Das Prinzip des Laserschneidens von Metall besteht darin, den Laserstrahl als Wärmequelle zu nutzen, um die Oberfläche des Metallmaterials zu bestrahlen, wodurch die Oberflächentemperatur des Metallmaterials bis zum Schmelzpunkt (Siedepunkt) ansteigt. Gleichzeitig versprüht die Düse Schneidgas parallel zur Einstrahlrichtung des Laserstrahls, um das Material zu schmelzen (zu verdampfen). Wegblasen (wenn das Schneidgas ein aktives Gas wie Sauerstoff ist, reagiert das Schneidgas auch mit dem Metallmaterial und liefert Oxidationswärme). Durch die Steuerung der Bewegungsvorrichtung bewegt sich der Schneidkopf entlang einer vorgegebenen Route, um Werkstücke unterschiedlicher Form zu schneiden.

Beim Laserschneiden von Metall ist die Leistungsdichte des einfallenden Lasers unterschiedlich und auch die Veränderungen auf der Oberfläche des Metallmaterials sind unterschiedlich. Wenn die Laserleistungsdichte auf der Oberfläche eines Metallmaterials im Allgemeinen die Größenordnung von 10 MW/cm² erreicht, erwärmt sich die Oberfläche des Metallmaterials schnell bis zum Siedepunkt des Materials und verdampft stark zu Metalldampf. Wenn die Laserleistungsdichte auf der Oberfläche eines Metallmaterials die Größenordnung von 100 MW/cm² überschreitet, wird der Metalldampf, der nicht rechtzeitig entladen werden kann, durch die Laserenergie erneut erhitzt und bildet eine Plasmawolke.

Der größte Teil der beim Laserschneiden von Metallmaterialien erzeugten Plasmawolke wird vom Schneidgas weggeblasen, und der verbleibende kleine Teil bildet eine Plasmawolke und beeinträchtigt das Metallschneiden:

1) Die Plasmawolke bleibt auf der Oberfläche des Metallmaterials, behindert die Übertragung der Laserenergie und verringert die Schnittgeschwindigkeit.

2) Die unter der Düse eingeschlossene Plasmawolke verändert nicht nur das Kapazitätsmedium zwischen der Düse und dem Metallmaterial, sondern erwärmt auch die Düse, beeinflusst ihre Kapazitätsleistungsparameter, stört die Erkennungsergebnisse des kapazitiven Höhenreglers und verringert die Nachverfolgung Die Präzision der Steuerung beeinflusst die Schneidwirkung.

Nehmen wir als Beispiel den derzeit auf dem Markt weit verbreiteten 2000-W-Laser, wenn er mit einem 100/125-Schneidkopf (Brennweite der Kollimatorlinse/Brennweite der Fokussierlinse) verwendet wird und der Kerndurchmesser des Pigtails weniger als 40 μm beträgt, der Durchschnitt Die Leistungsdichte des Lichtflecks bei Nullfokus erreicht eine Größenordnung von 100 MW/cm², insbesondere beim Schneiden dünner Metallplatten ist es einfacher, Plasmawolken zu erzeugen.

Um dieses Problem anzugehen, kann der folgende Schneidprozess den Einfluss der Plasmawolke auf den Schneidprozess wirksam reduzieren:

1. Nehmen Sie das Impulsschneiden an. Das Impulsschneidverfahren kann einerseits die Spitzenleistung des Lasers sicherstellen und andererseits die Bestrahlungszeit des Lasers auf dem Metallmaterial verkürzen, wodurch die Entstehung einer Plasmawolke verringert wird.

2. Reduzieren Sie die Laserschneidleistung entsprechend. Ohne andere Bedingungen zu ändern, kann eine Reduzierung der Schneidleistung die durchschnittliche Leistungsdichte im Fokus verringern und die Entstehung von Plasmawolken verringern. Wenn beispielsweise ein Single-Mode-2000-W-Laser zum Schneiden von 1 mm dickem Edelstahl bei voller Leistung und Nullfokus verwendet wurde, war die Schnittgeschwindigkeit aufgrund des Einflusses der Plasmawolke nicht ideal. Bei einer Reduzierung der Schneidleistung auf 1800 W erhöhte sich die Schnittgeschwindigkeit um 50 %.

3. Den Schneidspalt entsprechend erweitern. Durch die Verbreiterung der Schnittfuge entsteht nicht nur ein breiterer Kanal für die Ausbreitung der Plasmawolke nach unten, wodurch der Einfluss der Plasmawolke auf den Schnitt verringert wird, sondern auch die Beschleunigung des Schlackenaustritts in der Schnittfuge und die Verbesserung der Schneidwirkung.

4. Verkürzen Sie die Schnitthöhe entsprechend. Die Schnitthöhe bestimmt nicht nur direkt die Dicke der Plasmawolke zwischen der Düse und der Oberfläche des Metallmaterials (je kürzer der Abstand, desto dünner die Plasmawolke), sondern auch je näher an der Schneiddüse, desto höher der Druck Das aus der Mitte der Düse ausgestoßene Schneidgas (siehe Abbildung 2) Der Anstieg des Schneidluftdrucks trägt dazu bei, die Ausbreitung der Plasmawolke unterhalb der Düse zu beschleunigen und verringert die Abschirmung des einfallenden Lasers durch die Plasmawolke. Um die Sicherheit des Schneidkopfes zu gewährleisten, gilt daher: Je kürzer der Folgeabstand, desto besser.

5. Verwenden Sie eine geeignete Schneiddüse. Eine geeignete Düse kann die Gasdurchflussrate erhöhen, ohne den Durchmesser der Düse zu vergrößern, und kann die Ausbreitung von Metallplasmawolken beschleunigen.

6. Fügen Sie dem Schneidkopf ein Seitenblasgerät und ein Düsenkühlgerät hinzu. Das Seitenblasgerät wird verwendet, um einen Teil der Plasmawolke wegzublasen und die Ansammlung von Plasmawolken unterhalb der Düse zu reduzieren. Die Düsenkühlvorrichtung kann den thermischen Einfluss der Plasmawolke auf die Düse reduzieren und eine Beeinträchtigung der kapazitiven Leistungsparameter der Düse vermeiden.

7. Verwenden Sie einen kapazitiven Höhenversteller mit hoher Abtastrate. Der kapazitive Höhenregler mit hoher Abtastrate kann nicht nur die folgende Genauigkeit gewährleisten, sondern auch die Änderungen in der Plasmawolke unterhalb der Düse bestimmen, indem er die Änderungen des Kapazitätswerts überwacht. Durch die Überwachung der Veränderungen in der Plasmawolke kann die Werkzeugmaschine Maßnahmen wie Verzögerung, Pause und Impulsschneiden ergreifen. Um den Einfluss der Plasmawolke auf das Schneiden zu reduzieren.