1. Основи фокусування лазерного променя
1.1 Принципи зосереджених енергетики
Оптична система лазерного різака конденсує промінь у фокусну точку з піковою щільністю енергії, обчисленою формулою: \\ (e=\\ frac {p} {\\ pi r^2} \\)
де \\ (p \\) являє собою живлення, а \\ (r \\) - радіус променя в фокусній точці. Існує три основні стани, які визначають, як промінь взаємодіє з матеріалами:
· Позитивний фокус: Фокусна точка лежить над поверхнею матеріалу, що призводить до більш широкого променя вгорі.
· Нульовий фокус: Фокусна точка вирівнюється з поверхнею, врівноважуючи діаметр променя по всій товщині матеріалу.
· Негативний фокус: Фокусна точка розташована нижче поверхні, концентруючи енергію всередині матеріалу.
1.2 Важливість фокусної позиції
Положення фокусу безпосередньо впливає на те, як лазерний промінь тане та викидає матеріал через його товщину. Неправильне вирівнювання призводить до нерівномірного розподілу енергії, що може спричинити такі дефекти, як прикордонні краї або накопичення дросів.
2. Вплив на якість різання поверхні
2,1 шорсткість поверхні
Шорсткість поверхні, вимірювана такими параметрами, як \\ (r _ a \\), вказує на плавність розрізу. З позитивним фокусом, ширший верхній промінь збільшує бічну передачу тепла, що спричиняє нерегулярну роздільну здатність. Наприклад, на 3 мм нержавіючої сталі \\ (r _ a \\) збільшується з 12 мкм при нульовому фокусі до 15 мкм з фокусом +1 мм. І навпаки, -0.
2.2 Перпендикулярність краю
Прецизійна збірка вимагає скорочень з краївами 90 градусів. Позитивний фокус створює "верхній, нижній-нарроу" скоси, як 8-градусний кут на 5-мм алюмінієві з +2 мм фокусу. Помірний -1 мм Негативний фокус конвергує промінь при вході, мінімізуючи скоси до 3 градусів, рівномірно розподіляючи енергію через матеріал.
2.3 Формування Дросса
Дрос утворюється, коли розплавлений матеріал не вдається повністю викинутись. Позитивний фокус знижує щільність енергії внизу, залишаючи залишки товщиною, часто з’являються на 10-мм вуглецевій сталі з +1 мм фокусу. A -0. 8 мм фокус у поєднанні з киснем, що сприяє газу, забезпечує достатню кількість енергії для викидання розплавленого оксиду заліза, що призводить до безглуздих надрізів.
2.4 Зона, що постраждав від тепла (HAZ)
HAZ - це область теплового пошкодження навколо розрізу. Позитивний фокус розширює верхню хаз; На 4 мм титану він вимірює 0. Негативний фокус концентрує енергію, зберігаючи властивості матеріалу у сплавах високої міцності.
3. Стратегії фокусу для різних матеріалів
3.1 Металеві матеріали
· Нержавіюча сталь (2–5 мм): Використовуйте незначний негативний фокус (-0.
· Вуглецева сталь (10 мм+): Глибший негативний фокус (-1 до -1. 5 мм) дозволяє екзотермічне різання киснем, покращуючи видалення дроса.
· Алюмінієві сплави: Для тонких аркушів (менше або дорівнює 3 мм), нульова до +0. 2 мм фокус зменшує відображення променя; Більш товсті аркуші (-0. 5 мм) потребують азоту високого тиску для протидії теплопровідності.
3.2 Неметалеві матеріали
· Акрилова\/пластмаса: Застосовуйте позитивний фокус (+1-+2 мм), щоб розповсюдити енергію і уникнути спалювання, поєднане з повітрям низького тиску для чистих країв.
· Дерево\/композити: Незначний позитивний фокус (+0. 5 мм) мінімізує пристосування в деревині, тоді як нульовий фокус запобігає розшаруванню у композитах зі склопластику.
4. Розширені методи управління фокусом
4.1 Автоматичні системи фокусування
Датчики виявляють варіації заготовки в режимі реального часу, коригування фокусу для підтримки якості викривлених матеріалів та зниження швидкості відновлення автомобільних автомобілів на 30%.
4.2 Динамічне регулювання фокусування
Машини можуть адаптувати фокус середнього розрізання для змін товщини. Наприклад, A 0.
4.3 Протоколи калібрування
Тестові схеми генерують конкретні карти матеріалу, зберігання оптимальних налаштувань та часу розрізання на 20%.
5. Приклади промислового застосування
· Автомобільна сталь: Регулювання фокусу від -0.
· Аерокосмічний титан: Вирізання 5 мм ti -6 al -4 v з -0.
6. Майбутні виклики та світогляд
Cutting thick materials (>20 мм сталь) залишається важким через розбіжність променя. Майбутні розробки можуть включати AI для аналізу даних у режимі реального часу для автоматичної оптимізації фокусування, що дозволяє пристосовану обробку для різних матеріалів.
7. Висновок
Фокус -положення лазерного різака суттєво впливає на якість різання, впливає на шорсткість, форму краю, дрос та Хаз. Посилаючи налаштування фокусування до матеріальних потреб та використовуючи передові технології контролю, виробники можуть досягти більшої точності, зменшити відходи та задовольнити промислові потреби.
----- amelia -----