Procesparametre til laserskæring
Adskillige parametre påvirker laserskæringsprocessen, nogle afhænger af laserkildens tekniske ydeevne, mens andre er variable. Dagens fokus er på procesparametrene, der påvirker strålen og brændpunktet ved laserskæring:
Laserskæringsprincip
Laserskæring involverer fokusering af en høj-laser på overfladen af emnet for at smelte eller fordampe det. Assisteret ved at skære gas blæses smeltet slagger væk, når skærehovedet krydser emnets overflade og danner en skæring, der adskiller materialet.
Laserudgangseffekt og tilstand
1. Laserudgangseffekt
Laserudgangseffekt påvirker direkte laserskæremaskinens ydeevne. Generelt, når pladetykkelsen øges, kræves der højere lasereffekt. Til skæring af det samme materiale i samme tykkelse muliggør større laserudgangseffekt hurtigere skærehastigheder og glattere skærekanter. Men når først udgangseffekten er bestemt, skal skærehastigheden optimeres til det specifikke materiale og tykkelse for at opnå de bedste resultater. Både overdrevent hurtige og overdrevent langsomme hastigheder kan påvirke laserskæringsresultater negativt.
2. Laseroutputtilstand
Laserstrålekvalitetsfordeling er kategoriseret i enkelt-tilstand og multi-tilstand. Enkelt-tilstand opstår, når stråleenergitætheden koncentreres ved et enkelt brændpunkt, mens multi-tilstand eksisterer, når to eller flere punkter udviser maksimal energitæthed. I skæreapplikationer påvirker det fokuserede punkt skærekvaliteten markant. Single-mode lasere har en finere fiberkerne, overlegen strålekvalitet sammenlignet med multi-mode lasere og en Gaussisk energifordeling med spidstæthed i midten. Den tredimensionelle repræsentation ligner en skarp, afrundet top.
Multimode-lasere har en tykkere fiberkerne, hvilket resulterer i lavere strålekvalitet sammenlignet med enkelt-tilstandslasere. Deres energifordeling er mere ensartet på tværs af stedet med et tre-dimensionelt billede, der ligner en omvendt kop. Kanternes stejlhed indikerer, at multimode-fordelingen er væsentligt stejlere end den for single--mode-fordelingen.
Enkelt-tilstandslasere udmærker sig ved behandling af tynde ark, mens multi-tilstandslasere yder bedre på tykkere materialer. Det er ikke meningsfuldt at sammenligne de to, da de repræsenterer forskellige fiberlaserkonfigurationer-meget som køretøjer: sedaner passer til motorveje, mens SUV'er håndterer terræn udenfor-. Alligevel kan sedaner krydse bjerge, og SUV'er kan navigereveje.Valg af enkelt-tilstand eller multi-tilstand afhænger således helt af slutbrugerens specifikke behandlingskrav.
Fokusstørrelse, fokusdybde og fokusposition
1. Fokusstørrelse og fokusdybde
Ved laserskæring påvirker fokuspositionen skæreresultaterne markant. Forskellige materialer eller tykkelser kræver tilsvarende fokuspositioner under laserskæring.
Ved laserskæring er brændpunktets størrelse og fokusdybden afgørende faktorer, der påvirker skærekvaliteten og effektiviteten. Et kort-fokusobjektiv producerer en relativt lille punktdiameter og kort fokusdybde, hvilket resulterer i høj effekttæthed ved brændpunktet. Dette letter høj-skæring af tynde materialer med overlegen præcision. Omvendt giver et langt-fokusobjektiv en større brændpunktsdiameter, men en længere fokusdybde. Forudsat at tilstrækkelig effekttæthed opretholdes, er denne konfiguration bedre egnet til skæring af tykkere emner.
2. Typisk forhold mellem fokusposition og skæreoverflade
Når du skærer tynde plader, er fokus generelt placeret på emnets overflade. For tykke plader penetrerer fokus typisk ca. 1/3 til 1/4 af pladens tykkelse og ligger inden for det negative defokusområde. Ved skæring af kulstofstål er fokus placeret over pladeoverfladen. Når pladetykkelsen øges, bevæger fokus sig længere væk fra overfladen og ligger inden for det positive defokusområde.