Die Laserschneidmaschine ist eine technologische Revolution in der Blechbearbeitung und eines der heute gängigen Mittel der Blechbearbeitung. Die Laserschneidmaschine verfügt über ein hohes Maß an Flexibilität, schnelle Schnittgeschwindigkeit, hohe Produktionseffizienz und kurze Produktionszyklen, die einen breiten Markt für Kunden gewonnen haben. Derzeit verwendet der Großteil der Bearbeitung im Bereich der mittleren und dünnen Bleche auf dem Markt den Laserschneider, der weithin für seine hohe Effizienz und Präzision geachtet wird. Sogar der Bereich der dicken Bleche hat einige der Plasma- und Flammenmärkte ersetzt. Bei unsachgemäßer Fehlersuche wird jedoch auch die Schneidwirkung der Laserschneidmaschine beeinträchtigt. Konkret sind es sechs Faktoren, die für die Schneidwirkung entscheidend sind.
1. Einfluss der Schnittgeschwindigkeit auf die Schnittwirkung
Die Schnittgeschwindigkeit entspricht bei gegebener Laserleistungsdichte und Material einer empirischen Formel. Solange sie über der Bestehensschwelle liegt, ist die Schnittgeschwindigkeit des Materials proportional zur Laserleistungsdichte, d. h. eine Erhöhung der Leistungsdichte kann die Schnittgeschwindigkeit verbessern. Die hier angesprochene Leistungsdichte hängt nicht nur mit der Laserausgangsleistung zusammen, sondern auch mit dem Strahlqualitätsmodus. Darüber hinaus haben auch die Eigenschaften des Strahlfokussiersystems, also die Größe des fokussierten Flecks, einen großen Einfluss auf das Laserschneiden. Die Schnittgeschwindigkeit ist umgekehrt proportional zur Dichte (spezifisches Gewicht) und Dicke des zu schneidenden Materials.
Wenn andere Parameter unverändert bleiben, sind die Faktoren zur Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit: Erhöhen Sie die Leistung (innerhalb eines bestimmten Bereichs, z. B. 500 bis 2000 W); Strahlmodus verbessern; Reduzieren Sie die Größe des Fokusflecks (fokussieren Sie beispielsweise mit einem Objektiv mit kurzer Brennweite); Schneidstoffe mit geringer Anfangsverdampfungsenergie (z. B. Kunststoff, Plexiglas etc.); Schneiden von Materialien mit geringer Dichte (z. B. Weißkiefer); Schneiden Sie dünnes Material.
Insbesondere bei Metallmaterialien kann die Laserschneidgeschwindigkeit, wenn andere Prozessvariablen konstant gehalten werden, einen relativen Einstellbereich haben und dennoch eine zufriedenstellende Schnittqualität aufrechterhalten. Dieser Einstellbereich ist beim Schneiden dünner Metalle etwas größer als bei dicken Teilen. Manchmal ist die Schnittgeschwindigkeit zu langsam, was dazu führt, dass die Ablationsoberfläche des ausgegebenen Heißschmelzmaterials sehr rauh wird.
2. Einfluss der Einstellung der Fokuslage auf die Schnittqualität
Da die Laserleistungsdichte einen großen Einfluss auf die Schnittgeschwindigkeit hat, ist die Wahl der Objektivbrennweite ein wichtiges Thema. Nachdem der Laserstrahl fokussiert ist, ist die Punktgröße proportional zur Brennweite der Linse. Nachdem der Strahl durch die Linse mit kurzer Brennweite fokussiert wurde, ist die Punktgröße sehr klein und die Leistungsdichte am Brennpunkt sehr hoch, was für das Materialschneiden günstig ist; Seine Nachteile sind jedoch, dass die Fokustiefe sehr kurz ist und der Einstellspielraum gering ist, was im Allgemeinen für das Hochgeschwindigkeitsschneiden dünner Materialien geeignet ist. Da das Objektiv mit langer Brennweite eine große Brennweite hat, eignet es sich besser zum Schneiden dicker Werkstücke, solange es eine ausreichende Leistungsdichte hat.
Nach der Bestimmung der zu verwendenden Brennweitenlinse ist die relative Position des Fokus und der Werkstückoberfläche besonders wichtig, um die Schnittqualität sicherzustellen. Da die Leistungsdichte im Fokus am höchsten ist, liegt die Fokuslage beim Schneiden in den meisten Fällen knapp auf der Werkstückoberfläche oder knapp darunter. Im gesamten Schneidprozess ist es eine wichtige Bedingung sicherzustellen, dass die relative Position zwischen dem Fokus und dem Werkstück konstant ist, um eine stabile Schnittqualität zu erhalten. Manchmal erwärmt sich das Objektiv aufgrund schlechter Kühlung während des Betriebs, was zu einer Änderung der Brennweite führt, was eine rechtzeitige Anpassung der Fokusposition erfordert.
Wenn der Fokus an der besten Position ist, ist die Schnittfuge am kleinsten und die Effizienz am höchsten. Die beste Schnittgeschwindigkeit kann das beste Schnittergebnis erzielen. In den meisten Anwendungen wird der Strahlfokus direkt unterhalb der Düse eingestellt. Der Abstand zwischen der Düse und der Werkstückoberfläche beträgt im Allgemeinen etwa 1,5 mm.
3. Einfluss des Hilfsgasdrucks auf die Schneidwirkung
Im Allgemeinen wird zum Materialschneiden ein Hilfsgas benötigt, und das Problem betrifft hauptsächlich die Art und den Druck des Hilfsgases. Im Allgemeinen werden das Hilfsgas und der Laserstrahl koaxial ausgestoßen, um die Linse vor Verschmutzung zu schützen und die Schlacke am Boden des Schnittbereichs wegzublasen. Verwenden Sie bei nichtmetallischen Materialien und einigen Metallmaterialien Druckluft oder Inertgas, um geschmolzene und verdampfte Materialien zu entfernen und gleichzeitig eine übermäßige Verbrennung im Schnittbereich zu verhindern.
Für die meisten Metalllaserschneiden wird aktives Gas (solange es O2 ist) verwendet, um eine exotherme Oxidationsreaktion mit heißem Metall zu bilden. Diese zusätzliche Wärme kann die Schnittgeschwindigkeit um 1/3~1/2 erhöhen.
Unter der Prämisse, das Hilfsgas sicherzustellen, ist der Gasdruck ein sehr wichtiger Faktor. Beim Schneiden dünner Materialien mit hoher Geschwindigkeit ist ein hoher Gasdruck erforderlich, um zu verhindern, dass Schlacke auf der Rückseite des Schnitts haften bleibt (heiße Schlacke beschädigt die Schnittkante, wenn sie auf das Werkstück trifft). Bei zunehmender Materialstärke oder langsamer Schnittgeschwindigkeit sollte der Gasdruck entsprechend reduziert werden. Um ein Einfrieren der Kunststoffschneide zu verhindern, sollte besser mit niedrigerem Gasdruck geschnitten werden.
Die Praxis des Laserschneidens zeigt, dass die Reinheit des Hilfsgases O2 einen erheblichen Einfluss auf die Schnittqualität hat. Eine Reduzierung der O2-Reinheit um 2 Prozent reduziert die Schnittgeschwindigkeit um 50 Prozent und führt zu einer deutlichen Verschlechterung der Schnittqualität.
4. Reflexionsvermögen der Materialoberfläche
Für einen 10,6-mm-Ferninfrarotstrahl, der von einer CO2-Laserschneidmaschine emittiert wird, können nichtmetallische Materialien ihn gut absorbieren, das heißt, sie haben ein hohes Absorptionsvermögen; Metallmaterialien haben eine schlechte Absorption von 10,6-mm-Strahlen, insbesondere Gold-, Silber-, Kupfer- und Aluminiummetalle mit hohem Reflexionsvermögen. Im Allgemeinen ist der CO2-Laserstrahl, insbesondere der Dauerstrichstrahl, nicht zum Schneiden solcher Materialien geeignet. Bei Aluminium- und Kupfermetallen sind im Allgemeinen mehr als 3 kW erforderlich, um eine ausreichende Anfangsleistung zu bilden, um die für den Penetrationseffekt erforderlichen Anfangslöcher zu erhalten. Eisenhaltige Stahlmaterialien, Nickel, Titan usw. haben eine bestimmte Absorptionsrate für einen 10,6-mm-CO2-Strahl, insbesondere wenn die Materialoberfläche auf eine bestimmte Temperatur oder einen bestimmten Oxidfilm erhitzt wird, wird ihre Absorptionsrate stark verbessert, um einen besseren Schnitt zu erzielen Wirkung. Bei undurchsichtigen Materialien hängt das Absorptionsvermögen=(1 --Reflexionsvermögen) vom Oberflächenzustand, der Temperatur und der Wellenlänge des Materials ab.
Die Absorption des Materials für den Strahl spielt eine wichtige Rolle in der Anfangsphase des Erhitzens, aber sobald die Löcher im Werkstück gebildet sind, macht der Schwarzkörpereffekt der Löcher die Absorption des Materials für den Strahl nahezu 100 Prozent .
Der Oberflächenzustand von Materialien wirkt sich direkt auf die Absorption von Lichtstrahlen aus, insbesondere die Oberflächenrauheit und die Oberflächenoxidschicht verursachen offensichtliche Änderungen des Oberflächenabsorptionsvermögens. In der Praxis des Laserschneidens kann manchmal der Effekt des Zustands der Materialoberfläche auf die Strahlabsorption genutzt werden, um die Schneidleistung von Materialien zu verbessern.
5. Einfluss von Schneidbrenner und Düse
Das Design und die Herstellung des Schneidbrenners haben einen wichtigen Einfluss auf die Erzielung einer guten Schnittqualität, insbesondere der Düse. Wenn die Düse nicht richtig ausgewählt oder gewartet wird, kann es leicht zu Verschmutzungen oder Schäden kommen, oder die Rundheit der Düsenmündung ist nicht gut oder die heißen Metallspritzer verursachen lokale Verstopfungen, die Wirbelströme in der Düse bilden, was zu erheblichen Folgen führt Verschlechterung der Schnittleistung. Manchmal unterscheidet sich die Düsenmündung von der Achse des fokussierten Strahls und bildet einen Strahl zum Schneiden der Düsenkante, was auch die Trimmqualität beeinträchtigt, die Schlitzbreite erhöht und die Schnittgröße falsch ausrichtet. Bei der Düse sind zwei Probleme besonders zu beachten, nämlich der Düsendurchmesser und der Abstand zwischen Düse und Werkstückoberfläche.
6. Einfluss des externen optischen Systems
Der vom Laser emittierte Originalstrahl wird durch das externe optische Pfadsystem (einschließlich Reflexion und Transmission) übertragen und strahlt mit extrem hoher Leistungsdichte präzise auf die Oberfläche des Werkstücks.
Die optischen Elemente des externen Strahlengangsystems müssen regelmäßig überprüft und rechtzeitig eingestellt werden, um sicherzustellen, dass der Strahl, wenn der Schneidbrenner über dem Werkstück läuft, korrekt zur Mitte der Linse übertragen und zum Schneiden zu einem kleinen Lichtpunkt fokussiert wird das Werkstück mit hoher Qualität. Sobald sich die Position eines optischen Elements ändert oder verschmutzt ist, wird die Schnittqualität beeinträchtigt oder sogar das Schneiden kann nicht durchgeführt werden.
Die Linse des externen Strahlengangs ist durch Verunreinigungen im Luftstrom verunreinigt, Spritzpartikel im Schnittbereich haben sich festgesetzt oder die Linse ist nicht ausreichend gekühlt, wodurch die Linse überhitzt und die Übertragung der Strahlenergie beeinträchtigt wird. Dies verursacht die Drift der Kollimation des optischen Pfads und führt zu schwerwiegenden Folgen. Eine Überhitzung des Objektivs führt auch zu Brennpunktverzerrungen und gefährdet sogar das Objektiv selbst.
Die oben genannten sechs Faktoren beeinflussen die Schneidwirkung der Laserschneidmaschine. Im eigentlichen Betrieb sollte darauf geachtet werden.
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