A máquina de corte a laser é uma revolução tecnológica no processamento de chapas metálicas e um dos meios comuns de processamento de chapas metálicas atualmente. A máquina de corte a laser possui alto grau de flexibilidade, velocidade de corte rápida, alta eficiência de produção e ciclo de produção curto, o que conquistou um amplo mercado para os clientes. Atualmente, a maior parte do processamento no campo de chapas médias e finas no mercado utiliza o cortador a laser, que é amplamente respeitado por sua alta eficiência e precisão. No entanto, se a depuração for inadequada, o efeito de corte da máquina de corte a laser também será afetado. Especificamente, existem seis fatores que são cruciais para o efeito de corte.
1. Influência da velocidade de corte no efeito de corte
Para uma determinada densidade de potência do laser e material, a velocidade de corte obedece a uma fórmula empírica. Desde que esteja acima do limite de passagem, a velocidade de corte do material é proporcional à densidade de potência do laser, ou seja, aumentar a densidade de potência pode melhorar a velocidade de corte. A densidade de potência aqui referida não está relacionada apenas à potência de saída do laser, mas também ao modo de qualidade do feixe. Além disso, as características do sistema de focalização do feixe, ou seja, o tamanho do ponto focalizado, também têm grande impacto no corte a laser. A velocidade de corte é inversamente proporcional à densidade (gravidade específica) e à espessura do material a ser cortado.
Quando outros parâmetros permanecem inalterados, os fatores para aumentar a velocidade de corte são: aumentar a potência (dentro de uma certa faixa, como 500~2000W); Melhorar o modo de feixe; Reduza o tamanho do ponto de foco (por exemplo, focalize com uma lente de foco curto); Corte de materiais com baixa energia de evaporação inicial (como plástico, plexiglass, etc.); Corte de materiais de baixa densidade (como pinho branco); Corte o material fino.
Especialmente para materiais metálicos, quando outras variáveis de processo são mantidas constantes, a velocidade de corte a laser pode ter uma faixa de ajuste relativa e ainda manter uma qualidade de corte satisfatória. Esta faixa de ajuste é ligeiramente maior do que a de peças grossas ao cortar metais finos. Às vezes, a velocidade de corte é muito lenta, o que levará à superfície de ablação do material de fusão a quente descarregado, tornando a superfície de corte muito áspera.
2. Influência do ajuste da posição do foco na qualidade do corte
Como a densidade de potência do laser tem uma grande influência na velocidade de corte, a seleção da distância focal da lente é uma questão importante. Depois que o feixe de laser é focado, o tamanho do ponto é proporcional à distância focal da lente. Depois que o feixe é focado pela lente de distância focal curta, o tamanho do ponto é muito pequeno e a densidade de potência no ponto focal é muito alta, o que é favorável para o corte de material; No entanto, suas desvantagens são que a profundidade focal é muito curta e a margem de ajuste é pequena, o que geralmente é adequado para corte em alta velocidade de materiais finos. Como a lente de distância focal longa possui ampla profundidade focal, é mais adequada para cortar peças grossas, desde que tenha densidade de potência suficiente.
Depois de determinar qual lente de distância focal usar, a posição relativa do foco e da superfície da peça é particularmente importante para garantir a qualidade do corte. Como a densidade de potência no foco é a mais alta, na maioria dos casos, a posição do foco é apenas na superfície da peça de trabalho ou um pouco abaixo da superfície durante o corte. Em todo o processo de corte, é uma condição importante garantir que a posição relativa entre o foco e a peça de trabalho seja constante para obter uma qualidade de corte estável. Às vezes, a lente é aquecida devido ao resfriamento insuficiente durante a operação, resultando em uma mudança na distância focal, o que requer um ajuste oportuno da posição do foco.
Quando o foco está na melhor posição, o kerf é o menor e a eficiência é a mais alta. A melhor velocidade de corte pode obter o melhor resultado de corte. Na maioria das aplicações, o foco do feixe é ajustado logo abaixo do bocal. A distância entre o bocal e a superfície da peça é geralmente de cerca de 1,5 mm.
3. Influência da pressão do gás auxiliar no efeito de corte
Geralmente, o gás auxiliar é necessário para o corte do material, e o problema envolve principalmente o tipo e a pressão do gás auxiliar. Geralmente, o gás auxiliar e o feixe de laser são ejetados coaxialmente para proteger a lente da contaminação e soprar a escória na parte inferior da área de corte. Para materiais não metálicos e alguns materiais metálicos, use ar comprimido ou gás inerte para remover materiais derretidos e evaporados, enquanto inibe a combustão excessiva na área de corte.
Para a maioria do corte a laser de metal, o gás ativo (desde que seja O2) é usado para formar uma reação exotérmica de oxidação com o metal quente. Este calor adicional pode aumentar a velocidade de corte em 1/3~1/2.
Na premissa de garantir o gás auxiliar, a pressão do gás é um fator muito importante. Ao cortar materiais finos em alta velocidade, é necessária alta pressão de gás para evitar que a escória grude na parte de trás do corte (a escória quente danificará a borda do corte quando atingir a peça de trabalho). Quando a espessura do material aumenta ou a velocidade de corte é lenta, a pressão do gás deve ser reduzida adequadamente. Para evitar que a aresta de corte de plástico congele, é melhor cortar com uma pressão de gás mais baixa.
A prática do corte a laser mostra que quando o gás auxiliar é O2, sua pureza tem um impacto significativo na qualidade do corte. Uma redução de 2% na pureza do O2 reduzirá a velocidade de corte em 50% e levará a uma deterioração significativa na qualidade da incisão.
4. Refletividade da superfície do material
Para feixe infravermelho distante de 10,6 mm emitido pela máquina de corte a laser CO2, materiais não metálicos podem absorvê-lo bem, ou seja, possuem alta absortividade; Materiais metálicos têm baixa absorção de feixe de 10,6 mm, especialmente ouro, prata, cobre e metais de alumínio com alta refletividade. Geralmente, o feixe de laser de CO2, especialmente o feixe de onda contínua, não é adequado para cortar esses materiais. Para metais de alumínio e cobre, geralmente são necessários mais de 3kW para formar potência inicial suficiente para obter os orifícios iniciais necessários para o efeito de penetração. Materiais de aço ferroso, níquel, titânio, etc. têm uma certa taxa de absorção para feixe de CO2 de 10,6 mm, especialmente quando a superfície do material é aquecida a uma certa temperatura ou filme de óxido, sua taxa de absorção será muito melhorada, de modo a obter um melhor corte efeito. Para materiais opacos, a absortividade=(1 - refletividade) está relacionada ao estado da superfície, temperatura e comprimento de onda do material.
A absorbância do material ao feixe desempenha um papel importante no estágio inicial de aquecimento, mas uma vez que os furos na peça de trabalho são formados, o efeito de corpo negro dos furos faz com que a absorbância do material ao feixe fique próxima de 100%.
O estado da superfície dos materiais afeta diretamente a absorção dos feixes de luz, especialmente a rugosidade da superfície e a camada de óxido da superfície causará mudanças óbvias na absortividade da superfície. Na prática de corte a laser, às vezes o efeito do estado da superfície do material na absorção do feixe pode ser usado para melhorar o desempenho de corte dos materiais.
5. Influência da tocha de corte e bico
O projeto e a fabricação do maçarico de corte têm importante influência na obtenção de uma boa qualidade de corte, principalmente do bico. Se o bico não for selecionado ou mantido adequadamente, é fácil causar poluição ou danos, ou a redondeza da boca do bico não é boa ou os respingos de metal quente causam bloqueio local, que formará correntes parasitas no bico, resultando em deterioração do desempenho de corte. Às vezes, a boca do bocal é diferente do eixo do feixe focalizado, formando um feixe para cortar a borda do bocal, o que também afetará a qualidade do corte, aumentará a largura da fenda e desalinhará o tamanho do corte. Para o bocal, dois problemas devem ser observados, a saber, o diâmetro do bocal e a distância entre o bocal e a superfície da peça.
6. Influência do sistema óptico externo
O feixe original emitido pelo laser é transmitido através do sistema de caminho óptico externo (incluindo reflexão e transmissão) e brilha com precisão na superfície da peça de trabalho com densidade de potência extremamente alta.
Os elementos ópticos do sistema de caminho óptico externo devem ser verificados regularmente e ajustados a tempo para garantir que, quando o maçarico de corte estiver funcionando acima da peça de trabalho, o feixe seja transmitido corretamente para o centro da lente e focalizado em um pequeno ponto de luz para cortar a peça de trabalho com alta qualidade. Uma vez que a posição de qualquer elemento óptico mude ou seja poluída, a qualidade do corte será afetada, ou mesmo o corte não poderá ser realizado.
A lente do caminho óptico externo está poluída por impurezas no fluxo de ar, partículas salpicadas na área de corte são coladas ou a lente não é suficientemente resfriada, o que irá superaquecer a lente e afetar a transmissão de energia do feixe. Isso causará o desvio da colimação do caminho óptico e levará a sérias consequências. O superaquecimento da lente também causará distorção focal e até mesmo colocará em risco a própria lente.
O acima são os seis fatores que afetam o efeito de corte da máquina de corte a laser. No processo de operação real, deve-se prestar atenção.
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