A lézeres fémvágás elve az, hogy a lézersugarat hőforrásként használják a fémanyag felületének besugárzására, aminek következtében a fémanyag felületi hőmérséklete az olvadáspontig (forráspontig) emelkedik. Ezzel egyidejűleg a fúvóka a lézersugár besugárzási irányával párhuzamosan vágógázt permetez, hogy megolvasztja (elpárologtassa) az anyagot. Fújja le (ha a vágógáz aktív gáz, például oxigén, a vágógáz szintén reakcióba lép a fémanyaggal, és oxidációs hőt biztosít). A mozgatóeszköz vezérlésével a vágófej egy előre meghatározott útvonalon mozog a különböző formájú munkadarabok vágásához.

A lézervágó gépi fémvágás folyamata során a beeső lézer teljesítménysűrűsége eltérő, és a fémanyag felületén bekövetkező változások is eltérőek. Általánosságban elmondható, hogy amikor a lézer teljesítménysűrűsége egy fémanyag felületén eléri a 10 MW/cm² nagyságrendet, a fémanyag felülete gyorsan felmelegszik az anyag forráspontjára, és erősen fémgőzné párolog. Ha egy fémanyag felületén a lézerteljesítménysűrűség meghaladja a 100 MW/cm² nagyságrendet, az időben ki nem üríthető fémgőz a lézerenergia hatására újra felmelegszik, plazmafelhőt hozva létre.

A fémanyagok lézeres vágásakor keletkező plazmafelhő nagy részét a vágógáz elfújja, a fennmaradó kis rész pedig plazmafelhőt képez, és hatással lesz a fémvágásra:

1) A plazmafelhő a fémanyag felületén marad, akadályozva a lézerenergia átvitelét és csökkentve a vágási sebességet.

2) A fúvóka alatt rekedt plazmafelhő nemcsak a fúvóka és a fémanyag közötti kapacitást változtatja meg, hanem felmelegíti a fúvókát, befolyásolja a kapacitás teljesítmény paramétereit, zavarja a kapacitív magasságszabályozó észlelési eredményeit, és csökkenti a fúvóka és a fémanyag közötti kapacitást. nyomon követés A vezérlés pontossága befolyásolja a vágási hatást.

Példaként a piacon jelenleg széles körben használt 2000 W-os lézert 100/125-ös (kollimátorlencse gyújtótávolság/fókuszáló lencse gyújtótávolságú) vágófejjel használva, ha a copf mag átmérője kisebb, mint 40 μm, az átlagos a fényfolt teljesítménysűrűsége nulla fókusznál Ez eléri a 100MW/cm² nagyságrendet, különösen vékony fémlemezek vágásakor könnyebb plazmafelhőket generálni.

A probléma megoldása érdekében a következő vágási folyamat hatékonyan csökkentheti a plazmafelhő hatását a vágási folyamatra:

1. Alkalmazza az impulzusvágást. Az impulzusvágási módszer egyrészt biztosíthatja a lézer csúcsteljesítményét, másrészt lerövidítheti a lézer besugárzási idejét a fémanyagon, csökkentve a plazmafelhő képződését.

2. Csökkentse megfelelően a lézervágási teljesítményt. Más feltételek megváltoztatása nélkül a vágási teljesítmény csökkentése csökkentheti az átlagos teljesítménysűrűséget a fókuszban, és csökkentheti a plazmafelhők képződését. Például, amikor egymódusú 2000 W-os lézerrel 1 mm-es rozsdamentes acélt teljes teljesítménnyel és nulla fókusszal vágtak, a vágási sebesség nem volt ideális a plazmafelhő hatása miatt. Amikor a vágási teljesítményt 1800 W-ra csökkentették, a vágási sebesség 50%-kal nőtt.

3. Megfelelően szélesítse ki a vágórést. A vágási rés szélesítése nemcsak szélesebb csatornát biztosít a plazmafelhőnek lefelé történő szétszóródásához, csökkentve a plazmafelhőnek a vágásra gyakorolt ​​hatását, hanem segít felgyorsítani a salak kiürülését a vágásban, és fokozza a vágási hatást.

4. Csökkentse megfelelően a vágási magasságot. A vágási magasság nemcsak közvetlenül meghatározza a plazmafelhő vastagságát a fúvóka és a fémanyag felülete között (minél kisebb a távolság, annál vékonyabb a plazmafelhő), hanem minél közelebb van a vágófúvókához, annál nagyobb a nyomás a fúvóka közepéből kilépő vágógáz (lásd 2. ábra) A vágólevegő nyomásának növekedése elősegíti a plazmafelhő fúvóka alatti szétszóródásának felgyorsítását és csökkenti a beeső lézer plazmafelhő általi árnyékolását. Ezért a vágófej biztonságának biztosítása mellett minél rövidebb a követési távolság, annál jobb.

5. Használjon megfelelő vágófúvókát. Egy megfelelő fúvóka növelheti a gáz áramlási sebességét a fúvóka átmérőjének növelése nélkül, és felgyorsíthatja a fémplazmafelhők szétszóródását.

6. Adjon hozzá egy oldalfúvó berendezést és egy fúvókahűtő berendezést a vágófejhez. Az oldalsó fúvóberendezés a plazmafelhő egy részének elfújására szolgál, és csökkenti a plazmafelhő felhalmozódását a fúvóka alatt. A fúvókahűtő eszköz csökkentheti a plazmafelhő hőhatását a fúvókára, és elkerülheti a fúvóka kapacitív teljesítményparamétereinek befolyásolását.

7. Használjon nagy mintavételezési sebességű kapacitív magasságállítót. A nagy mintavételezési sebességű kapacitív magasságszabályzó nemcsak az alábbi pontosságot tudja biztosítani, hanem a kapacitásérték változásának figyelésével a fúvóka alatti plazmafelhő változásait is meghatározhatja. A plazmafelhő változásainak figyelésével a szerszámgép olyan intézkedéseket tud végrehajtani, mint a lassítás, a szünet és az impulzusvágás. A plazmafelhő vágásra gyakorolt ​​hatásának csökkentése.