1. Lāzera staru fokusēšanas pamati
1.1. Fokusēti enerģijas principi
Lāzera griezēja optiskā sistēma kondensē staru fokusa punktu ar maksimālo enerģijas blīvumu, ko aprēķina ar formulu: \\ (e=\\ frac {p} {\\ pi r^2} \\)
kur \\ (p \\) apzīmē jaudu un \\ (r \\) ir staru rādiuss fokusa punktā. Ir trīs galvenie fokusa stāvokļi, kas nosaka, kā stars mijiedarbojas ar materiāliem:
· Pozitīvs fokuss: Fokusa punkts atrodas virs materiāla virsmas, kā rezultātā augšpusē rodas plašāks stars.
· Nulles fokuss: Fokusa punkts sakrīt ar virsmu, līdzsvarojot staru diametru visā materiāla biezumā.
· Negatīvs fokuss: Fokusa punkts ir novietots zem virsmas, koncentrējot enerģiju materiālā.
1.2 Fokusa pozīcijas nozīme
Fokusa pozīcija tieši ietekmē to, kā lāzera stars izkausē un izmet materiālu caur tā biezumu. Nepareiza izlīdzināšana noved pie nevienmērīga enerģijas sadalījuma, kas var izraisīt tādus defektus kā neapstrādātas malas vai dross uzkrāšanās.
2. Ietekme uz virsmas kvalitātes griešanu
2.1 Virsmas raupjums
Virsmas raupjums, ko mēra ar tādiem parametriem kā \\ (r _ a \\), norāda uz griezuma gludumu. Ar pozitīvu fokusu plašāks augšējais stars palielina sānu siltuma pārnesi, izraisot neregulāru izšķirtspēju. Piemēram, uz 3 mm nerūsējošā tērauda \\ (r _ a \\) palielinās no 12 μm pie nulles fokusa līdz 15μm ar +1 mm fokusu. Un otrādi, -0. 5 mm negatīvā fokusa koncentrātu enerģija, uzlabojot izkausētu materiāla izgrūšanu un samazinot raupjumu līdz 10μm.
2.2 Aizperikulārība
Precīzijas montāžai ir nepieciešami griezumi ar 90 grādu malām. Pozitīvs fokuss rada slīpumu "visaugstākais, apakšdaļa", piemēram, 8 grādu leņķis uz 5 mm alumīnija ar +2 mm fokusu. Mērens -1 mm negatīvs fokuss saplūst ieejā, samazinot slīpumu līdz 3 grādiem, vienmērīgi sadalot enerģiju caur materiālu.
2.3.
Dross veidojas, kad izkausēts materiāls neizdodas pilnībā izmest. Pozitīvs fokuss samazina enerģijas blīvumu apakšā, atstājot atlikumu biezu dross, bieži parādās uz 10 mm oglekļa tērauda ar +1 mm fokusu. A -0. 8 mm fokuss, kas apvienots ar skābekļa palīggāzi, nodrošina pietiekami daudz enerģijas, lai izmestu izkausēto dzelzs oksīdu, kā rezultātā tiek samazināti bezrūpīgi griezumi.
2.4. Siltuma skarta zona (HAZ)
HAZ ir termisko bojājumu laukums ap griezumu. Pozitīvā fokusa paplašināšana paplašina HAZ; Uz 4mm titāna tas mēra 0. 3mm pie nulles fokusa pret 0. 25mm pie -0. 5mm. Negatīva fokusa koncentrāta enerģija, materiāla īpašību saglabāšana augstas stipruma sakausējumos.
3. Fokusa stratēģijas dažādiem materiāliem
3.1 Metāla materiāli
· Nerūsējošais tērauds (2–5 mm): Izmantojiet nelielu negatīvu fokusu (-0. 3 līdz -0. 8mm) ar slāpekļa palīga gāzi, lai novērstu oksidāciju un nodrošinātu vienmērīgu kausēšanu.
· Oglekļa tērauds (10 mm+): Dziļāka negatīva fokusa (-1 līdz -1. 5mm) Iespējo eksotermisku griešanu ar skābekli, uzlabojot dross noņemšanu.
· Alumīnija sakausējumi: Plānām loksnēm (mazāk vai vienāda ar 3 mm), no nulles līdz +0. 2mm fokuss samazina staru atstarojumu; Biezākas loksnes (-0. 5mm) ir nepieciešama augsta spiediena slāpeklis, lai apkarotu siltumvadītspēju.
3.2 Materiāli, kas nav metāli
· Akrila\/plastmasa: Uzklājiet pozitīvu fokusu (+1-+2 mm), lai izplatītu enerģiju un izvairītos no sadedzināšanas, pārī ar zema spiediena gaisu tīrām malām.
· Koka\/kompozītmateriāli: Neliels pozitīvs fokuss (+0. 5mm) samazina charring kokā, savukārt nulles fokuss novērš delamināciju stiklplasta kompozītēs.
4. Papildu fokusa kontroles paņēmieni
4.1 Automātiskās fokusa sistēmas
Sensori nosaka reālā laika sagataves variācijas, pielāgojot fokusu, lai saglabātu izlaupītus materiālus un samazinātu automobiļu noraidīšanas ātrumu par 30%.
4.2 Dinamiskā fokusa pielāgošana
Mašīnas var pielāgot fokusu vidējo griezumu biezuma izmaiņām. Piemēram, 0. 7 mm dziļāks fokuss, pārejot no 3 mm uz 5 mm tēraudu, nodrošina nemainīgu griezuma kvalitāti.
4.3 Kalibrēšanas protokoli
Pārbaudes modeļi ģenerē materiālus specifiskas fokusa kartes, uzglabājot optimālus iestatījumus un samazinot iestatīšanas laiku par 20%.
5. Rūpniecisko lietojumprogrammu piemēri
· Automobiļu tērauds: Fokusa pielāgošana no -0. 5mm līdz -0. 8 mm uz 6 mm HSLA tērauda samazinātu malu defektus par 40%.
· Aviācijas un kosmosa titāns: 5 mm ti -6 al -4 v ar {-0.
6. Nākotnes izaicinājumi un perspektīva
Cutting thick materials (>20 mm tērauds) joprojām ir grūti staru novirzes dēļ. Turpmākajās attīstībā var iekļaut AI, lai analizētu reālā laika datus automātiskas fokusa optimizācijai, nodrošinot dažādu materiālu pielāgojamu apstrādi.
7. Secinājums
Lāzera griezēja fokusa stāvoklis būtiski ietekmē griešanas kvalitāti, ietekmējot raupjumu, malas formu, dross un haz. Pielāgojot fokusa iestatījumus materiālajām vajadzībām un piesaistot uzlabotas vadības tehnoloģijas, ražotāji var sasniegt augstāku precizitāti, samazināt atkritumus un izpildīt rūpnieciskās prasības.
----- Amēlija -----