístěno pod povrchem a koncentruje energii v materiálu.
1.2 Důležitost zaostření
Zaostřovací poloha přímo ovlivňuje to, jak laserový paprsek roztaví a vysune materiál skrz jeho tloušťku. Nesprávné zarovnání vede k nerovnoměrnému rozdělení energie, což může způsobit defekty, jako jsou hrubé okraje nebo akumulace drosů.
2. Účinky na kvalitu řezání povrchu
2.1 Drsnost povrchu
Drsnost povrchu, měřená parametry jako \ (r _ a \), označuje hladkost řezu. S pozitivním zaměřením zvyšuje širší horní paprsek boční přenos tepla, což způsobuje nepravidelné rozlišení. Například na 3mm nerezové oceli se \ (r _ a \) zvyšuje z 12μm při nulovém zaostření na 15 μm s zaostřením +1 mm. Naopak, -0. 5mm negativní zaostření soustředí energii, zlepšuje vysunutí roztaveného materiálu a snižuje drsnost na 10 μm.
2.2 Hrany kolmé
Přesná sestava vyžaduje řezy s okraji 90 stupňů. Pozitivní zaostření vytváří zkosení „nejvyššího širokého, dolního“, jako úhel 8 stupňů na 5 mm hliníku s +2 mm zaostřením. Mírný -1 mm Negativní zaostření konverguje paprsek při vstupu a minimalizuje zkosení na 3 stupně rovnoměrnou distribucí energie materiálem.
2.3 Formace drosů
Formuláty, když roztavený materiál nedokáže úplně vystřelit. Pozitivní zaostření snižuje hustotu energie na dně, takže zbytky tlustý crass se často objevuje na 10 mm uhlíkové oceli s +1 mm zaostřením. A -0. 8mm zaostření v kombinaci s plynem pro kyslík s kyslíkem poskytuje dostatek energie pro vysunutí roztaveného oxidu železa, což má za následek řezy bez drossu.
2.4 Zóna zasažená teplem (HAZ)
HAZ je oblast tepelného poškození kolem řezu. Pozitivní zaměření rozšiřuje nejvyšší HAZ; Na 4mm titanium měří 0. 3mm při nulovém zaostření versus 0. 25mm při -0. 5 mm. Negativní zaostření soustředí energii a zachovává vlastnosti materiálu ve vysoce pevných slitinách.
3. Strategie zaostření pro různé materiály
3.1 Kovové materiály
· Nerezová ocel (2–5 mm): Použijte mírné negativní zaostření (-0. 3 až -0. 8 mm) s plynem pro asistenci dusíku, abyste zabránili oxidaci a zajistili rovnoměrné tání.
· Uhlíková ocel (10 mm+): Hlubší negativní zaostření (-1 na -1. 5mm) umožňuje exotermické řezání kyslíkem a zlepšuje odstranění drossu.
· Hliníkové slitiny: U tenkých listů (menší než nebo rovna 3 mm), nula +0. 2mm zaostření snižuje odraz paprsku; Silnější listy (-0. 5 mm) potřebují vysokotlaký dusík, aby čelil tepelné vodivosti.
3.2 Nekovové materiály
· Akrylové/plasty: Použijte pozitivní zaostření (+1-+2 mm), abyste rozšířili energii a zabránili spálení, spárovanou s nízkotlakými vzduch pro čisté hrany.
· Dřevo/kompozity: Mírné kladné zaostření (+0. 5 mm) minimalizuje spáchání dřeva, zatímco nulové zaostření zabraňuje delaminaci v kompozitech ze skleněných vláken.
4. techniky pokročilé kontroly zaostření
4.1 Automatické zaostřovací systémy
Senzory detekují variace obrobku v reálném čase, úpravu zaměření tak, aby udržovaly kvalitu na pokřivených materiálech a snížily sazby automobilového průmyslu o 30%.
4.2 Úpravy dynamického zaostření
Stroje mohou přizpůsobit zaostření střední řezy pro změny tloušťky. Například 0. 7mm hlubší zaostření při přechodu z 3 mm na 5 mm oceli zajišťuje konzistentní kvalitu řezu.
4.3 Kalibrační protokoly
Zkušební vzorce generují mapy zaostření specifické pro materiál, ukládají optimální nastavení a doba nastavení řezání o 20%.
5. Příklady průmyslové aplikace
· Automobilová ocel: Úpravy zaostření z -0. 5 mm na -0. 8 mm na 6 mm HSLA Steel Reduce Defects o 40%.
· Aerospace Titan: Řezání 5mm ti -6 al -4 V s -0. 3mm Focus dosáhl HAZ menší než 0. 2 mm, splnění přísných standardů odporu únavy.
6. Budoucí výzvy a Outlook
Cutting thick materials (>20 mm ocel) zůstává obtížná kvůli divergenci paprsku. Budoucí vývoj může začlenit AI pro analýzu dat v reálném čase pro optimalizaci automatického zaměření, což umožňuje přizpůsobitelné zpracování pro různé materiály.
7. Závěr
Zaostřovací poloha laserové řezačky významně ovlivňuje kvalitu řezání, ovlivňující drsnost, tvar okraje, dross a HAZ. Přizpůsobení nastavení zaostření na materiálové potřeby a využitím technologií pokročilých kontrol mohou výrobci dosáhnout vyšší přesnosti, snížit odpad a splnit průmyslové požadavky.
----- Amelia -----