Ảnh hưởng của vị trí tiêu điểm của tia laser đến quá trình cắt kim loại

Trong số các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gia công và khả năng gia công của máy cắt laser, yếu tố quan trọng nhất chính là vị trí lấy nét.Cắt laser sử dụng thấu kính hội tụ để tập trung chùm tia laser công suất cao tạo thành một tiêu điểm nhỏ, sau đó sử dụng năng lượng cao của tiêu điểm để xử lý tấm thép.Tan chảy và bốc hơi để thực hiện cắt.Việc định vị tiêu điểm laser là một bước rất quan trọng.Chỉ khi trọng tâm được căn chỉnh thì chất lượng cắt thép tấm tốt mới được đảm bảo.

Đối với bề mặt của vật liệu được xử lý, sau khi chùm tia laser được tập trung, vị trí tiêu điểm được gọi là vị trí tiêu điểm.Vị trí tiêu điểm có ảnh hưởng đến hầu hết các thông số xử lý như chiều rộng của khe, độ dốc, độ nhám của bề mặt cắt, trạng thái bám dính của xỉ và tốc độ cắt.

Điều này là do sự thay đổi vị trí tiêu điểm sẽ làm cho đường kính của chùm tia chiếu lên bề mặt vật liệu được xử lý và góc tới của vật liệu được xử lý thay đổi.Kết quả là trạng thái hình thành của khe và trạng thái phản xạ bội của chùm tia trong khe bị ảnh hưởng.Những hiện tượng cắt này sẽ ảnh hưởng đến dòng khí phụ và kim loại nóng chảy trong khe.

Hình vẽ thể hiện mối quan hệ giữa tiêu điểm Z của máy cắt laser và chiều rộng khe W trên bề mặt vật liệu được gia công.

Trạng thái tiêu điểm trên bề mặt vật liệu đã xử lý được đặt thành z=o 'zero', vị trí tiêu điểm được biểu thị bằng '+' khi di chuyển lên trên và '-' khi di chuyển xuống và số lượng di chuyển được biểu thị bằng mm.Tiêu điểm nằm ở vị trí tiêu điểm z=o trong đó chiều rộng khe trên W là nhỏ nhất.Bất kể vị trí lấy nét được di chuyển lên hay xuống, chiều rộng khe trên W sẽ trở nên rộng hơn.

Sự thay đổi này cũng có xu hướng tương tự khi sử dụng các ống kính xử lý có tiêu cự khác nhau.Đường kính chùm tia ở vị trí tiêu cự càng nhỏ và độ sâu tiêu cự của thấu kính càng ngắn thì khe trên sẽ thay đổi theo vị trí tiêu cự càng lớn.

Hình trên cho thấy vị trí lấy nét tốt nhất của máy cắt laser kim loại khi xử lý các vật liệu chế biến khác nhau.

(1) là trường hợp có thể thu được đường kính chùm tia nhỏ nhất z=0 trên bề mặt vật liệu đã qua xử lý.Tại thời điểm này, mật độ năng lượng tối đa có thể đạt được trên bề mặt vật liệu được xử lý và phạm vi nóng chảy tương đối hẹp, điều này quyết định các đặc tính của quá trình xử lý.

(2) là tình huống khi vị trí lấy nét ở phía '+' (Z>O).Tại thời điểm này, phạm vi chiếu xạ của chùm tia laser trên bề mặt vật liệu được xử lý trở nên rộng hơn và chùm tia trong khe có góc lan rộng, giúp mở rộng chiều rộng của khe.

(3) Khi vị trí tiêu điểm nằm ở phía '-' (Z<0), phạm vi của chùm tia laser chiếu lên bề mặt vật liệu đã qua xử lý sẽ rộng hơn.Càng gần vị trí tiêu điểm theo chiều dày thì khả năng nóng chảy càng lớn.Sau đó, một độ dốc nghịch đảo được tạo ra.

leo@leapion.com

Sư Tử