En los últimos años, con la creciente demanda de corte de chapa, el método de corte tradicional es difícil de cumplir mejor con los requisitos de producción debido a su baja precisión y gran área afectada por el calor. El corte por láser de fibra tiene muchas ventajas, como una pequeña área afectada por el calor. , alta precisión, velocidad rápida, procesamiento sin contacto y está reemplazando gradualmente el proceso de corte tradicional.
El principio del corte de metal por láser es utilizar el rayo láser como fuente de calor para irradiar la superficie del material metálico, haciendo que la temperatura de la superficie del material metálico aumente hasta el punto de fusión (ebullición). Al mismo tiempo, la boquilla expulsa gas de corte paralelo a la dirección de irradiación del rayo láser para eliminar los compuestos fundidos (gaseosos) (cuando el gas de corte es un gas activo como el oxígeno, el gas de corte también reaccionará con materiales metálicos para proporcionar calor de oxidación. A través del control del dispositivo de movimiento, el El cabezal de corte se mueve de acuerdo con la línea predeterminada para cortar varias formas de piezas de trabajo.
En el proceso de corte de metal por láser, la densidad de potencia del láser incidente es diferente y los cambios en la superficie del material metálico también son diferentes. En términos generales, cuando la densidad de potencia del láser en la superficie del material metálico alcanza los 10 mW/cm2, la superficie del material metálico aumentará rápidamente hasta el punto de ebullición del material y se vaporizará fuertemente en vapor metálico.
Cuando la densidad de potencia del láser en la superficie de los materiales metálicos supera los 100 mW/cm2, el vapor de metal que no se puede descargar a tiempo será recalentado por la energía del láser para formar una nube de plasma.
La mayor parte de la nube de plasma generada por el corte por láser de materiales metálicos será arrastrada por el gas de corte, y la pequeña parte restante formará una nube de plasma que afectará al corte de metales:
1) Las nubes de plasma permanecerán en la superficie de los materiales metálicos, dificultarán la transmisión de energía láser y reducirán la velocidad de corte.
2) La nube de plasma atrapada debajo de la boquilla no solo cambiará el medio de capacitancia entre la boquilla y el material metálico, sino que también calentará la boquilla, afectará sus parámetros de rendimiento de capacitancia, interferirá con los resultados de detección del regulador de altura capacitivo, reducirá la precisión del control de seguimiento, y afectar el efecto de corte.
Tome como ejemplo el láser de 2000 W ampliamente utilizado en el mercado, si se utiliza con un cabezal de corte de 100/125 (distancia focal del colimador/distancia focal de la lente de enfoque), cuando el diámetro del núcleo del pigtail es inferior a 40 μ At m , la densidad de potencia promedio del punto de luz en el foco cero alcanzará el orden de 100 mW/cm2, especialmente cuando se cortan placas de metal delgadas, es más fácil generar nubes de plasma.
En los últimos años, el mercado ha reconocido las ventajas de los láseres monomodo. Con la optimización continua de los esquemas ópticos, la potencia de los láseres monomodo del dispositivo también aumenta gradualmente. La mayor calidad del haz (que generalmente corresponde al diámetro de núcleo más pequeño de la coleta) y la mayor potencia de salida hacen que la densidad de potencia promedio del punto de luz en el punto focal cero sea cada vez más alta, y es más fácil generar nubes de plasma cuando se corta. Platos de metal.
Para resolver este problema, los siguientes procesos de corte pueden reducir efectivamente el impacto de la nube de plasma:
1. Se adopta el corte por pulsos. La adopción del modo de corte por pulsos puede garantizar la potencia máxima del láser por un lado y, por otro lado, acortar el tiempo de irradiación del láser en materiales metálicos, lo que reduce la generación de nubes de plasma.
2. Reduzca la potencia de corte por láser correctamente. Sin cambiar otras condiciones, la reducción de la potencia de corte puede reducir la densidad de potencia promedio en el foco y reducir la generación de nubes de plasma. Al cortar acero inoxidable de 1 mm con láser monomodo de 2000 W a plena potencia y sin enfoque, la velocidad de corte no es ideal debido a la influencia de la nube de plasma. Cuando la potencia de corte se reduce a 1800 W, la velocidad de corte aumenta en un 50 por ciento.
3. Ensanche y corte correctamente la hendidura. Ampliar la rendija de corte no solo proporciona un canal más amplio para que la nube de plasma se disperse hacia abajo, reduce el impacto de la nube de plasma en el corte, sino que también ayuda a acelerar la descarga de escoria en la rendija y mejora el efecto de corte.
4. Reduzca la altura de corte adecuadamente. La altura de corte no solo determina directamente el espesor de la nube de plasma entre la boquilla y la superficie del material metálico (cuanto más corta es la distancia, más delgada es la nube de plasma), sino que también cuanto más cerca está la boquilla de corte, mayor es la presión del gas de corte emitida por la será el centro de la boquilla. Cuanto mayor sea la presión de corte, ayudará a acelerar la dispersión de la nube de plasma debajo de la boquilla y reducirá la protección de la nube de plasma al láser incidente. Entonces, con la premisa de garantizar la seguridad del cabezal de corte, cuanto más cerca sea la distancia de seguimiento, mejor.
5. Utilice una boquilla de corte adecuada. La boquilla adecuada puede acelerar la dispersión de la nube de plasma metálico mediante un flujo de gas más rápido sin aumentar el diámetro de la boquilla.
6. Agregue un dispositivo de soplado lateral y un dispositivo de enfriamiento de boquilla en el cabezal de corte. El dispositivo de soplado lateral se utiliza para eliminar parte de la nube de plasma y reducir la concentración de la nube de plasma debajo de la boquilla. El dispositivo de enfriamiento de la boquilla puede reducir el impacto térmico de la nube de plasma en la boquilla y evitar afectar los parámetros de rendimiento de la capacitancia de la boquilla.
7. Se adopta un ajustador de altura capacitivo de alta frecuencia de muestreo. El ajustador de altura capacitivo de alta tasa de muestreo no solo puede garantizar la precisión del seguimiento, sino que también determina el cambio de la nube de plasma debajo de la boquilla al monitorear el cambio del valor de capacitancia. La máquina herramienta puede tomar medidas como desaceleración, pausa, corte por pulsos, etc. para reducir el impacto de la nube de plasma en el corte al monitorear el cambio de la nube de plasma.
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