In de afgelopen jaren, met de toenemende vraag naar het snijden van plaatstaal, is de traditionele snijmethode moeilijk om beter te voldoen aan de productie-eisen vanwege de lage nauwkeurigheid en het grote door hitte beïnvloede gebied. Fiberlasersnijden heeft veel voordelen, zoals een klein door warmte beïnvloed gebied , hoge precisie, hoge snelheid, contactloze verwerking en vervangt geleidelijk het traditionele snijproces.
Het principe van lasersnijden van metaal is om de laserstraal als warmtebron te gebruiken om het metaalmateriaaloppervlak te bestralen, waardoor de oppervlaktetemperatuur van het metaalmateriaal stijgt tot het smeltpunt (kookpunt). Tegelijkertijd stoot het mondstuk snijgas uit parallel aan de bestralingsrichting van de laserstraal om de gesmolten (gasvormige) verbindingen weg te blazen (wanneer het snijgas een actief gas is, zoals zuurstof, zal het snijgas ook reageren met metalen materialen om oxidatiewarmte te leveren. Door de besturing van het bewegingsapparaat, de snijkop beweegt volgens de vooraf bepaalde lijn om verschillende vormen van het werkstuk te snijden.
Tijdens het lasersnijden van metaal is de vermogensdichtheid van de invallende laser anders en zijn de veranderingen van het metaalmateriaaloppervlak ook anders. Over het algemeen geldt dat wanneer de laservermogensdichtheid op het oppervlak van metaalmateriaal 10 mW/cm2 bereikt, het oppervlak van metaalmateriaal snel zal stijgen tot het kookpunt van het materiaal en sterk zal verdampen tot metaaldamp.
Wanneer de laservermogensdichtheid op het oppervlak van metalen materialen 100 mW/cm2 overschrijdt, zal de metaaldamp die niet op tijd kan worden afgevoerd door de laserenergie opnieuw worden verwarmd om een plasmawolk te vormen.
Het grootste deel van de plasmawolk die wordt gegenereerd door het lasersnijden van metalen materialen, wordt weggeblazen door het snijgas en het resterende kleine deel vormt een plasmawolk om het snijden van metaal te beïnvloeden:
1) Plasmawolken blijven op het oppervlak van metalen materialen, belemmeren de overdracht van laserenergie en verminderen de snijsnelheid.
2) De plasmawolk die onder het mondstuk zit, zal niet alleen het capaciteitsmedium tussen het mondstuk en het metalen materiaal veranderen, maar ook het mondstuk verwarmen, de prestatieparameters van de capaciteit beïnvloeden, de detectieresultaten van de capacitieve hoogteregelaar verstoren, de nauwkeurigheid verminderen van de follow-upcontrole, en beïnvloedt het snijdende effect.
Neem als voorbeeld de laser van 2000 W die veel op de markt wordt gebruikt, als deze wordt gebruikt met een 100/125 (brandpuntsafstand collimator/brandpuntsafstand focuslens) snijkop, wanneer de kerndiameter van de pigtail kleiner is dan 40 μ bij m , zal de gemiddelde vermogensdichtheid van de lichtvlek bij nulfocus de orde van 100 mW/cm2 bereiken, vooral bij het snijden van dunne metalen platen is het gemakkelijker om plasmawolken te genereren.
De afgelopen jaren zijn de voordelen van single-mode lasers door de markt erkend. Met de continue optimalisatie van optische schema's neemt ook de single-mode laserkracht van het apparaat geleidelijk toe. De hogere straalkwaliteit (over het algemeen overeenkomend met de kleinere kerndiameter van de pigtail) en het hogere uitgangsvermogen maken de gemiddelde vermogensdichtheid van de lichtvlek bij het nulbrandpunt steeds hoger, en het is gemakkelijker om plasmawolken te genereren bij het snijden van dunne metalen platen.
Om dit probleem op te lossen, kunnen de volgende snijprocessen de impact van plasmawolken effectief verminderen:
1. Pulssnijden wordt toegepast. Het aannemen van de pulssnijmodus kan enerzijds het piekvermogen van de laser garanderen en anderzijds de bestralingstijd van laser op metalen materialen verkorten, waardoor de vorming van plasmawolken wordt verminderd.
2. Verminder het lasersnijvermogen correct. Zonder andere omstandigheden te veranderen, kan het verminderen van het snijvermogen de gemiddelde vermogensdichtheid bij de focus verminderen en het genereren van plasmawolken verminderen. Bij het snijden van 1 mm roestvrij staal met single-mode 2000W laser op vol vermogen en nul focus, is de snijsnelheid niet ideaal vanwege de invloed van plasmawolken. Wanneer het snijvermogen wordt teruggebracht tot 1800W, wordt de snijsnelheid met 50 procent verhoogd.
3. Verbreed en snijd de gleuf goed. Het verbreden van de snijspleet zorgt niet alleen voor een breder kanaal voor de plasmawolk om zich naar beneden te verspreiden, vermindert de impact van de plasmawolk op het snijden, maar helpt ook om de afvoer van slak in de spleet te versnellen en het snij-effect te verbeteren.
4. Verlaag de maaihoogte op de juiste manier. De snijhoogte bepaalt niet alleen rechtstreeks de dikte van de plasmawolk tussen het mondstuk en het metalen materiaaloppervlak (hoe korter de afstand, hoe dunner de plasmawolk), maar ook hoe dichter het snijmondstuk is, hoe hoger de snijgasdruk die wordt afgegeven door de mondstuk midden zal zijn. Hoe hoger de snijdruk zal helpen om de verspreiding van de plasmawolk onder het mondstuk te versnellen en de afscherming van de plasmawolk naar de invallende laser te verminderen. Dus op het uitgangspunt van het waarborgen van de veiligheid van de snijkop, hoe dichter de volgafstand is, hoe beter.
5. Gebruik een geschikt snijmondstuk. Het juiste mondstuk kan de verspreiding van metaalplasmawolken versnellen door een snellere gasstroom zonder de mondstukdiameter te vergroten.
6. Voeg een zijblaasapparaat en een mondstukkoelapparaat toe aan de snijkop. Het zijblaasapparaat wordt gebruikt om een deel van de plasmawolk weg te blazen en de concentratie van de plasmawolk onder het mondstuk te verminderen. Het mondstukkoelapparaat kan de thermische impact van de plasmawolk op het mondstuk verminderen en voorkomen dat de prestatieparameters van de mondstukcapaciteit worden beïnvloed.
7. Capacitieve hoogteregelaar met hoge bemonsteringssnelheid wordt gebruikt. Capacitieve hoogteregelaar met hoge bemonsteringssnelheid kan niet alleen de volgnauwkeurigheid garanderen, maar ook de verandering van de plasmawolk onder het mondstuk bepalen door de verandering van de capaciteitswaarde te bewaken. De werktuigmachine kan maatregelen nemen zoals vertraging, pauze, pulssnijden, enz. om de impact van plasmawolken op het snijden te verminderen door de verandering van plasmawolk te volgen.
Over HGTECH: HGTECH is de pionier en leider van industriële lasertoepassingen in China, en de gezaghebbende leverancier van wereldwijde oplossingen voor laserverwerking. We hebben allesomvattende laserintelligente machine-, meet- en automatiseringsproductielijnen en slimme fabrieksconstructies om totaaloplossingen voor intelligente productie te bieden.
