Принцип лазерного різання металу полягає у використанні лазерного променя як джерела тепла для опромінення поверхні металевого матеріалу, що призводить до підвищення температури поверхні металевого матеріалу до точки плавлення (кипіння). У той же час сопло розпилює ріжучий газ паралельно напрямку опромінення лазерного променя для плавлення (випаровування) матеріалу. Здуйте (якщо ріжучий газ є активним газом, таким як кисень, ріжучий газ також реагуватиме з металевим матеріалом, створюючи тепло окислення). Керуючи пристроєм руху, ріжуча головка рухається за заздалегідь визначеним маршрутом для різання заготовок різної форми.

Під час процесу лазерного різання металу щільність потужності падаючого лазера різна, а також зміни на поверхні металевого матеріалу також різні. Загалом кажучи, коли щільність потужності лазера на поверхні металевого матеріалу досягає порядку 10 МВт/см², поверхня металевого матеріалу швидко нагріється до точки кипіння матеріалу та сильно випаровується в металеву пару. Коли щільність потужності лазера на поверхні металевого матеріалу перевищує 100 МВт/см², пари металу, які не можуть бути розряджені вчасно, знову нагріватимуться енергією лазера, утворюючи плазмову хмару.

Більша частина плазмової хмари, що утворюється під час лазерного різання металевих матеріалів, буде здута ріжучим газом, а решта невеликої частини утворить плазмову хмару та вплине на різання металу:

1) Хмара плазми залишатиметься на поверхні металевого матеріалу, перешкоджаючи передачі лазерної енергії та знижуючи швидкість різання.

2) Хмара плазми, захоплена під соплом, не тільки змінить ємнісне середовище між соплом і металевим матеріалом, але й нагріє сопло, вплине на параметри його ємності, заважає результатам виявлення ємнісного контролера висоти та зменшить Точність управління впливає на ефект різання.

Візьмемо для прикладу лазер потужністю 2000 Вт, який зараз широко використовується на ринку, якщо його використовувати з ріжучою головкою 100/125 (фокусна відстань коліматорної лінзи/фокусуюча лінза), коли діаметр серцевини кіски менше 40 мкм, середня щільність потужності світлової плями при нульовому фокусі Вона досягне порядку 100 МВт/см², особливо під час різання тонких металевих пластин, легше генерувати плазмові хмари.

Щоб вирішити цю проблему, наступний процес різання може ефективно зменшити вплив хмари плазми на процес різання:

1. Прийміть скорочення пульсу. Метод імпульсного різання може забезпечити пікову потужність лазера, з одного боку, і скоротити час опромінення лазера на металевий матеріал, з іншого боку, зменшуючи генерацію плазмової хмари.

2. Відповідним чином зменште потужність лазерного різання. Не змінюючи інших умов, зменшення потужності різання може зменшити середню щільність потужності у фокусі та зменшити утворення плазмових хмар. Наприклад, під час використання одномодового лазера потужністю 2000 Вт для різання 1 мм нержавіючої сталі на повній потужності та нульовому фокусі швидкість різання була неідеальною через вплив плазмової хмари. При зниженні потужності різання до 1800 Вт швидкість різання зросла на 50%.

3. Відповідним чином розширте ріжучу щілину. Розширення пропилу не тільки забезпечує ширший канал для розсіювання плазмової хмари вниз, зменшуючи вплив плазмової хмари на різання, але також сприяє прискоренню виділення шлаку в пропилу та посилює ефект різання.

4. Відповідним чином зменшіть висоту зрізу. Висота різання не тільки безпосередньо визначає товщину плазмової хмари між соплом і поверхнею металевого матеріалу (чим менша відстань, тим тонша плазмова хмара), але й чим ближче до різального сопла, тим вищий тиск ріжучий газ, що викидається з центру сопла (див. малюнок 2). Збільшення тиску ріжучого повітря допомагає прискорити розсіювання плазмової хмари під соплом і зменшує екранування падаючого лазера плазмовою хмарою. Тому, з огляду на забезпечення безпеки ріжучої головки, чим коротша відстань, тим краще.

5. Використовуйте відповідну ріжучу насадку. Відповідне сопло може збільшити швидкість потоку газу без збільшення діаметра сопла, а також може прискорити розсіювання металевих плазмових хмар.

6. Додайте до ріжучої головки пристрій бічного видування та пристрій охолодження сопла. Пристрій бокового видування використовується для видування частини плазмової хмари та зменшення накопичення плазмової хмари під соплом. Пристрій охолодження сопла може зменшити тепловий вплив плазмової хмари на сопло та уникнути впливу на параметри ємнісних характеристик сопла.

7. Використовуйте ємнісний регулятор висоти з високою частотою дискретизації. Ємнісний контролер висоти з високою частотою дискретизації може не тільки забезпечити наступну точність, але й визначити зміни в плазмовій хмарі під соплом, відстежуючи зміни значення ємності. Відстежуючи зміни в плазмовій хмарі, верстат може вживати такі заходи, як уповільнення, пауза та скорочення імпульсу. Щоб зменшити вплив хмари плазми на різання.