پارامترهای فرآیند برای برش لیزری

پارامترهای متعددی بر فرآیند برش لیزر تأثیر می‌گذارند، برخی به عملکرد فنی منبع لیزر بستگی دارند در حالی که برخی دیگر متغیر هستند. تمرکز امروز بر روی پارامترهای فرآیند موثر بر پرتو و نقطه کانونی در برش لیزر است:

 

اصل برش لیزری

 

برش لیزری شامل تمرکز یک لیزر با قدرت{0} بالا بر روی سطح قطعه کار برای ذوب یا تبخیر آن است. با کمک گاز برش، سرباره مذاب با عبور از سطح قطعه کار، سرباره مذاب دور می‌شود و یک قسمت تشکیل می‌دهد که مواد را جدا می‌کند.

 

قدرت و حالت خروجی لیزر

 

1. توان خروجی لیزر

توان خروجی لیزر به طور مستقیم بر عملکرد دستگاه برش لیزر تأثیر می گذارد. به طور کلی، با افزایش ضخامت صفحه، قدرت لیزر بالاتری مورد نیاز است. برای برش مواد مشابه با ضخامت یکسان، قدرت خروجی لیزر بیشتر، سرعت برش سریع‌تر و لبه‌های برش صاف‌تر را ممکن می‌سازد. با این حال، پس از تعیین توان خروجی، سرعت برش باید برای مواد و ضخامت خاص بهینه شود تا بهترین نتایج حاصل شود. هر دو سرعت بیش از حد سریع و بیش از حد آهسته می توانند بر نتایج برش لیزر تأثیر منفی بگذارند.

 

2. حالت خروجی لیزر

 

توزیع کیفیت پرتو لیزر به حالت تک-و چند-حالت طبقه بندی می شود. حالت تک- زمانی رخ می‌دهد که چگالی انرژی پرتو در یک نقطه کانونی متمرکز شود، در حالی که حالت چند{4} زمانی وجود دارد که دو یا چند نقطه حداکثر چگالی انرژی را نشان می‌دهند. در برنامه های برش، نقطه متمرکز به طور قابل توجهی بر کیفیت برش تأثیر می گذارد. لیزرهای تک حالته دارای هسته فیبر ظریف‌تر، کیفیت پرتو برتر در مقایسه با لیزرهای چند حالته، و توزیع انرژی گاوسی با حداکثر چگالی در مرکز هستند. نمایش سه بعدی{10}}شبیه یک قله تیز و گرد است.

 

لیزرهای چند حالته دارای هسته فیبر ضخیم‌تری هستند که در نتیجه کیفیت پرتو کمتری در مقایسه با لیزرهای تک حالته- دارد. توزیع انرژی آنها در سراسر نقطه یکنواخت تر است، با یک تصویر سه بعدی- شبیه یک فنجان وارونه. شیب لبه ها نشان می دهد که توزیع چند حالته به طور قابل توجهی تندتر از توزیع تک حالته- است.

 

لیزرهای تک حالته در پردازش ورقه نازک برتری دارند، در حالی که لیزرهای چند حالته در مواد ضخیم تر عملکرد بهتری دارند. مقایسه این دو معنی‌دار نیست، زیرا آنها پیکربندی‌های لیزر فیبر مجزا را نشان می‌دهند-بیشتر شبیه وسایل نقلیه: خودروهای سدان برای بزرگراه‌ها مناسب هستند، در حالی که خودروهای شاسی‌بلند در خارج از جاده-خدمات دارند. با این حال، خودروهای سدان می توانند از کوه ها عبور کنند و خودروهای شاسی بلند نیز می توانند حرکت کنندجاده هابنابراین، انتخاب یک حالت- یا چند حالته- کاملاً به نیازهای پردازش خاص کاربر نهایی بستگی دارد.

 

اندازه فوکوس، عمق فوکوس و موقعیت فوکوس

 

1. اندازه فوکوس و عمق فوکوس

 

در برش لیزری، موقعیت فوکوس به طور قابل توجهی بر نتایج برش تاثیر می گذارد. مواد یا ضخامت های مختلف به موقعیت های فوکوس مربوطه در طول برش لیزری نیاز دارند.

 

در برش لیزری، اندازه نقطه کانونی و عمق فوکوس عوامل بسیار مهمی هستند که بر کیفیت و کارایی برش تاثیر می‌گذارند. یک لنز فوکوس کوتاه- قطر نقطه نسبتاً کوچک و عمق فوکوس کوتاهی ایجاد می‌کند که در نتیجه چگالی توان بالایی در نقطه کانونی ایجاد می‌کند. این کار برش با سرعت بالا{3}}مواد نازک را با دقت بالاتر تسهیل می کند. برعکس، یک لنز فوکوس بلند- قطر نقطه کانونی بزرگ‌تری دارد اما عمق فوکوس طولانی‌تری دارد. به شرط حفظ چگالی توان کافی، این پیکربندی برای برش قطعات ضخیم تر مناسب تر است.

 

2. رابطه معمولی بین موقعیت فوکوس و سطح برش

 

هنگام برش صفحات نازک، تمرکز عموماً روی سطح قطعه کار قرار می گیرد. برای صفحات ضخیم، فوکوس معمولاً در حدود 1/3 تا 1/4 ضخامت صفحه نفوذ می کند، که در محدوده منفی عدم فوکوس قرار دارد. هنگام برش فولاد کربنی، تمرکز بالای سطح صفحه قرار می گیرد. با افزایش ضخامت صفحه، فوکوس از سطح دورتر می شود و در محدوده فوکوس مثبت قرار می گیرد.