Лазерная резка металла: принципы и влияющие факторы.

На эффективность лазерной резки влияют различные параметры, некоторые из которых зависят от технических характеристик самого лазера, а другие являются регулируемыми переменными параметрами.

В данной статье рассматриваются элементы процесса лазерной резки, связанные с лучом и фокусировкой, анализируется их ключевое влияние на качество резки и предлагаются способы оптимизации процесса. процесс лазерной резки а также повысить эффективность и качество обработки.

Принцип лазерной резки

Лазерная резка — это технология высокоточной обработки, при которой мощный лазерный луч фокусируется на поверхности. лазерная резка металлических деталейОн плавит или сжигает материал заготовки, удаляет шлак с помощью режущего газа и формирует пропил за счет движения режущей головки по поверхности заготовки, в конечном итоге обеспечивая отделение заготовки.

Выходная мощность и режим работы лазера

Выходная мощность лазера

Мощность лазерного излучения является ключевым параметром, определяющим производительность лазерной резки, и напрямую влияет на эффективность резки, качество пропила и диапазон обработки. Как правило, чем толще заготовка, тем выше требуемая мощность лазерного излучения.

При резке пластин из одного и того же материала и одинаковой толщины, чем выше мощность лазерного излучения, тем выше скорость резки, тем ровнее поверхность среза и тем выше эффективность обработки.

Однако следует отметить, что при определении мощности лазера скорость резки должна быть точно согласована с материалом и толщиной пластины для достижения наилучшего эффекта резки — слишком высокая скорость резки приведет к неравномерному пропилу и неполной резке, в то время как слишком низкая скорость вызовет чрезмерное расплавление материала и расширение пропила, что повлияет на точность обработки.

Режим лазерного излучения

Распределение качества лазерного луча в основном делится на два типа: одномодовое и многомодовое. Ключевое различие заключается в форме распределения плотности энергии луча: одномодовый лазер имеет только одну точку концентрации плотности энергии, тогда как многомодовый лазер имеет две или более точек концентрации плотности энергии.

В процессах лазерной резки качество сфокусированного пятна напрямую определяет точность резки и качество торцевой поверхности. Диаметр сердечника одномодового лазера относительно невелик, а качество луча лучше, чем у многомодового.

Распределение энергии имеет гауссову форму, с наибольшей плотностью энергии в центре, а трехмерная форма напоминает остроконечную круглую вершину горы; диаметр ядра многомодового лазера относительно велик, качество пучка немного уступает одномодовому, распределение энергии более равномерное, трехмерная форма напоминает перевернутую чашу, а крутизна края значительно выше, чем у одномодового лазера.

Различия между одномодовым и многомодовым лазерами отсутствуют; они лишь подходят для разных сценариев: одномодовый больше подходит для точной резки тонких пластин, а многомодовый — для эффективной резки толстых пластин. Оба варианта являются основными конфигурациями волоконных лазеров. Подобно тому, как автомобиль подходит для езды по дорогам, а внедорожник — для езды по горам, выбор между одномодовым и многомодовым лазером зависит от фактических потребностей конечного заказчика в обработке (например, толщина пластины, требования к точности обработки и т. д.).

Лазерная резка Размер фокуса, глубина резкости и положение фокуса

Размер фокусного расстояния и глубина резкости

В процессе лазерная резка металлических деталейПоложение фокуса, размер фокуса и глубина резкости являются ключевыми элементами процесса, влияющими на эффективность резки и производительность обработки. Для заготовок из различных материалов и толщин необходимо подобрать соответствующие параметры обработки.

После фокусировки луча короткофокусной линзой диаметр пятна становится малым, глубина фокусировки короткой, а плотность мощности в фокусе — чрезвычайно высокой, что подходит для высокоскоростной резки тонких материалов, эффективно повышая точность резки и уменьшая погрешность пропила; после фокусировки длиннофокусной линзой глубина фокусировки становится большой, а диаметр пятна — относительно большим. При условии обеспечения достаточной плотности мощности, это может быть адаптировано для резки толстых листов с учетом эффективности резки и качества пропила.

Как положение фокуса лазерной резки влияет на качество обрабатываемой поверхности.

Правильная настройка положения фокуса является ключевым фактором обеспечения качества резки листового металла различной толщины:

При резке тонких пластин фокус обычно устанавливается на поверхности заготовки, что позволяет осуществлять высокоскоростную прецизионную резку и сокращать отходы материала;

При резке толстых пластин из нержавеющей стали фокус должен быть направлен глубоко в пластину, на глубину примерно 1/3–1/4 толщины пластины, в диапазоне отрицательной расфокусировки, что обеспечит проникновение реза и позволит избежать неравномерного пропила;

При резке толстых листов углеродистой стали фокус необходимо устанавливать над поверхностью заготовки, и по мере увеличения толщины листа фокус смещается дальше от поверхности листа, в положительный диапазон расфокусировки, что позволяет уменьшить образование шлаковых остатков и улучшить гладкость торцевой поверхности режущей кромки.

Краткое содержание

Мощность и режим работы лазера определяют эффективность резки и диапазон применимой толщины, в то время как размер фокуса, глубина резкости и положение фокуса напрямую влияют на качество пропила, чистоту поверхности и точность размеров. Благодаря научному подбору мощности, скорости и параметров фокусировки в зависимости от различных материалов и толщины, технология LVMA позволяет достичь более высокой точности резки, улучшенной стабильности и лучшей общей эффективности обработки.