激光切割機(jī)焦點(diǎn)位置對(duì)金屬切割有什么影響？
在影響激光切割機(jī)加工質(zhì)量及加工能力的各項(xiàng)因素中，影響最大的就是焦點(diǎn)位置，其與加工的具體關(guān)系如下。
相對(duì)于加工材料的表面而言，激光束被聚焦后，焦點(diǎn)所在位置稱(chēng)為焦點(diǎn)位置。焦點(diǎn)位置對(duì)切縫的寬度、坡度、切割面的粗糙度、熔渣的黏著狀態(tài)、切割速度等幾乎所有的加工參數(shù)都會(huì)產(chǎn)生影響。
這是因?yàn)榻裹c(diǎn)位置的變化會(huì)引起照射在加工材料表面的光束直徑和射入加工材料的入射角的變化，其結(jié)果是影響切縫的形成狀態(tài)及切縫內(nèi)光束的多重反射狀態(tài)。這些切割現(xiàn)象又會(huì)對(duì)切縫內(nèi)的輔助氣體、熔融金屬的流動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生影響。
如圖所示為激光切割機(jī)焦點(diǎn)位置Z與加工材料表面的切縫寬度W的關(guān)系。
把焦點(diǎn)在加工材料表面上的狀態(tài)設(shè)為z=o“零”，焦點(diǎn)位置向上方移動(dòng)時(shí)用“+”、向下方移動(dòng)時(shí)用“-”來(lái)表示，移動(dòng)量用mm表示。焦點(diǎn)在焦點(diǎn)位置z=o處上部切縫寬度W為最小。不論焦點(diǎn)位置是向上移還是向下移，上部的切縫寬度W都會(huì)變寬。
這一變化在使用不同焦距的加工透鏡時(shí)也存在同樣傾向。焦點(diǎn)位置處的光束直徑越小、透鏡越是焦點(diǎn)深度小的短焦距透鏡，則上部切縫隨焦點(diǎn)位置的變化而變化的幅度就會(huì)越大。
上圖顯示的是金屬激光切割機(jī)在加工各種加工材料時(shí)的最佳焦點(diǎn)位置。
(1)是在加工材料表面能得到最小光束直徑z=0時(shí)的情況。此時(shí)可以在加工材料表面得到最大的能量密度，熔融范圍比較窄，這就決定了加工的特性。
(2)是焦點(diǎn)位置在“+”側(cè)(Z>O)時(shí)的情況，此時(shí)加工材料表面的激光束照射范圍變寬，切縫內(nèi)的光束出現(xiàn)擴(kuò)散角，使切縫寬度擴(kuò)大。
(3)是焦點(diǎn)位置在“-”側(cè)(Z＜0)時(shí)的情況，此時(shí)照射在加工材料表面的激光束范圍變寬，在板厚方向上越向焦點(diǎn)位置靠近，熔融能力就越大，之后產(chǎn)生逆坡度。
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